物理九年级全册第二十章 能源、材料与社会第三节 材料的开发和利用一等奖ppt课件

第三节 材料的开发和利用

第1课时 材料与社会以及材料的导电性

【教学目标】

一、知识与技能

1.常识性了解人类社会发展中人们对材料的认识、开发和利用情况.

2.知道材料的分类.

3.知道导体、半导体及绝缘体的性能和用途.

二、过程与方法

1.通过看书、查资料、上网了解人类社会发展中人们对材料的认识、开发和利用情况，让学生有初步的信息收集能力

2.通过实验探究判断导体和绝缘体，初步认识科学研究方法的重要性，学习从实验中归纳简单的科学规律，有初步的信息处理能力.

三、情感、态度与价值观

1.初步认识科学及相关技术对于社会发展、人类生活的影响.培养学生对人类社会发展做贡献的意识.

2.有将科学服务于人类的意识，有振兴中华的使命感和责任感

3.有将自己的见解公开并与他人交流的愿望，培养学生合作精神

【教学重点】

1.材料开发与利用经历的过程

2.导体、半导体及绝缘体的性能和用途.

【教学难点】

1.导体与绝缘体的实验探究

2.半导体的性能及用途

【教具准备】电源  灯泡 导线 接线柱 开关 小刀 橡皮 钢尺 胶带 二极管 三极管 电路板 多媒体课件等.

【教学课时】1课时

师:1.同学们，前面我们学习了能源的开发和利用，知道了如何利用能源来为人类服务，那么，材料在人类社会发展中，开发和利用情况又怎样呢？如何利用材料来提高我们生活的质量？要解决这些问题，下面，我们就来学习第三节材料的开发和利用.

【预习指导】

阅读课本P205 -207文字内容和插图，把基本概念、材料的开发、利用情况以及导体、半导体、绝缘体的性能和用途，用双色笔做上记号，并完成“学案”中“课前预习”部分，然后各小组内部交流讨论，提出预习疑问，学科组长做好记录，准备展示.

【课堂导学】

知识点1  材料与社会

1、学生小组内部讨论交流，回答下列问题，教师指导点拨

师:1.按照制造技能的划分，人类经历了哪几个时代？

生:1.人类经历了旧石器和新石器时代，大约500年前，进入了青铜器时代.

师:2.在冶炼铜时，为什么要加入少量的锡？

生:2.加入少量的锡，可以获得比纯铜更坚硬、密度更小、强度更高的青铜.

师:3.人类大规模制造机器的基础是什么？如今，什么已经成为材料家族的主体？

生铁的利用，以铁为主发展出的高性能钢铁材料.

[要点归纳]1.材料在人类社会发展的历史进程中具有极其重要的作用.旧石器→新石器→青铜器→铁器，材料的发展推动了社会的进步与发展.

2.利用材料所具有的电、光、磁、热等功能和物理效应，按材料的用途分类，如建筑材料、耐火材料、电工材料、光学材料、感光材料等.

思维拓展

 教师引导学生完成对应课时中思维拓展题目，并进行讲解。

知识点2  材料的导电性

二、学生小组内部学生合作探究，教师巡视指导.

师:1.材料按导电性可分为哪几类？举例说明.

生:1.分为导体、半导体及绝缘体三大类，金、银、铜、铁是导体，玻璃、橡胶、陶瓷是绝缘体，硅、锗和砷化镓是半导体.

师:2.利用老师提供的器材设计一个实验电话，判定你桌上的铅笔芯、橡皮、墨水瓶盖、小刀是导体，还是绝缘体？

生:2.铅笔芯、小刀是导体、橡皮、墨水瓶盖是绝缘体.

师:3.半导体材料有哪些作用？半导体二极管和半导体三极管又各有什么作用？

生:3.可以制成二极管、三极管等半导体元件和集成电路，半导体二极管具有单向导电性，半导体三极管可以用来放大信号

[重难点点拨]材料的导电性能是由材料内部电荷的运动状况决定.如金属含有大量的自由电子、就容易导电，而大多数非金属由于自由电子数很少，故不容易导电.电解质导电是因为离子化合物溶解时产生阴、阳离子从而具有了导电性

思维拓展

教师引导学生完成对应课时中思维拓展题目，并进行讲解

[课堂小结]教师指导学生归纳总结本节课学到了什么

1.人们对材料的认识、开发和利用经历了旧石器、新石器、青铜器和铁器时代，以铁为主发展出的高性能钢铁材料成为当今材料家族的主体.

2.材料的导电性:根据材料的导电性能，材料可分为导体、半导体和绝缘体三大类.（1)导体:容易导电的物体.(2)绝缘体:不容易导电的物体.(3)半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间的物体.常见半导体有硅、锗、砷化镓、碳化硅等

3.半导体元件:（1)半导体二极管:具有单向导电性，只允许电流从正极流入，从负极流出.电路符号为“”.(2)三极管:用来放大电信号.（3)压敏元件:可以把压力的变化转化为电流的变化.（4)热敏元件:可以实现温度自动控制.(5)光敏元件:可用于对光照反应灵敏的自动控制设备中

4.半导体材料的应用:太阳能电池、条形码扫描器、微处理器、机器人中都用到了半导体材料.

【课后作业】

完成本课时对应练习并预习下一课时内容。

生活中的物理

半导体的应用

半导体有锗、硅、硒、硼、碲、锑等.50年代，锗在半导体中占主导地位，但锗半导体器件的耐高温和抗辐射性能较差，到60年代后期逐渐被硅材料取代，用硅制造的半导体器件耐高温和抗辐射性能较好，特别适宜制作大功率器件. 因此，硅已成为应用最多的一种增导体材料，目前的集成电路大多数是用硅材料制造的.化合物半导体由两种或两种以上的元素化合而成的半导体材料.它的种类很多，重要的有神化嫁、嶙化锢、锑化锢、碳化硅、硫化镉及嫁神硅等.其中砷化镓是制造微波器件和集成电路的重要材料.碳化硅由于其抗辐射能力强、耐高温和化学稳定性好，在航天技术领域有着广泛的应用.无定形半导体材料用作半导体的玻 璃是一种非晶体无定形半导体材料，分为氧化物玻璃和非氧化物玻璃两种.这类材料具有良好的开关和记忆特性和 很强的抗辐射能力，主要用来制造阈值开关、记忆开关和固体显示器件.有机增导体材料已知的有机导体材料有几十种，包括萘、蒽、聚丙婦腈、酞菁和一些芳香族化合物等，目前尚未得到应用

计算机是数字生活中的重要设备，计算机的核心部件是中央处理器（CPU)和存储器（RAM)，它们是以大规模集成电路为基础建造起来的，而这些集成电路都是由半导体材料做成的，Si片是第一代半导体材料，集成电路中采用的Si片必须要有大的直径、高的晶体完整性、高的几何精度和高的洁净度.为了使集成电路具有高效率、低能耗、高速度的性能，相继发展了GaAs、InP等第二代半导体单晶材料.SiC、GaN、ZnSe、金刚石等第三代宽禁带半导体材料、SiGe/Si、SOI( Silicon On Insulator)等新型硅基材料、超晶格量子阱材料可制作高温(300〜500°C )、高频、高功率、抗辐射以及蓝绿光、紫外光的发光器件和探测器件，从而大幅度地提高原有硅集成电路的性能，是未来半导体材料的重要发展方向.