人教版高中物理《半導(dǎo)體、超導(dǎo)體》教學(xué)設(shè)計

1、半導(dǎo)體、超導(dǎo)體教學(xué)設(shè)計教材分析本節(jié)教材介紹了半導(dǎo)體、超導(dǎo)體的一些特性，介紹了它們在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用和發(fā)展前景。教材與科技生產(chǎn)相聯(lián)系，重點在于引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注科技熱點，使學(xué)生對一些前沿科學(xué)知識有所了解，播下致力于科學(xué)研究的種子學(xué)生分析學(xué)生已學(xué)習(xí)了電阻定律和電阻率，知道金屬的電阻率隨溫度的升高而增加，能分辨導(dǎo)體與絕緣體，這是學(xué)習(xí)本節(jié)教材的基礎(chǔ)。學(xué)生在日常生活及課外閱讀中己對半導(dǎo)體、超導(dǎo)體有一些感性認識，對學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容有著較高的學(xué)習(xí)積極性。教學(xué)目標(biāo)1知識與技能：了解什么是、半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性及常見的半導(dǎo)體材料； 了解半導(dǎo)體的應(yīng)用；知道什么是超導(dǎo)現(xiàn)象；簡單了解超導(dǎo)研究的發(fā)展過程和現(xiàn)狀以及研究高溫超導(dǎo)的意義，

2、了解超導(dǎo)的應(yīng)用前景；逐步培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能 2過程和方法：通過觀察與實驗逐步培養(yǎng)學(xué)生觀察能力和提出問題、分析問題的能力；經(jīng)歷自主探究過程，有初步的探究意識通過查閱資料或訪問網(wǎng)站，體驗通過多種途徑獲取新知識的過程和方法3情感、態(tài)度與價值觀：體驗通過網(wǎng)絡(luò)獲取有用信息的喜悅； 關(guān)注日常生活，關(guān)注科技熱點，感受生活中處處有物理； 具有對科學(xué)的求知欲及樂于探究的態(tài)度； 認識交流與合作的重要性，有主動與他人合作的精神；了解我國科學(xué)家在高溫超導(dǎo)方面取得的成果，切實感受祖國在科學(xué)技術(shù)上的日益強盛，使學(xué)生產(chǎn)生民族自豪感和自信心，進行愛國主義教育 教學(xué)準備1網(wǎng)絡(luò)教室；2實驗儀器：學(xué)生電源、電流表、熱敏電阻、光敏電

3、阻、開關(guān)、導(dǎo)線若干、燒杯、熱水、冷水、小燈泡、弧光燈；3課(節(jié))件、圖片與影像資料重點難點半導(dǎo)體、超導(dǎo)材料的特點，新材料對人類社會發(fā)展帶來的影響，學(xué)生自主探究合作能力的養(yǎng)成教學(xué)方法實驗探究、討論法、多媒體、網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)設(shè)計思想本節(jié)不是本章的重點內(nèi)容，但這些內(nèi)容應(yīng)讓學(xué)生清楚，半導(dǎo)體和半導(dǎo)體器材已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ顭o法擺脫的伙伴，超導(dǎo)現(xiàn)象也將逐步走向生活，沒有半導(dǎo)體和超導(dǎo)體方面的知識不能不說是一種缺憾為激發(fā)學(xué)生對這部分知識的學(xué)習(xí)興趣，更是為了每個學(xué)生的發(fā)展，教學(xué)設(shè)計中不僅將建構(gòu)主義理論運用到本節(jié)課中，而且力求將信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)有機地進行整合；在教學(xué)方法上一改過去傳統(tǒng)的灌輸法，而采用了問題解決的教

4、學(xué)方式，給學(xué)生自主學(xué)習(xí)、實驗探究、交流合作學(xué)習(xí)以更多的時間和空間教學(xué)內(nèi)容一方面要使學(xué)生知道半導(dǎo)體、超導(dǎo)體有別于導(dǎo)體的一些特性，通過實驗探究、播放短片、多媒體圖片展示等方式可使學(xué)生更好的理解并掌握；另一方面要讓學(xué)生了解正是由于這些特性，它們在科學(xué)技術(shù)中有著十分重要的應(yīng)用，與科技生產(chǎn)以及我們的生活緊密聯(lián)系，所以本課的重點在于引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注科技熱點，知道半導(dǎo)體、超導(dǎo)體在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用由于教材對這方面的介紹十分有限，因此讓學(xué)生直接通過網(wǎng)絡(luò)查找相關(guān)信息，采用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)應(yīng)是一種比較理想的教學(xué)方法通過本節(jié)的教學(xué)，目的是使學(xué)生對一些前沿科學(xué)知識有所了解，還原物理學(xué)科的功能、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣在課堂上要注意調(diào)

