奇妙的超低温世界 教案（粤教版必修三）

2.5 奇妙的超低温世界 教案（粤教版必修三）
课时1详解
我们经常赞叹：世界真奇妙！是啊，世界本身千奇百怪，无奇不有，我们一次又一次为之惊叹。而世界的奇妙往往深藏不露，要掀开它的面纱，要靠科学研究。科学研究成果又往往离我们较远，要靠科普作品的宣传。
我们自降生到人世间之日起，我们已经对寒暖有了真切感受。隆冬时节，冻得发抖，我们会说：真冷！但我们不知道这“冷”会冷到什么程度，冷下去会产生什么样的奇妙现象。
今天我们学习的这篇课文，是科普作品，它为我们掀开超低温世界的面纱。当我们了解到，用“冰冷”来形容“冷”，这形容还远远未到位时，我们会猜想，南极、月宫，会是最冷的地方了吧，殊不知还不是，就连远离太阳的海王星也不算最冷。我们还会猜想，这“冷”究竟会冷到什么程度，它有没有极限。
当我们从课文中接受了“绝对零度”的概念之后，我们就要开始惊叹世界在这方面的奇妙了，殊不知那更加奇妙的东西还在后头。课文为我们掀开一层又一层面纱，为我们展现超低温世界的种种奇妙。你看，在超低温世界，空气变成了浅蓝色的液体，铅变得非常“倔强”，氦变成会“爬”的液体，很多金属与合金出现了“超导现象”，等等。人们不断利用超低温研究成果造福人类，于是有了“生命冷藏”的诱人的幻想。
让我们走近这奇妙的超低温世界！
[听课之前想一想]
①你最喜欢读哪一本科普书籍、哪一篇科普文章？试回忆书中所介绍的科学知识。
②你对“冷”曾经有过什么样的猜想？这些猜想是否推动你探究过这方面的知识？
③试想想，如果“生命冷藏”的幻想实现了，今后人世间会产生什么奇妙的事情？
调动积累·资讯共享
交流作家、作品信息
叶永烈，1940年生于浙江温州，1963年毕业于北京大学化学系。现为上海作家协会专业作家，中国科普作家协会常务理事，世界科幻小说协会理事，香港海外文联名誉主席。1989年被收入美国《世界名人录》，并被美国传记研究所聘为顾问。　
他11岁发表诗作，18岁开始发表科学小品，20岁出版第一部科学小品集《碳的一家》，21岁成为《十万个为什么》主要作者。此后，多年从事科普创作，1979年3月，获得文化部和中国科协授予的“全国先进科普工作者”称号。先后创作科幻小说、科学童话、科学小品、科普读物700多万字。
他后来转向纪实文学创作。主要新著为作家出版社出版的6卷本《叶永烈自选集》；此外，还有《毛泽东的秘书们》、《陈云全传》、《叶永烈采访手记》、《星条旗下的中国人》、《我的家一半在美国》、《一九九七逼近香港》、《商品房大战》、《何智丽风波》等。
即将出版《叶水烈文集》，共50卷，其中科普作品24卷。
[相关资料]
作者曾受到原中共中央政治局委员、国务院副总理方毅的关心。方毅副总理作了两次批示：“调查一下，如属实，应同上海商量如何改善叶永烈同志的工作条件。”（1979年1月6日）“我看要鼓励科普创作，这项工作在世界各国都很重视。”（1979年3月4日）
点击科技资讯
超低温物理研究取得新进展
研究人员正在创造世界上最低的温度和量子模型系统，这将使人们可以制造出更精确的时钟、陀螺仪、量子计算机和通讯仪器，并对量子物理现象有更加深入地理解。80年前，爱因斯坦和玻色曾预言，当原子气体被降温到接近绝对零度时，所有原子会突然以可能的最低能态凝聚，其过程就像在气体中形成液滴。到了1995年，三位实验人员通过实验证实了玻色—爱因斯坦理论，在比绝对零度（零下273.16摄氏度）高出千万分之二度的超低温度下，使大约2000个铷原子形成了“玻色—爱因斯坦凝聚”，并打开了在低温条件下探索原子物理性质的研究之门。
　　宾夕法尼亚州立大学助理教授大卫·S·维斯日前在美国科学促进会大会上展示了其单维量子系统的研究成果。这些超低温度的原子可以按照模型系统运动，并帮助人们理解其他的量子系统，其互动过程可以被精确地计算和控制。维斯通过使用激光等装置对低温状态下的原子进行观测，将激光进行折射形成不易动的驻波，将其制成三维的格子就可以捕获原子。这些格子按照“爱因斯坦－玻色聚集”进行有层次地排列，如果原子聚集到某个位置上，就会形成一个由包含有低温原子单元组成的矩阵，转动格子还可以形成一个超流体和莫特绝缘体二者之间转换的开关。维斯目前正在进行数学验证工作。
——“宾夕法尼亚州立大学网站”（2005年2月28日）
