初中物理沪科版九年级全册第二十章 能源、材料与社会第三节 材料的开发和利用教案设计

学 科：物理

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执教班级：

课时安排：1

教材分析

本节是初中物理的最后一节，既说明了材料在我们人类历史的发展过程中扮演了很重要的角色，同时也介绍了当今科技上的新材料的成果，指出了人类的科技在不断的进步。

学情分析

本节内容指出了物理的科技成就，同时也让学生感到物理世界的神奇，大大的激发了学生学习物理的兴趣。

教学目标

知识与技能:

1.知道材料对人类社会发展的促进作用。

2.知道导体、绝缘体、半导体导电性能的差异，知道半导体二极管的单向导电性。

3.知道超导材料是一种电阻为零的材料，知道超导材料具有超导磁悬浮的特性。

4.了解纳米材料的有关知识。

过程与方法:

经历上网、进图书室、做社会调查收集资料的过程，感悟新材料的发展对人类生活和社会发展带来的影响。

情感态度与价值观:

通过了解新材料的一些知识，体验科学技术的神奇力量，激发学生学习的积极性。

教学

重难点

重点：让学生通过上网、进图书馆等方式去了解新材料的性能及运用。

难点：创造条件让学生了解更多关于新材料及其应用的信息，培养学生用多样化的学习方式进行学习的习惯

教学准备

课件、电源、开关、导线、灯泡、二极管、一些绝缘体和导体

教学问题设计

师生活动

二次修改意见

    虽然社会的发展给我们带来了丰富的物品，但是为了制造物美价廉、性能更好的物品，人们正不断研究性能更好、更容易制造的新材料。

知识点1：材料与社会

问题1：你周围有哪些物品？是由什么材料制成的？

小结：身边的物品及材料如：文具盒、钢笔、铅笔、圆珠笔、胶水、课本、桌凳、黑板、墙壁、门窗、粉笔、电线、灯具……

问题2：我们周围有形形色色的材料，你能帮助大家分分类吗？

小结：根据材料不同的特点，材料可分为金属、无机非金属、有机高分子材料及复合材料。

问题3：人类社会的发展与人们对材料的认识、开发和利用历程

小结:人类发展过程中先后经历了石器时代、青铜时代和钢铁材料时代。

问题4：处理例1和变式练习1

例1：【解析】根据所出示的物品，可以从不同角度分类，如：固体还是液体，导体还是绝缘体，金属还是非金属，测量工具还是非测量工具，学习用具不是非学习用具等。

变式练习1：金属：①④无机非金属：②③有机高分子材料：⑤⑥⑧复合材料：⑦⑨

知识点2：材料的导电性

问题1：实验探究：物质的导电性

实验电路如图所示。

请思考：

（1）实验中你是如何确定待测材料是导体还是绝缘体的？

（2）你能利用桌上的实验器材设计实验来证明哪些物质容易导电？

小结：观察灯泡是否发光，若发光，则接入电路中的材料为导体，反之为绝缘体；按材料的导电性能，材料可分为三大类：（1）导体――容易导电的物质；（2）绝缘体――不容易导电的物质；（3）半导体――导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。