5、動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，讓他們感到半導(dǎo)體、超導(dǎo)體應(yīng)用的廣闊前景，并注意收集學(xué)生豐富的想象，播下致力于科學(xué)研究的種子教學(xué)過程一、創(chuàng)設(shè)情境 設(shè)疑激趣分組實驗：量程為5ma的演示用的電流表、幾百歐姆的（熱敏）電阻和1.5v的干電池連接成電路將這個（熱敏）電阻分別放入一杯熱水和一杯冷水中，觀察現(xiàn)象：電流表指針如何變化？分組實驗：用2cu或2du型光電二極管與微安級的電流表和6v8v的電源連接成電路，分別用太陽光、弧光燈或小電珠作光源， 觀察現(xiàn)象：電流表指針如何變化？設(shè)疑：對上述兩現(xiàn)象，你想提出什么問題嗎？小組討論、師生共同分析，得出結(jié)論：這個（熱敏）電阻隨溫度的升高反而減小，隨溫度的降低反而增大，表明

6、它的電阻隨溫度的變化與導(dǎo)體不同，光電二極管的電阻隨光照減弱而增大，而隨光照增強而減小，呈現(xiàn)“反?！币?guī)律因此這種材料既不是導(dǎo)體也不是絕緣體，我們把它叫做半導(dǎo)體二、自主探究、深化概念、半導(dǎo)體1 什么是半導(dǎo)體觀察：下表列出了常溫下一些材料的電阻率材料電阻率/m導(dǎo)體銀1.6108銅1.7108鋁2.8108半導(dǎo)體鍺0.47硅630絕緣體普通玻璃10101011云母91014設(shè)問：半導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體、絕緣體相比有何特點？從中說明了什么問題？結(jié)論：導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，而且電阻不隨溫度的增加而增加，反隨溫度的增加而減小，這種材料稱為半導(dǎo)體，半導(dǎo)體的電阻率約為10-5m106m2你能例舉幾種常見的

7、半導(dǎo)體材料嗎？這些半導(dǎo)體材料有哪些特性？播放短片：介紹半導(dǎo)體材料（如：鍺、硅、單晶硅、ptc陶瓷元件、銻化銦等）3半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能播放短片：半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能受外界條件的影響而變化（開始上課時的二個分組實驗就表明了半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能）熱敏特性半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度升高而減小的特性；光敏特性半導(dǎo)體材料的電阻率隨光照增強而減小的特性；設(shè)問：半導(dǎo)體材料還有哪些特性？主要有哪些應(yīng)用？ 教師告知網(wǎng)址，（ 半導(dǎo)體相關(guān)網(wǎng)站中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所 二十一世紀半導(dǎo)體制造工藝前瞻 半導(dǎo)體技術(shù)光敏電阻和它的應(yīng)用摻雜特性在純凈的半導(dǎo)體中摻入微量的雜質(zhì),會使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能大大增強此外還有開關(guān)作用，放大、單向?qū)щ?、非線性

8、應(yīng)用等半導(dǎo)體晶片4半導(dǎo)體導(dǎo)電特性的應(yīng)用及發(fā)展利用半導(dǎo)體材料可以制成熱敏電阻、光敏電阻、傳感器、晶體二極管、晶體三極管等各種電子元件，并將實物展示在學(xué)生面前(熱敏電阻、光敏電阻的應(yīng)用見背景資料一)制成集成電路、超大規(guī)模集成電路（如左圖所示），開辟了微電子技術(shù)的時代集成電路的制成，微電子技術(shù)的發(fā)展，使電子計算機得以更新?lián)Q代，由20世紀40年代約為30噸重的第一臺龐大的電子計算機發(fā)展成為今天日益普及的個人計算機個人計算機中的處理器（包括運算器和控制器）、存儲器都是由大規(guī)模集成電路制成的半導(dǎo)體，它在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中發(fā)揮了重要的作用三、創(chuàng)設(shè)多變教學(xué)方式開拓視野提高能力、超導(dǎo)體設(shè)問：超導(dǎo)體、超導(dǎo)現(xiàn)象大家一定

