新材料及其應用（教學設計）

新材料及其應用教學設計?設計意圖?本節(jié)內(nèi)容屬于科普常識，所以在課堂教學中著重體現(xiàn)“以學生為主，教師為輔”“從生活走向物理”的課程理念，讓學生在討論中學習，在閱讀中學習，突出學生在課堂上的主體地位，增強學生的自主學習意識。?教材分析?本節(jié)主要內(nèi)容是介紹四種新材料（納米材料、半導體材料、超導材料、隱形材料）的一些特點及其應用。其中納米和超導材料是課程標準要求的。本節(jié)內(nèi)容屬于物質(zhì)屬性的應用和拓展，教材內(nèi)容聯(lián)系生活和社會，讓學生在了解新材料及其屬性的同時，體會新材料在生活、生產(chǎn)中的重要地位，對人類社會的重要影響，體會物理學對整個社會的巨大推動作用。?學情分析?本節(jié)內(nèi)容主要是介紹一些前沿科學，與生活、社會聯(lián)系緊密，這種由淺到深的遞進，且生活和社會緊密聯(lián)系的選材、組織和編排方式頗有新意，符合初中生的認知特點。其中一些知識使學生感覺新鮮，興趣濃厚，學起來比較輕松。這既有利于激發(fā)他們的學習興趣，又能達到逐步深人認識、理解事物的目的。?教學目標?【物理觀念】1．概念（1）納米材料：指制成材料的基本單元大小限制在1nm~100nm范圍的材料。（2）半導體：導電性能介于導體和絕緣體之間的材料。（3）超導體：溫度降低到一定程度時，導體的電阻突然接近于零，我們把低溫下材料電阻突然為零的特性稱為超導性，這樣的導體叫做超導體。2．概念（1）納米：是長度單位，符號為nm，1nm=10-9m。（2）半導體制成的二極管具有單向?qū)щ娦??！究茖W思維】說出新材料的發(fā)展對人類生活和社會發(fā)展的影響。【科學探究】通過了解新材料的一些知識，關注前沿科學的新進展，體驗科學技術(shù)的神奇力量?！究茖W態(tài)度與責任】通過對新材料特性和運用的了解，認識科學對社會進步的貢獻，對我們生活的改變，體會科學技術(shù)是第一生產(chǎn)力的重大意義，激發(fā)為振興中華而學習的積極性。?教學重難點?【教學重點】了解新材料的性能及其應用，培養(yǎng)學生多樣化的學習方式?！窘虒W難點】創(chuàng)造條件讓學生了解更多關于新材料及其應用的信息，培養(yǎng)學生用多樣化的學習方式進行學習的習慣。?教學方式?實驗法、閱讀和討論相結(jié)合。?教學過程?一、新課導入隨著人類對物質(zhì)屬性的研究的不斷深入，各種新材料層出不窮，它們越來越多地進入到我們的生活，正改變著我們的生活方式和提高我們的生活質(zhì)量。比如納米自潔玻璃、納米芯片、發(fā)光二極管、半導體材料、隱形材料等等，你了解它們嗎？二、教學步驟探究點1納米材料的特性及其應用[閱讀課本]P141“納米材料的特性及其應用”[思考]什么是納米材料?[提示]納米是一個長度單位，大小為十億分之一米（10-9m），并沒有物理內(nèi)涵。當物質(zhì)小到納米尺度以后，大約是在1~100nm這個范圍空間，物質(zhì)的性能就會突變，出現(xiàn)特殊性能。這種既具有不同于原來組成的原子、分子，也不同于宏觀物質(zhì)的特殊性能構(gòu)成的材料，即為納米材料。[思考]納米材料有什么特性?[提示]納米材料相比傳統(tǒng)材料有許多新特性。例如，納米陶瓷材料可在室溫下任意彎曲；納米碳管強度是鋼的100倍；納米磁性材料的磁記錄密度比普通磁性材料高10倍以上；納米復合材料對光的反射率低，能吸收電磁波，可用作隱形飛機的涂層；氣體通過納米材料的擴散速度比通過一般材料的擴散速度大幾千倍等等。探究點2半導體材料的特性及其應用[閱讀課本]P141“半導體材料的特性及其應用”[實驗]組織活動：探究半導體的導電性（分組實驗活動）。如圖所示，用導線把電池、開關、燈泡和一個由半導體材料制成的晶體二極管連接起來進行實驗。（1）連接好電路后，閉合開關，觀察燈泡的發(fā)光情況。（2）將晶體二極管反接，閉合開關，觀察燈泡的發(fā)光情況。