沪科版物理九年级 20.3 材料的开发和利用 教案（表格式）

教学设计
基本信息
学校
课名 材料的开发和利用 教师姓名
学科（版本） 沪科2011课标版 章节 第二十章第三节
课时 第 1课时 年级 九年级
二、教学目标1.通过视频，知道材料对人类社会发展的促进作用；知道新材料的发展为科学技术发展提供了物质基础。2.通过阅读，认识材料导电性能的不同，并能通过实验区分导体和绝缘体。3.通过实验，了解导体和绝缘体没有绝对的界限。4.通过实验探究，了解半导体二极管的单向导电性和一些其他半导体材料的特性；能够应用所学知识解决实际问题。5.通过学生课前收集视频和一些材料进行小组分享汇报，了解新材料---超导体材料和纳米材料的应用；并能够发现科学与生活社会密切相关，激发对科学探索的兴趣。
三、学习者分析九年级的学生从学生的认知水平和能力状况来看，初三学生处于形象思维向抽象思维过渡的阶段。因此，要通过各种情境资料和导学法来启发学生的思维，在教学中要增强直观性和趣味性，调动学生学习的积极性和主动性；通过让学生动口、动手、动脑，活跃思维，提高他们分析问题和认识问题的能力。从而逐渐培养学生的自主学习习惯、团队协作能力和科学思维。
四、教学重难点分析和解决措施本节课容量较大而且抽象，所以在第一部分材料与社会这一块，布置学生课前小组调查我国社会灯具的发展并汇报分享地形式来教学，既能简洁通俗易懂，又能吸引学生的注意力和培养学生的自主学习能力。在讲半导体材料这部分时，学生的实验设计和操作，是本节的重点，通过阅读和朗读，再利用已学的电学知识引导学生学习和正确操作，是本节的关键。时间要控制好。这部分是学生的亲身体验，学生的兴趣很高，通过实验获得新知识，从而体验成功的喜悦。新材料这部分知识抽象，通过课前布置学生课前预习，通过上网、图书馆等方式查找新材料种类以及它们的特性和在生活中的应用前景，制作成ppt,并在课中由学生上台分享收集的成果，既让学生提前接触新知识，又培养了学生自主合作学习的能力，也增强课堂的活跃气氛。
五、教学设计
教学环节 教学内容 学生活动 教师活动 媒体技术应用及设计依据
引入新课 学生倾听思考 同学们，我们教室里有黑板、课桌、电灯、电脑还有书等等物品，这些大大小小的物品都是由各种材料制成的。我们的生活和生存离不开材料。
创设情境 一、材料与社会发展（一）观看视频（与三名科学家分享2014年诺贝尔物理学奖，讲述LED闪耀世界。。。。。？ 通过对LED灯的发明过程的观看，了解材料的发展对社会的发展的作用，激起同学们探究的欲望。（创设情境） 启发引导归纳：从视频中，我们知道，科学技术的发展促进了社会的发展。引导 播放视频，让学生直观体验了解科研成果
讲授新课 （二）学生汇报：课前已布置同学们以小组为单位“调查我国灯具发展，研究材料与社会的关系的课题”。 请刘玫含这小组汇报（刘玫含、林彦彤、林文昱小组，发言：刘玫含） 从刚才玫含同学的调查汇报中，我们可以知道新材料的发明，促进了人类社会的发展；社会的发展也要有新材料的支持。材料与社会的发展不可分割。 播放学生小组收集的材料，直观、方便、高效
过渡 从我们的生活和已学的物理知识可知，材料具有的物理性质有哪些呢？学生回答：如弹性、导热性、导电性、磁性、硬度等等（PPT）。当今社会，随着电能的广泛应用，今天我们一起来重点学习和探究不同材料的导电性。
材料的导电性（一）导体、绝缘体、半导体 (1)全班齐声朗读P206第一、二段（学生自主学习）（2）（学生回答）材料可分为导体、半导体和绝缘体三大类。 导体材料内部存在大量的可以自由移动的电子，电阻小，所以容易导电。绝缘体材料内部几乎没有自由移动的电子，电阻大，所以不容易导电。 半导体由于材料的特殊性，所以导电性能介于导体和绝缘体之间。 （1）提出问题：同学们从刚才朗读的文章中，我们可以得知根据材料的导电性能，材料可分哪些？（2）师生归纳：1.导体： 容易导电的材料2.绝缘体：不容易导电的材料3.半导体：导电性介于导体和绝缘体之间的材料】 （板书）
（1）学生实验探究：材料的导电性器材：两节干电池（带电池盒）、小灯泡（2.5V带灯座）、带鳄鱼夹的导线若干、待测材料【铁线、铜线、电线铝扣、塑料吸管、铅笔芯、玻璃片、硬币。（共16组） （3)体验探究活动（分组）：用什么办法来检验这些物品的材料是导体、绝缘体？（利用实验桌上的仪器进行体验探究活动） 下面我们根据已学的电学知识来认识一些物体的材料（铁线、铜线、电线铝扣、塑料吸管、铅笔芯、玻璃片、硬币），哪些是导体？哪些是绝缘体？