9、聽說過，有哪位同學(xué)給大家介紹一下這方面的知識？經(jīng)學(xué)生陳述后，教師告知網(wǎng)址，（超導(dǎo)體相關(guān)網(wǎng)站超導(dǎo)體的發(fā)明與發(fā)展 奇妙的超導(dǎo)現(xiàn)象2/resource/gz/gzhx/hxbl/hxts0146/10883_sr.htm神奇的超導(dǎo)世界低溫下的奇跡-超導(dǎo)現(xiàn)象超導(dǎo)發(fā)展簡史1上網(wǎng)查找：讓學(xué)生自己選擇一個網(wǎng)站，要求學(xué)生弄清下列問題：什么是超導(dǎo)現(xiàn)象？什么是轉(zhuǎn)變溫度？超導(dǎo)體的物理特性是什么？超導(dǎo)有哪些主要應(yīng)用？超導(dǎo)的研究經(jīng)歷了什么樣的發(fā)展？目前面臨哪些問題？2學(xué)生代表交流發(fā)言測量之原圖，臨界溫度tc=4.2k3教師將超導(dǎo)體科學(xué)知識制成的課件（見背景資料三）形象生動地展示給學(xué)生

10、，將學(xué)生清晰地帶到超導(dǎo)世界，然后師生共同歸納小結(jié)超導(dǎo)現(xiàn)象：某些物質(zhì)的溫度降低到轉(zhuǎn)變溫度時，電阻率幾乎為零的現(xiàn)象1911年，荷蘭科學(xué)家onnes(昂尼斯)觀測到hg的電阻在4.2k附近時突然下降為零，首次發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)現(xiàn)象onnes轉(zhuǎn)變溫度：導(dǎo)體由普通狀態(tài)向超導(dǎo)狀態(tài)轉(zhuǎn)變時的溫度，用tc表示 介紹：幾種超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度鉛：tc 7.0k汞：tc 4.2k 鋁：tc 1.2k 鎘：tc 0.6k 超導(dǎo)體的物理特性 零電阻特性若將超導(dǎo)環(huán)放在磁場中，則環(huán)內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電流，撤去磁場，此電流可以持續(xù)存在，觀察幾年也未發(fā)現(xiàn)電流有明顯變化meissner(邁斯納)效應(yīng)完全抗磁性這種性質(zhì)是1993年邁斯納研究超導(dǎo)態(tài)

11、的磁性時發(fā)現(xiàn)的左圖中上面是用超強永磁體釹鐵硼制成的圓片，下面是燒制的高溫超導(dǎo)體釔鋇銅氧當(dāng)溫度低于超導(dǎo)轉(zhuǎn)變點時，超導(dǎo)體進入完全抗磁性超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用四、整理信息，鞏固小結(jié) 請學(xué)生發(fā)言：談通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有哪些收獲和體會？教師對他們的發(fā)言做出評價并作適當(dāng)補充五、延伸思維，拓展問題布置作業(yè)（任選一題）1根據(jù)你所學(xué)過的知識，請你暢想：如果超導(dǎo)體能夠在常溫下被使用，超導(dǎo)體步入你的生活，那你的生活將會有什么巨大的變化？撰寫一篇小論文，題目：超導(dǎo)時代，也可自擬2上網(wǎng)進一步了解認識各個種類的電阻，并寫一篇介紹電阻的種類及應(yīng)用的科普短文背景資料（略）資料一：了解熱敏電阻、光敏電阻在現(xiàn)實生活中的作用和應(yīng)用資料二

12、：世界高溫超導(dǎo)材料的研究情況資料三：超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用 超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，涉及輸電、電機、交通運輸、微電子和電子計算機、生物工程、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域，這種新技術(shù)軍民兼用，可研制出“雙重”產(chǎn)品，將獲得極大的社會效益和軍事效益教學(xué)后記由于本節(jié)內(nèi)容屬非主干知識，以前上半導(dǎo)體、超導(dǎo)體時，采用的是一講到底的灌輸式教學(xué)方法，說出幾個要點即可。從掌握知識的角度來說效果是不錯的，但不利于學(xué)生能力的培養(yǎng)，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性也不高。本次教學(xué)設(shè)法提倡自主、合作、探究的學(xué)習(xí)方式，采用了實驗探究、討論法、多媒體課件及網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)后，我真正體驗到教學(xué)應(yīng)該是教與學(xué)的交往、互動，師與生、生與生雙方相互交流、相互溝通、相互啟發(fā)、相互補充。在這個過程中，師生雙方分享彼此的想法和知識，交流彼此的