诵读文本·整体感知
补充词语解释
[广寒宫]传说唐玄宗于八月十五日游于月中，看到一座宫府，题名为“广寒清虚之府”。后人因称月宫为“广寒宫”。[面目全非]形容相貌改变得很厉害，完全不是原来的样子。[闷葫芦]课文中指密封而摇起来声响不清脆的葫芦。可用来比喻难以猜测，令人纳闷的话或事情。[小巧玲珑]小巧：小而灵巧；玲珑：精巧细致。形容东西小而精致。[骚动]动荡，不安静。 [悠然自得] 悠然：闲散舒适的样子。自得：内心得意欢畅。生活闲散舒畅，自觉得意。
感知文本内容
课文分节写作，用小标题标示各节内容重点。
第一节“冰雪不足以言冷”旨在引出话题，从人们常用“冰冷”两字来形容冷谈起，谈到南极、北极，谈到“广寒宫”，谈到远离太阳的海王星，谈到人们对冷的种种猜测，最后介绍“绝对零度”概念。
第二节“奇妙的现象”介绍超低温世界中的奇特现象：“液态空气”及鲜花、鸡蛋、石蜡等在液态空气中的变异；水银、铅、锡、铜等金属物质在超低温世界中的性状变化；在超低温世界中的液态氦所呈现的“超流现象”，等等。
第三节“没有电阻的导线”介绍超低温世界中的超导现象：由科学家最初从水银发现“超导现象”谈起，谈到用铅做超导实验，谈到人们发现更多具有超导现象的金属与合金，还谈到超导现象在当代的一些应用。
第四节“广泛的应用”介绍超低温技术在目前的一些具体应用：在钢铁工业上用超低温处理钢铁制品，在农业上用超低温来锻炼种子，在液态空气工业上把空气中不同气体分开，在医学上用超低温技术保存药品和制成冷刀，在宇宙航行中用超低温技术检验设备，在科学研究中为人们提供帮助，等等。
第五节“诱人的幻想”提出了利用超低温技术在星际旅行中延续人的寿命的设想：从生物学家拿金鱼做“生命冷藏”实验谈起，谈到人们对延长动物和人寿命的办法的种种探索，进而设想未来人类在星际旅行中延续寿命的前景。
画出结构简图
冰雪不足以言冷
探究最低温度 南极还不算最冷 引出话题
广寒宫名副其实
海王星亦非最冷
液态空气的奇妙
罗列奇妙现象 各种金属的奇妙 进入话题
超流现象的奇妙
超导现象的应用
列举种种应用 各行各业的应用 延伸话题
生命冷藏的前景
筛选关键信息
课文的标题是“奇妙的超低温世界”，课文介绍了种种超低温现象，这“超低温现象”的“超”体现在哪儿？
超低温现象的奇妙之处，主要体现在，许多物质在超低温状态下会出现它在常温下完全不同的性质。如：“液态空气”及鲜花、鸡蛋、石蜡等在液态空气中的变异；水银、铅、锡、铜等金属物质在超低温世界中的性状变化；在超低温世界中的液态氦所呈现的“超流现象”；许多金属和合金在超低温中的“超导现象”，等等。
[领悟内涵]
课文介绍了超低温科学研究领域的研究成果，说明了什么是超低温，在超低温状态下产生了哪些奇妙现象，着重介绍超低温技术的应用及其前景。
课时2详解
精读课文·品析鉴赏
精湛的写作技巧
超低温是一般人无法接触的世界，存在着许多超出人们常识的奇妙现象。作者正好抓住这点做文章，从人们常识出发引出超乎人们常识的奇妙现象，抓住了读者的好奇心，使得文章妙趣横生，具有很强的吸引力。
比如文章开头一节，从“冰冷”二字入手，先点出“冰雪不足以言冷”，然后一步一步说出南极北极、月亮背面、海王星这些一处比一处冷的地方，吸引读者思考“冷”的课题，先让读者朝温度可以无止无尽地低下去的方面猜测，这样层层铺垫之后，才指出冷有极限，推出“绝对零度”这一陌生概念，让读者耳目一新，获得吸取新知识的满足感。
又如最后一节，作者首先介绍了一个挑战人们常识的有趣实验：把金鱼放到超低温的液态空气中即已变得硬邦邦的了，经过10-15秒之后放回温水之中，它却居然复活了。由此入手，作者把“生命冷藏”这一不容易说清楚的话题表达得浅显易懂，让读者理解了利用超低温技术冷藏生命来解决星际旅行难题的可能性。
清晰的篇章条理
这篇文章条理很清晰，分节写作， 每小节一个小标题，标示内容重点，也显示内容的递进关系。
全文内容安排属层进式，表现为：从探究最低温度入手，引出超低温世界的话题；继而多方面展示超低温世界的奇妙景象，进入话题，然后从多角度展现超低温技术应用的情景，拓展话题。层层递进，步骤井然。