（2）实验：体验探究判断导体与绝缘体过程①设计电路 = 1 \* GB3 ①设计一个实验电路进行实验，并判断待测材料 哪些是导体？哪些是绝缘体？请一位同学们思考、讨论得到方案后，到黑板画出展示并汇报 （由设计的同学汇报思路） 学们教师对画在黑板上的学生方案进行点评 黑板起到方便直观
②探究合作实验 ②(学生分组实验探究)把实验结果记录在下表导体绝缘体物体材料（一组学生到黑板进行实验操作）利用磁性电学元件吸在黑板上再进行实验。③学生自己归纳分析实验现象，得出实验结果。 教师巡回指导教师对一组学生的实验进行点评 黑板是磁性黑板，电学器材是磁性的，方便一组学生上台操作
（3）导体和绝缘体没有绝对界限 ( 合并后文件.m2ts ) （4）微视频：实验三（视频学生小组操作录制）：玻璃导电：如右图所示，A灯的灯丝是好的、B灯灯丝是断的，闭合开关，接入家庭电路，两灯不亮。说明电路中没有电流。用酒精灯给B灯玻璃加热到红炽状态，灯泡A发光(如图乙)．这一现象说明了什么 玻璃在常温下是相当好的绝缘体．当玻璃温度升高时，小灯泡发光，电路中有电流，表明玻璃变成导体了。结论：当温度升高时，玻璃也会变成导体。 教师强调同学们认真观察现象师生通过分析实验现象，得出结论
（4）导体和绝缘体在生活和社会中 应用 同学们通过所学的知识，判断生活中的一些物品哪些是导体，哪些是绝缘体？ 教师通过ppt展示的图片提出问题，引导同学们回答 利用PPT展示实物图片，直观
（二）半导体1.分类 观察 教师出示一块电子制作小拼装电路板 半导体元件具有许多独特的功能，今天我们重点学习部分半导体元件的独特功能。 PPT展示实物图片直观
（1）三极管特性 学生认真倾听，思考，得出三极管可以用来放大电信号的特性 如老师用的耳麦、学校的广播就是利用三极管的放大作用，将小声音信号变成大声音信号。具体原理高中、大学时学习。 利用教师用的扩音器进行教学，通俗易懂
（2）二极管 学生辨别器材中二极管 二极管的导电性也具有特殊功能，等下我们再来着重探究。
2．分组实验：实验（一）：探究半导体二极管的独特功能 器材：电源、半导体二极管、小灯泡、导线、开关．活动:如图甲所示,闭合开关观察到小灯泡发光。然后断开开关,在A、B两点间接入二极管观察小灯泡发光情况。（如图乙）(1)在A、B间接入二极管,闭合开关，小灯泡　　　　(选填“发光”或“不发光”)。(2)在A、B间接入二极管,把二极管的两端互相调换方向后再接入电路,闭合开关，小灯泡　　　　(选填“发光”或“不发光”)。学生归纳：半导体二极管仅允许电流从其某一固定端流入，小灯泡才发光。 启发引导应用前面设计的电路师生共同分析实验现象，得出二极管的特性：半导体二极管的单向导电性。物理学中规定这一端为半导体的正极，半导体二极管的符号是：
实验二： 发光二极管的独特特性 学生操作：⑴如下图所示，分别把发光二极管接入电路的A、B之间，二极管 （选填“发光”或“不发光”）⑵如图所示，把发光二极管反向接入电路，二极管 （选填“发光”或“不发光”）【归纳】现象：发光二极管也只允许从一个方向通过电流。结论：发光二极管具有单向导电性的特性。 教师巡回指导师生通过实验现象分析，共同得出：发光二极管也具有单向导电性的特性。
（三）半导体材料的应用： 学生观察图片积极思考 半导体材料的应用极大地提高了生产力，开阔了人类的视野，促进了科学、技术及社会的大发展。今天，我们的生活已经离不开半导体。下面我们来了解半导体材料在生活中的应用。太阳能电池：当光照到某些半导体时，半导体内将会产生电流．太阳能电池就根据这个原理制成的．它是一种不用燃料、不污染环境、对人体健康无害的电源。各种色光的LED（发光二极管）在交通信号灯 ( http: / / baike. / view / 480899.htm" \t "_blank )和大面积显示屏 ( http: / / baike. / view / 78216.htm" \t "_blank )中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。 ppt展示图片讲解，直观
