沪粤版八年级物理上册教案第五章第五节点击新材料 教学详案

第五节 点击新材料
设计说明 本节一方面有目标地选择几种有代表性的新材料，简介它们的性能及其应用；另一方面告诉学生今天的新材料层出不穷，正在改变我们的生活方式，提高我们的生活质量。启发他们通过上网、进图书馆，以及开展社会调查等方式去了解新材料的特性及其应用，进而在拓展他们的学习层面的同时，培养他们用多样化的学习方式进行学习的习惯。 本节内容与生活、社会紧密联系起来，这种由浅到深的递进，且生活和社会紧密联系的选材、组织和编排方式颇有新意，符合初中学生的认知特点，既有利于激发他们的学习兴趣，又能达到逐步深入认识理解事物的目的。 教学目标 【知识与技能】 初步了解半导体、超导体和纳米材料的一些特点。 【过程与方法】 通过了解新材料的一些知识，关注前沿科学的新进展，体验科学技术的神奇力量。 【情感、态度和价值观】 培养学生对今天人类在高科技领域内的成就的兴趣，激发他们为人类科学事业献身的精神。 重点难点 教学重点 调动学生通过上网方式，了解新材料的性能及其应用，让学生体会材料在生活和社会中的重要应用。 教学难点 培养学生用多样化的学习方式进行学习。 教学方法 阅读法、交流法、讨论法、提问法。 教具、学具 半导体元件、导线、灯泡、电源、开关 授课时数 1课时 教学过程 导入新课 随着物理属性研究的不断深入，各种新材料层出不穷，它们越来越多地进入我们的学习、工作和生活的方方面面，并正在改变我们的生活方式，提高我们的生活质量，促进社会的进步和发展。你知道的新材料有哪些呢？ 讲授新课 一、纳米材料 阅读课本第129页内容 教师总结： 1.纳米是一个长度单位：1nm=10-9m。 2.1nm小到什么程度？(10个分子紧密排布的尺度，大约是一根头发丝的1%)。 3.纳米材料除了其基本单元空间尺度小外，在力、热、声、光、电、磁等方面还表现出许多特殊的性能。 拓展：当材料的微粒小到纳米尺寸时，材料的性能就会发生显著变化。 投影展示：纳米材料的应用：纳米机械零件。 教师强调：纳米材料是指材料的微粒小到纳米尺寸，而不是材料制成的物体小到纳米尺寸。新材料和旧材料总是相对而言的，不是所有的材料达到纳米尺寸时就一定是纳米材料，只有当材料的微粒到了纳米尺寸时性能发生显著变化，才能称为纳米材料。 例1 下列关于纳米材料的说法中，正确的是(　　) A．很小的材料就是纳米材料 B．纳米材料就是一种叫“纳米”的物质做成的材料 C．纳米材料只是近几年才开始被人们利用的，不存在天然的纳米材料 纳米材料的基本单元很小 解析：纳米是长度单位，1 nm ＝1×10－9 m，当材料的微粒小到纳米尺寸时，材料的性能会发生显著变化，在力、热、磁等方面表现出许多特殊性能，如可以大大提高材料的强度和硬度，降低烧结温度，提高材料的磁性。纳米材料是采用化学、物理甚至生物方法将物质变成纳米级的细微颗粒后形成的材料，它的基本单元很小，但它的本身不一定小，纳米材料其实并不神秘，自然界中广泛存在着天然形成的纳米材料，如膨润土(以蒙脱石为主)，是亿万年前天然形成的。 答案:D 练习 1.纳米陶瓷作为高新科技材料应用广泛，它具有坚硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温、完全无磁性等特点，它不能应用于(　　) A．公交IC卡 B．切割硬物的刀具 C．“嫦娥二号”外表涂层 D．装浓硫酸的容器 答案：A 二、半导体材料 学生阅读第129页和第130页内容。 总结：半导体:介于导体和绝缘体之间的物体。 举例：锗、硅、砷化镓等都是半导体材料。 半导体应用：小到电子表、收录机、数码照相机、电视机；大到汽车、火车、飞机、宇宙飞船 。 演示实验：将灯泡、电源、开关、发光二极管用导线连接起来，观察灯泡的发光情况，然后将二极管反接，观察灯泡的发光情况。 结论：发光二极管只能单向通过电流。 例2 下列材料中不属于半导体材料的是(　　) A．锗 B．硅 C．铅 D．砷化镓 解析：半导体材料导电能力在导体和绝缘体之间，有的还有一定的特性。常见的半导体材料有锗、硅、砷化镓等。 