滬科版物理九年級(jí) 材料的開發(fā)和利用 教案

1、第二十章 能源、材料與社會(huì)第三節(jié) 材料的開發(fā)和利用【教學(xué)任務(wù)分析】教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能1.知道材料對(duì)人類社會(huì)發(fā)展的促進(jìn)作用。2.知道導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體導(dǎo)電性能的差異，知道半導(dǎo)體二極管的單向?qū)щ娦浴?.知道超導(dǎo)材料是一種電阻為零的材料，知道超導(dǎo)材料具有超導(dǎo)磁懸浮的特性。4.了解納米材料的有關(guān)知識(shí)。過程與方法經(jīng)歷上網(wǎng)、進(jìn)圖書室、做社會(huì)調(diào)查收集資料的過程，感悟新材料的發(fā)展對(duì)人類生活和社會(huì)發(fā)展帶來的影響。情感態(tài)度與價(jià)值觀通過了解新材料的一些知識(shí)，體驗(yàn)科學(xué)技術(shù)的神奇力量，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。重點(diǎn)讓學(xué)生通過上網(wǎng)、進(jìn)圖書館等方式去了解新材料的性能及運(yùn)用。難點(diǎn)造條件讓學(xué)生了解更多關(guān)于新材料及其應(yīng)用的信息，培

2、養(yǎng)學(xué)生用多樣化的學(xué)習(xí)方式進(jìn)行學(xué)習(xí)的習(xí)慣?！窘虒W(xué)環(huán)節(jié)安排】環(huán)節(jié)教 學(xué) 問 題 設(shè) 計(jì)教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)最佳解決方案創(chuàng)設(shè)情境雖然社會(huì)的發(fā)展給我們帶來了豐富的物品，但是為了制造物美價(jià)廉、性能更好的物品，人們正不斷研究性能更好、更容易制造的新材料。將學(xué)生的興趣吸引到新材料的學(xué)習(xí)中來從而引入新課自主學(xué)習(xí)“自主學(xué)習(xí)提綱”見學(xué)案答案：1. 導(dǎo)體 半導(dǎo)體 絕緣體 大 不能通過 導(dǎo)體 絕緣體2.銅 鋁 玻璃 橡膠 硅 鍺3. 二極管 三極管 單向?qū)щ娦?放大4.零 遠(yuǎn)距離輸電 超導(dǎo)磁浮5. 1100教師出示導(dǎo)學(xué)提綱，并指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)學(xué)生利用課前或課上5分鐘左右的時(shí)間預(yù)習(xí)，并完成導(dǎo)學(xué)提綱合作共建智能應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)1：材料

3、與社會(huì)問題1：你周圍有哪些物品？是由什么材料制成的？小結(jié)：身邊的物品及材料如：文具盒、鋼筆、鉛筆、圓珠筆、膠水、課本、桌凳、黑板、墻壁、門窗、粉筆、電線、燈具問題2：我們周圍有形形色色的材料，你能幫助大家分分類嗎？小結(jié)：根據(jù)材料不同的特點(diǎn)，材料可分為金屬、無機(jī)非金屬、有機(jī)高分子材料及復(fù)合材料問題3：人類社會(huì)的發(fā)展與人們對(duì)材料的認(rèn)識(shí)、開發(fā)和利用歷程小結(jié):人類發(fā)展過程中先后經(jīng)歷了石器時(shí)代、青銅時(shí)代和鋼鐵材料時(shí)代。問題4：處理例1和變式練習(xí)1例1：【解析】根據(jù)所出示的物品，可以從不同角度分類，如：固體還是液體，導(dǎo)體還是絕緣體，金屬還是非金屬，測(cè)量工具還是非測(cè)量工具，學(xué)習(xí)用具不是非學(xué)習(xí)用具等變式練習(xí)1

4、：金屬：無機(jī)非金屬：有機(jī)高分子材料：復(fù)合材料：知識(shí)點(diǎn)2：材料的導(dǎo)電性問題1：實(shí)驗(yàn)探究：物質(zhì)的導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)電路如圖所示請(qǐng)思考：（1）實(shí)驗(yàn)中你是如何確定待測(cè)材料是導(dǎo)體還是絕緣體的？（2）你能利用桌上的實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來證明哪些物質(zhì)容易導(dǎo)電？小結(jié)：觀察燈泡是否發(fā)光，若發(fā)光，則接入電路中的材料為導(dǎo)體，反之為絕緣體；按材料的導(dǎo)電性能，材料可分為三大類：（1）導(dǎo)體容易導(dǎo)電的物質(zhì)；（2）絕緣體不容易導(dǎo)電的物質(zhì)；（3）半導(dǎo)體導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)問題2：導(dǎo)體容易導(dǎo)電、絕緣體不容易導(dǎo)電的原因是什么？問題3：處理例2和變式練習(xí)2例2：【解析】家庭電路中常用的白熾燈泡和燈頭，燈頭后蓋、玻璃泡屬于絕緣體；螺

5、旋、金屬片、錫塊屬于導(dǎo)體選D變式練習(xí)2：C半導(dǎo)體元件問題1：半導(dǎo)體元件有哪些類型？小結(jié)：用半導(dǎo)體材料制造的半導(dǎo)體二極管、發(fā)光二極管、熱敏電阻、三極管及集成電路等均屬半導(dǎo)體元件問題2：半導(dǎo)體二極管和半導(dǎo)體三極管都有什么特性？小結(jié)：半導(dǎo)體二極管具有單向?qū)щ娦?，即僅允許電流由一個(gè)方向通過元件；半導(dǎo)體三極管可以用來放大電信號(hào)半導(dǎo)體材料的應(yīng)用問題1：半導(dǎo)體材料在生活中都有哪些應(yīng)用？小結(jié)：如“太陽(yáng)能電池、條形碼掃描器、微處理器、機(jī)器人”等半導(dǎo)體的應(yīng)用問題2：處理例3例3：【解析】LED燈的核元件是發(fā)光二極管，發(fā)光二極管是半導(dǎo)體材料的應(yīng)用選C知識(shí)點(diǎn)3：開發(fā)新材料問題1：超導(dǎo)材料：什么現(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象？誰發(fā)現(xiàn)的