三、开发新材料 通过前面地学习，我们认识到材料是人类生存和发展的物质基础，社会发展、人类文明的进步都离不开新材料的发展和应用。为了制造物美价廉、性能更好的物品，人们总在不断研究性能更好、更容易制造的材料
（一）超导材料 【超导材料探究小组汇报（1）大家好，接下来由我向大家汇报我们小组调查超导材料的性质和在生活应用的报告，先来看一段视频。（2）视频中向我们展示了两个超导材料的特性：①零电阻现象：超导体进入超导态时，其电阻实际上等于零。②超导磁悬浮现象：人们利用超导体来实现交通工具的无摩擦运行，大大提高交通工具的安全性能和运行速度。超导体的发现：1911年，荷兰科学家昂纳斯在极低温度下研究时，汞的电阻突然降低到接近于零，这种现象称为汞的超导现象，是人类首次发现超导现象超导材料的应用：分为三大类:强电应用 2.弱电应用 3.抗磁性应用强电应用①高温超导电缆：现在已发现28种元素、几千种的化合物和合金可以作为超导材料，部分材料在高温的条件下电阻降为0，高温导电电缆实现低损耗、高效率、大容量输电。②超导输电：利用超导体的零电阻特性，无损耗地输电弱电应用——超导计算机抗磁性应用——超导磁悬浮列车】 目前，人类正致力于各种新材料的研发，其中超导材料和纳米材料的研发令人瞩目。下面我们一起来分享由邓淑芳同学为组长带来的对“有关超导材料的一些汇报”分享。汇报结束，教师进行归纳和对同学们进行激励，表扬。 播放视频和PPT，使收集到的材料汇报时直观
（二）纳米材料 接下来有请李上锦同学向我们汇报有关纳米新材料的调查报告：（鼓掌）发言内容：【现在由我来汇报我们小组所收集的有关纳米材料的报告。（纳米材料的特性）纳米材料除了其基本单元空间尺度小这个明显特性外，在力、热、声、光、电、磁等方面还表现出许多特殊的性能。下面我们来看一个视频，了解一下纳米材料在生活中这些特殊性能的应用。（播放视频）从视频中可以看出，纳米材料在热、光、磁等方面的应用。今天我们从三类来介绍纳米材料在生活个个领域的运用。（纳米颗粒材料）在作为磁记录介质。它具有高密度、低噪音和高信噪比等优点。同时在制作纤维时加入它，可以使纤维具有导电性。将药品做成颗粒便于吸收（纳米管或纤维）碳纳米管在热、电、光领域具有特殊性能。它的热导率高还有良好的导电性，且强度极高，密度却很小。（纳米薄膜）纳米薄膜可以改善机械零部件的表面性能，减少振动，降低噪声，减小摩擦，延长寿命。以上就是我们小组的报告结果，谢谢大家。】超导材料小组和纳米新材料小组的精彩报告中，我们了解了新材料的一些特点和社会应用情况。简单介绍新材料技术的发展方向：第一：更倾向于开发复合材料第二：注重材料的功能第三：材料结构的尺度向越来越小的方向发展第四：新能源材料、环保材料及其制造工艺，加工技术将优先采用，材料的可再生循环技术将备受青睐。 汇报结束，教师进行归纳和对同学们进行激励，表扬。 播放视频和PPT，使收集到的材料汇报时直观
三、归纳总结： 本节课主要讲三部分的内容：（一）材料与社会的发展，材料的发展是科学技术发展的前提；（二）物质的导电性，根据物质导电性特点，物质可分为导体、绝缘体和半导体。通过实验来区分导体、绝缘体和半导体。通过实验探究部分半导体元件的特性，特别是二极管具有单向导电性。（三）半导体材料在生活、生产中的应用以及优点。新材料的开发以及超导材料和纳米材料的特性和在生活和社会的应用。通过本节课的学习，知道材料是人类生存和发展的物质基础，几乎每一种重要的新材料的发展和推广应用，都会促进人类社会的快速进步。知道当今社会，半导体材料的独特功能以及在生活和生产中的广泛应用，也促进了人类社会的发展。希望同学们能努力学习，将来致力于新材料的开发和研究，为社会的发展做点贡献。
四、布置作业 人类正致力于各种的新材料的研发，其中超导材料和纳米材料的研发令人瞩目请同学们课后再去收集一些有关超导资料和纳米技术等新材料的资料
五、板书设计 一、材料与社会新材料的发明，促进了人类社会的发展；社会的发展也要有新材料的支持。材料与社会的发展不可分割。二、材料的导电性1. 概念：导体： 容易导电的材料 绝缘体：不容易导电的材料半导体：导电性介于导体和绝缘体之间的材料2.在一定的条件下，绝缘体会变成导体。3.半导体元件独特的功能⑴三极管具有放大作用（2）半导体具有单向导电性；发光二极管正向电流发光，反向电流不发光。4.导体材料的应用 太阳能电池、微处理器、机器人等三、新材料 1. 超导材料2.纳米材料3.新材料的发展