答案：C 练习 2.下列关于半导体的说法，正确的是(　　) A．常温下半导体的电阻为零 B．半导体广泛应用于各种电子设备 C．半导体就是超导体 D．任何情况下半导体都是不导电的 答案：B 3.2014年诺贝尔物理学奖颁给了发明蓝色发光二极管的三位科学家，他们的这项发明实现了利用二极管呈现白光，且发光效率高。LED灯(即发光二极管)不具有的特点是(　　) A．亮度高 B．能耗低 C．寿命长 D．发热多 答案：D 三、超导材料 思考：你知道有没有电阻为零的材料？ 教师讲解： 超导现象和超导体： 当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小到无法测量的程度，可以认为其电阻率突然变为零，这种现象叫做超导现象，能够发生超导现象的物质称为超导体。 总结：当温度降到一定程度时，材料的电阻变为零的特性称为超导体。 投影展示：超导体的应用：NbTi超导材料、Bi系高温超导线、高温超导带材、YBaCuO高温超导材料、超导磁悬浮列车 注意：超导材料是一种新型的特殊材料，物质温度必须降低到一定值时，才会出现超导性，成为超导材料。 例3 超导材料是一种_______为零的材料。因此，人们想到用它来实现既能远距离输送极大的电流，又不会因为导线存在电阻而损失电能，但目前还没有研制成常温下的超导材料，因为一般物质都是当其温度________(选填“升高”或“降低”)到一定值时，才出现超导现象。 解析：超导材料在低温下会表现出超导性，也就是电阻在低温下会变为零，利用超导材料可以实现大功率输电，而不会在电路上损耗电能。一般物质都是当其温度降低到一定值时，才会表现出超导性，而成为超导材料。 答案：电阻 降低 练习 4.当温度降到很低时，某些金属导体如铝在以下，铅在以下时，电阻就变成零，这种现象称为超导现象。假如白炽灯的灯丝、电动车内线圈、电饭锅及电熨斗内部电热丝都用超导材料制作，当用电器通电时，假设这些导体的电阻都变为零，下列说法正确的是(　　) A．白炽灯仍能发光且更省电 B．电动机仍能转动且效率更高 C．电饭锅仍能煮饭且效率更高 D．电熨斗仍能熨衣服且更省电 答案：B 课堂小结 一、纳米材料 1.特点：当材料的微粒小到纳米尺寸时，材料的性能就会发生显著变化。 2.应用：工业、农业、能源、环境保护、医疗、国家安全等方面。 二、半导体材料 1.半导体:介于导体和绝缘体之间的物体。 2.应用：小到电子表、收录机、数码照相机、电视机等；大到汽车、火车、飞机、宇宙飞船等。 三、超导材料 1、特点：当温度降到一定时，材料的电阻变为零的特性称为超导性。 2、应用：前景广大，若用它来输电可大大节约能源和材料。上海磁悬浮列车就应用了超导技术。 当堂达标 1.纳米是极小的长度单位，若一个原子的直径为10－10 m，把______个原子一个挨一个地排列起来，长度是1 nm。 答案：10 2.条形码扫描器广泛应用在商业、邮政、交通等领域，条形码扫描器中的光敏二极管的主要材料是(　　) A．有机高分子材料 B．超导材料 C．半导体材料 D．纳米材料 答案：C 3.关于超导材料的下列说法中错误的是（　　） A.超导材料是一种电阻为零的材料 B.用很细的超导丝可以输送强大的电流 C.超导材料电阻只能接近零，不可能等于零 D.用超导材料输电时，输送电路中无损耗 答案：C 4.下列关于纳米的叙述错误的是（　　） A.纳米是一个长度单位，符号是nm B.人们在纳米尺度内发现了很多的新现象，给技术上带来很多新发展 C.纳米技术是现代化科学的前沿，我国在这方面的研究具有世界先进水平 D.所有的高分子科技产品都与纳米技术有关 答案：D 5.在电厂发电、输送电力等方面要大大降低由于电阻引起的电能损耗，最理想的情况是使用以下材料中的(　　) A．超导体材料 B．绝缘体材料 C．半导体材料 D．导体材料 答案：A 6.二极管是用________(选填“导体”“半导体”或“绝缘体”)材料制成的，正是因为集齐________、绿、蓝三原色的LED光，才能产生照亮世界的LED白色光源。 5.答案：半导体 红 板书设计 点击新材料