探究結(jié)論：用半導體材料制成的晶體二極管具有單向?qū)щ娦?，即只允許電流從一個方向通過，不允許電流反向通過。[思考]半導體材料在生活中有哪些應用?[提示]電子表、收錄機、數(shù)碼照相機、數(shù)碼攝像機、電視機、電腦以及汽車、火車、飛機中都用到了半導體元器件。計算機的心臟——微處理器，就含有成千上萬個半導體元件。探究點3超導材料的特性及其應用[閱讀課本]P141“超導材料的特性及其應用”[思考]什么是超導材料?[提示]當溫度降至一定時，材料的電阻會突然變?yōu)榱恪２牧系倪@種特性稱超導性，具有超導性的材料稱為超導材料。[思考]超導體有哪些應用?[提示]（1）電力輸送。可以不加壓輸電，電能損失可減少10%以上，電費開支可節(jié)省15%以上。（2）超導磁浮列車。這種列車打破了傳統(tǒng)的輪軌接觸方式，它是在沒有輪子的車廂和軌道上安置線圈，電流通過時使之產(chǎn)生相斥的磁場將車廂抬起懸浮狀，以線形電機推動車廂前進。這種列車沒有輪軌接觸滾動產(chǎn)生的阻力，列車的行駛速度大大提高，時速可達500多公里。如北京到廣州，只需要4個多小時。另外，用超導電動汽車取代燃油汽車，全世界每年可節(jié)省燃油10億噸以上，并可大大減少噪音和環(huán)境污染。（3）超導電子計算機。用超導芯片將大大提高計算機的運算速度，并減小體積。美國IBM公司研制的一臺運算速度為8000萬次/秒的超導計算機，體積只有一部電話機大小，其元件不發(fā)熱，可長時間高效率運行。?作業(yè)設計?（一）課堂作業(yè)1．納米是長度單位，大小為________米（________m）。2．當材料的微粒小到________尺寸時，材料的性能就會發(fā)生顯著變化。3．關于納米，下列說法錯誤的是（）A．納米是一個長度單位，符號為nmB．人們在納米尺度內(nèi)發(fā)現(xiàn)很多新的現(xiàn)象，給技術(shù)帶來很多新進展C．納米技術(shù)是現(xiàn)代科學技術(shù)的前沿，我國在這方面的研究具有世界先進水平D．所有的高科技產(chǎn)品都與納米技術(shù)有關4．有些材料，它的導電性能介于導體和絕緣體之間，這類材料被稱為________________。5．半導體元件具有許多獨特的功能，如半導體二極管具有________導電性，只允許電流從________通過，不允許電流________通過。6．五光十色的LED燈點綴著這個多姿多彩的城市，甚是美觀。LED燈是一種新型的高效節(jié)能光源，它的核心元件是發(fā)光二極管?，F(xiàn)在用的二極管主要是由下列哪種材料制成的（）A．陶瓷材料B．金屬材料C．半導體材料D．納米材料7．1911年，荷蘭物理學家________，在實驗中發(fā)現(xiàn)，當溫度降至________時，汞的電阻會突然接近于零。8．當溫度降到一定時，材料的電阻接近于零，材料的這種特性被稱為________性，若在常溫下具有超導性能，其應用前景非常寬廣。9．超導材料的應用前景非常廣闊，若用它來輸電可以大大節(jié)約________和________。10．“隱形飛機”可以有效避開雷達的探測，秘密之一在于它的表面有一層特殊材料，這種材料能夠________（選填“增強”或“減弱”）對電磁波的吸收作用；秘密之二在于它的表面制成特殊形狀，這種形狀能夠________（選填“增強”或“減弱”）電磁波反射回雷達設備。[參考答案]1．10－910－92．納米3．D4．半導體材料5．單向一個方向反方向6．C7．昂內(nèi)斯4.2K8．超導9．能源材料10．增強減弱?教學反思?本節(jié)課主要介紹了一些前沿科學，學生比較感興趣，學起來也比較輕松，但其中所涉及的一些知識卻是學生沒有學習過的，如電阻等，因此本節(jié)內(nèi)容對學生的目標要求較低，關鍵是調(diào)動學生的學習積極性，培養(yǎng)學生主動搜集信息和查找資料的能力。