六、教学流程
七、教学反思
本节课是九年级第二十章《能源、材料与社会》第三节的内容，本节内容具有较强的综合性，关系到人类生存与发展的重大社会问题。本节课内容分为材料与社会、材料的导电性、开发新材料三部分，其内容是和当前蓬勃发展的材料科学相联系的。根据课程“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念，教材引导学生从身边认识形形色色的材料，让学生觉得物理就在身边，同时本节教材还体现前瞻性，介绍了半导体材料和已经在探索中的新材料----超导材料及纳米材料。本节中第一部分材料与社会，是有学生身边的材料入手，提供各种材料应用实例，引导学生认识形形色色的材料，利用2014年三名科学家年诺贝尔物理学颁奖----讲述LED闪耀世界的视频引入新课，激发学生对新材料的好奇和兴趣。通过学生小组课前调查我国人类社会灯具的发展汇报，让学生了解新材料的发明，促进了人类社会的发展；社会的发展也要有新材料的支持。材料与社会的发展不可分割。本节中第二部分是材料的导电性，是本节的重点，本节设计是让学生朗读后回答材料根据材料的导电性可分为哪几类，然后让学生设计实验，判别导体和绝缘体，探究实验的目的，一是让学生通过实验直观认识导体和绝缘体的导电性能；二是在运用已学的电学知识技能判别导体和绝缘体的实验过程中，培养解决学生灵活运用已学知识、技能解决所遇到的实际问题的能力。接着补充导体和绝缘体之间并没有绝对的界限的实验。学生小组录制玻璃在常温下是非常好的绝缘体，当温度条件升高时，它会变成导体的视频。使学生知识更加全面。半导体材料的导电性，本节由学生观察一个实际电路板上的二极管、三极管和集成电路等元件引入半导体材料，这样设计让学生觉得物理就在身边，对半导体材料并不陌生。半导体材料具有许多特殊的物理性质和应用价值，介绍三极管具有放大电信号的作用，应用在老师用的耳麦、学校的广播就是利用三极管的放大作用，将小声音信号变成大声音信号。本节要求学生设计实验认识半导体二极管单向导电性。学生利用联想到探究半导体二极管单向导电性与探究导体、绝缘体导电性均是探究材料的导电性，则探究半导体二极管单向导电性的实验电路就直接利用探究导体和绝缘体导电性能的实验电路。这部分学生可以利用半导体二极管探究出二极管的单向导电性，认识判断二极管的负极环和二极管的符号。再用该电路探究发光二极管（红光、绿光、蓝光、黄光、白光）的导电性，这样整个课堂把学生的兴趣调到最高程度。通过学生自己的探究，学生对发光二极管的特性和材料的构成掌握的更准确。学完半导体材料的特殊性，接下来是介绍半导体材料的特殊性在生活和生产中的应用，如太阳能电池能实现光电转化，且为人类提供了一种无污染的电源；光敏二极管的光电转化作用可以制成条形码，而用半导体材料制成的微处理器可以实现多智能化控制，在计算机、机器人、机器狗上有重要应用。LED灯的发展和应用给人类社会的发展带来的不可估量的好处和促进作用。第三部分探索新材料，教材用图文资料介绍了超导体和纳米材料的特征和应用前景，本节利用学生小组课前调查结合视频和PPT汇报的形式介绍超导体的发现和特征以及纳米材料的特性和广泛应用。这部分一方面使学生对这两种有巨大效益和广泛应用前景的新材料有所了解，另一方面使学生体会新材料的开发对科学技术和社会的发展的促进作用。
专家指导点评
本节的亮点是：第一部分材料与社会和第三部分新材料的知识，是通过学生小组课前调查，课中汇报的形式展现，既锻炼学生的学习能力，又激发课堂学生学习的乐趣。一节深奥的新材料课程，在学生积极参与和主动探究实验中完成，使学生既学到了知识，又体验探究的过程，整个教学设计体现了 “从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念以及学生 “玩中学，学中悟，悟中用”的新教学理念。总之，本课堂教学，努力创设问题情境，着重物理实验，让学生可以去思考问题出现的原因，积极参与到课堂讨论当中，注重学生思维的培养；课堂教学中的小组讨论以及合作探究学习环节，重视培养学生的性格以及积极向上的心态。课堂教学中还进行认知能力和沟通、协调等社会技能，以及学生的自我反思能力、自律能力、团队协作能力与自己的学习态度等教育目标的变革。在本节中体现物理学科的核心素养。