6、？什么材料叫超導(dǎo)材料？小結(jié)：昂內(nèi)斯發(fā)現(xiàn)，有些材料當(dāng)溫度降低到某一溫度時(shí)，材料的電阻突然變?yōu)榱愕默F(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的材料叫超導(dǎo)材料問題2：什么是超導(dǎo)磁懸浮現(xiàn)象？誰發(fā)現(xiàn)的？小結(jié)：1933年邁斯納和奧森菲爾德發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)磁懸浮現(xiàn)象問題3：超導(dǎo)材料有哪些應(yīng)用呢？小結(jié)：（1）運(yùn)用電阻為零的特性制作電動(dòng)機(jī)線圈、輸電導(dǎo)線等，可減少電能損失，提高電能利用率（2）運(yùn)用磁懸浮的特性制造磁懸浮列車、超導(dǎo)船等 問題4：處理例4例4：【解析】由于超導(dǎo)材料的電阻為零的特性，所以利用超導(dǎo)體輸電時(shí)，因沒有電流的熱效應(yīng)，可減少電能損失，提高電能利用率由于電爐絲、保險(xiǎn)絲 、電燈都是利用電流的熱效應(yīng)工作的，其電阻為零無法

7、工作選D問題5：什么是納米材料？納米材料的特性及應(yīng)用？小結(jié)：納米材料統(tǒng)指全成材料的基本單元大小限制在1100nm范圍的材料納米技術(shù)可以大大提高材料的強(qiáng)度和硬度，降低燒結(jié)溫度，提高材料的磁性等問題6：了解最新的納米材料有哪些？并分析、討論納米材料的特點(diǎn)？小結(jié)：當(dāng)材料到了納米尺度時(shí)性能發(fā)生突變，才能稱為納米材料如顏色、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、硬度、磁性等會(huì)產(chǎn)生很大的變化；納米技術(shù)是能操作細(xì)小到1100nm物件的一類新發(fā)展的高技術(shù)問題7：處理例5和變式練習(xí)5例5：【解析】納米材料的性能包括提高材料的強(qiáng)度、硬度、改變顏色、增強(qiáng)磁性等納米技術(shù)能制造出納米“機(jī)器人”，進(jìn)入人體殺死病毒細(xì)胞，制作的量子磁盤，能作高密

8、度的磁記錄選D變式練習(xí)5：C教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行交流討論，盡可能多地列出不同的物品，教師要多進(jìn)行鼓勵(lì)性評(píng)價(jià)材料的分類方法很多，可以從應(yīng)用性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等方面分類，只要合理即可，教師要進(jìn)行激勵(lì)性評(píng)價(jià)讓學(xué)生了解人類發(fā)展過程中先后經(jīng)歷的材料時(shí)代。指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)材料的特點(diǎn)和應(yīng)用進(jìn)行合理分類，同時(shí)說出分類的依據(jù)討論：如何檢測(cè)材料的導(dǎo)電能力，怎樣用桌上的實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，找出容易導(dǎo)電和不容易導(dǎo)電的物體（導(dǎo)體和絕緣體）利用學(xué)生對(duì)二極管導(dǎo)電性的驗(yàn)證（有的說導(dǎo)電，有的說不導(dǎo)電）說明有些材料的單向?qū)щ娦裕ò雽?dǎo)體）閱讀教材P206，交流討論后回答老師也可將導(dǎo)體范圍擴(kuò)展到酸、堿、鹽溶液，從有無可自由移動(dòng)的電荷角度

9、強(qiáng)調(diào)教師展示各種半導(dǎo)體元件：半導(dǎo)體二極管、光電二極管、熱敏電阻、發(fā)光二極管、三極管及集成電路等教師可通過演示實(shí)驗(yàn)探究半導(dǎo)體二極管單向?qū)щ娞匦园雽?dǎo)體三極管對(duì)電信號(hào)的放大作用，可用電視機(jī)對(duì)天線接收到的電信號(hào)放大成為可聽可看聲音圖像來解釋讓學(xué)生看課本P206207頁(yè)，并回答問題，同時(shí)討論日常生活中哪些地方應(yīng)用了半導(dǎo)體材料指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本P208后作答并在教學(xué)過程中注意滲透愛國(guó)主義情感教師強(qiáng)調(diào)：（1）只有當(dāng)溫度在某一低溫(稱轉(zhuǎn)變溫度或臨界溫度)以下才具有超導(dǎo)性（2）不同材料的轉(zhuǎn)變溫度不同，如汞(415K)、鎢(0012K)、鋅(075K)等（3）我國(guó)研制的超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度已達(dá)到134K教師說明超導(dǎo)材料的作用如：在磁懸浮列車中的作用：既減少了能量損失，又提高了交通工具的運(yùn)行速度和安全性能教師提出問題，學(xué)生閱讀課本P206頁(yè)第二至三段后，師簡(jiǎn)單給學(xué)生介紹超導(dǎo)磁懸浮現(xiàn)象也可結(jié)合視頻給學(xué)生講解師強(qiáng)調(diào)：（1）納米是長(zhǎng)度單位，（2）不是所有材料達(dá)到納米尺度時(shí)就一定是納米材料，只有當(dāng)材料到了納米尺度時(shí)性能發(fā)生突變，才能稱為納米材料如顏色、導(dǎo)電性、導(dǎo)