问题2：导体容易导电、绝缘体不容易导电的原因是什么？

问题3：处理例2和变式练习2

例2：【解析】家庭电路中常用的白炽灯泡和灯头，灯头后盖、玻璃泡属于绝缘体；螺旋、金属片、锡块属于导体。选D。

变式练习2：C

半导体元件

问题1：半导体元件有哪些类型？

小结：用半导体材料制造的半导体二极管、发光二极管、热敏电阻、三极管及集成电路等均属半导体元件。

问题2：半导体二极管和半导体三极管都有什么特性？

小结：半导体二极管具有单向导电性，即仅允许电流由一个方向通过元件；半导体三极管可以用来放大电信号。

半导体材料的应用

问题1：半导体材料在生活中都有哪些应用？

小结：如“太阳能电池、条形码扫描器、微处理器、机器人”等半导体的应用。

问题2：处理例3

例3：【解析】LED灯的核元件是发光二极管，发光二极管是半导体材料的应用。选C。

知识点3：开发新材料

问题1：超导材料：什么现象叫超导现象？谁发现的？什么材料叫超导材料？

小结：昂内斯发现，有些材料当温度降低到某一温度时，材料的电阻突然变为零的现象叫超导现象．能够发生超导现象的材料叫超导材料．

问题2：什么是超导磁悬浮现象？谁发现的？

小结：1933年迈斯纳和奥森菲尔德发现了超导磁悬浮现象

问题3：超导材料有哪些应用呢？

小结：（1）运用电阻为零的特性制作电动机线圈、输电导线等，可减少电能损失，提高电能利用率。（2）运用磁悬浮的特性制造磁悬浮列车、超导船等。

问题4：处理例4

例4：【解析】由于超导材料的电阻为零的特性，所以利用超导体输电时，因没有电流的热效应，可减少电能损失，提高电能利用率。由于电炉丝、保险丝 、电灯都是利用电流的热效应工作的，其电阻为零无法工作。选D。

问题5：什么是纳米材料？纳米材料的特性及应用？

小结：纳米材料统指全成材料的基本单元大小限制在1～100nm范围的材料．纳米技术可以大大提高材料的强度和硬度，降低烧结温度，提高材料的磁性等．

问题6：了解最新的纳米材料有哪些？并分析、讨论纳米材料的特点？

小结：当材料到了纳米尺度时性能发生突变，才能称为纳米材料．如颜色、导电性、导热性、硬度、磁性等会产生很大的变化；纳米技术是能操作细小到1～100nm物件的一类新发展的高技术。

问题7：处理例5和变式练习5

例5：【解析】纳米材料的性能包括提高材料的强度、硬度、改变颜色、增强磁性等。纳米技术能制造出纳米“机器人”，进入人体杀死病毒细胞，制作的量子磁盘，能作高密度的磁记录。选D。

变式练习5：C

将学生的兴趣吸引到新材料的学习中来．从而引入新课。

教师引导学生进行交流讨论，尽可能多地列出不同的物品，教师要多进行鼓励性评价。

材料的分类方法很多，可以从应用性、导电性、导热性等方面分类，只要合理即可，教师要进行激励性评价。

让学生了解人类发展过程中先后经历的材料时代。

指导学生根据材料的特点和应用进行合理分类，同时说出分类的依据。

讨论：如何检测材料的导电能力，怎样用桌上的实验器材设计并进行实验，找出容易导电和不容易导电的物体（导体和绝缘体）。利用学生对二极管导电性的验证（有的说导电，有的说不导电）说明有些材料的单向导电性（半导体）。

阅读教材P206，交流讨论后回答。老师也可将导体范围扩展到酸、碱、盐溶液，从有无可自由移动的电荷角度强调。

教师展示各种半导体元件：半导体二极管、光电二极管、热敏电阻、发光二极管、三极管及集成电路等。

教师可通过演示实验探究半导体二极管单向导电特性．半导体三极管对电信号的放大作用，可用电视机对天线接收到的电信号放大成为可听可看声音图像来解释。

让学生看课本P206—207页，并回答问题，同时讨论日常生活中哪些地方应用了半导体材料。

指导学生阅读课本P208后作答。并在教学过程中注意渗透爱国主义情感。

教师强调：

（1）只有当温度在某一低温(称转变温度或临界温度)以下才具有超导性。

（2）不同材料的转变温度不同，如汞(4.15K)、钨(0.012K)、锌(0.75K)等。

（3）我国研制的超导材料的转变温度已达到134K。

教师说明超导材料的作用。如：在磁悬浮列车中的作用：既减少了能量损失，又提高了交通工具的运行速度和安全性能。

教师提出问题，学生阅读课本P208页第二至三段后，师简单给学生介绍超导磁悬浮现象。也可结合视频给学生讲解。

教师强调：（1）纳米是长度单位，（2）不是所有材料达到纳米尺度时就一定是纳米材料，只有当材料到了纳米尺度时性能发生突变，才能称为纳米材料。如颜色、导电性、导热性、硬度、磁性等会产生很大的变化。

板书设计：

第三节  材料的开发和利用

一、材料与社会

二、材料的导电性

1.导体

2.绝缘体

3.半导体

三、开发新材料

1.超导材料

2.纳米材料

课后作业：

       P209  1   2