各章节的内容安排，有层进式，也有并列式。第一节探究最低温度，用了层进式；第二节介绍超低温世界的种种奇妙现象，用并列式；第三节介绍超导现象及其应用，则用层进式；第四节又用并列式介绍超低温技术的应用；第五节则用层进式展示星际旅行的诱人前景。各种结构形式的交错使用，做到了各尽其妙，而又富于变化。
恰当的说明手法
1．举例子。
如在“没有电阻的导线”一节，举了荷兰物理学家发现“超导现象”的例子和铅金属环在超低温下经过两年半时间电流强度居然没有明显变弱的例子，说明超导现象。这两个例子具体生动地说明了超导现象中导电材料电阻消失的特性。
2．作比较。
如在“没有电阻的导线”一节，拿利用超导现象制成的“冷子管”跟电子管和半导体晶体管比较，生动地说明前者体积小、用电省、性能灵敏等优点。
又如在“诱人的幻想”一节，叙述科学家拿金鱼做实验时的两种情况作比较：让金鱼的温度慢慢降低，降到100多摄氏度，它就再也无法复活，而快速让它降低温度，却能够复活。这就清楚地说明了“生命冷藏”的条件要求。
3．下定义。
如在“冰雪不足以言冷”一节，指出“冷有一个极限——最低的温度是－273.16°C，叫做‘绝对零度’”；在“奇妙的现象”一节，指出“在零下一二百摄氏度，就叫超低温”；在同一节还指出“在零下190多摄氏度，空气竟变成了蓝色的液体，叫做‘液态空气’”：这三个地方运用下定义说明手法，准确说明概念，让读者获得一种清晰的认识。
4．作诠释。
如在“冰雪不足以以言冷”一节，指出“冷有一个极限——最低的温度是－273.16°C，叫做‘绝对零度’”，给“绝对零度”下了定义之后，又加以诠释：“世界上不可能再有比绝对零度更低的温度。”这句话对前面所下的定义作了补充，让读者获得更加具体、详细的认识。
5．列数据。
文中各小节都用到这种说明手法。
如在“冰雪不足以言冷”一节，列举冰雪、南极北极、月亮背面和海王星的气温，用准确的数据引读者步步探究话题。
准确而风趣的语言
如在“冰雪不足以言冷”一节，说：“在月亮背着太阳的一面，最冷要冷到－160°C，真是一个名副其实的‘广寒宫’。”这儿用双关手法，借“广寒”一词的意义，既准确而又有风趣地指出，这儿已经寒得很有程度了，但还不算最冷，更冷的还在后头。
又如在“奇妙的现象”一节，这样描述氦在超低温下的奇妙现现象：“奇怪的是，氦本是一种无色无味的气体，在超低温下会变成无色液体，而这种液体竟是会‘爬’的液体！比如，你把一个小杯放在大杯中，小杯里盛着液态氦，当温度降低到－270.96°C以下时，小杯里的液态氦会自动沿着杯壁‘爬’出去，流到杯中，直到大、小杯里的液面相平为止！”这儿用拟人手法描述液态氦的异常现象，给读者送去的是既准确而又奇妙的信息。
再如在“诱人的幻想”一节，描述科学家用金鱼做“生命冷藏”实验时，是这样描写金鱼的复活景象：“金鱼竟然复活，摆动着它那轻纱般的尾巴，悠然自得地游来游去。”读者读了之后，必定会心一笑。
联系实际·拓展延伸
开阔视野 深入探究
一、探讨每节的重点问题。
第一节：
1.世界上比冰更冷的东西很多，其中文段列举了哪些个地方？（南北极、月亮背着太阳的一面、海王星）
　　2.这三个地方最冷的温度低到多少度？（－229℃）
　　3.冷的极限称为什么？（“绝对零度”）
　　4.（判断题）如今，人们已经可以获得“绝对零度”了。（否）
第二节：
1.在超低温世界里，空气变为“液态空气”，它是什么颜色？（浅蓝色）
　　2.在超低温世界的设备应用哪种金属去做？（铜）
　　3.铅棒和锡棒哪种可以在超低温世界用来敲打？（铅棒）
　　4.“超流现象”是发生在哪种气体上？（氦）
　　5.解释“超流现象”。（液态氦在连通的两个器皿中自动从其中一个器皿“爬”到另一个器皿,直至二者液平面相平为止，这一现象，叫做“超流现象”。）
第三节：
1.解释“超导现象”。（某些金属在超低温状态下，电阻消失，这种现象叫做“超导现象”。）
　　2.超导性能最好的是哪种金属？温度是？（铌，－263.94℃）
　　3.如果到在室温或稍低于室温就有超导现象的金属，那将会对哪个领域造成划时代的革命？（电力工业）
　　4.一旦制成没有电阻的导线，将可以使全世界的发电量增加多少？（1/4）
　　5.利用超导现象制成的冷子管，其优点除了灵敏还有哪样？（省电）
第四节：
1.“超低温”在钢铁工业上的应用主要是什么？（加强钢铁的强度）
　　2.“超低温”在农业上的应用主要是什么？（增强种子的耐寒本领）
　　3.目前“超低温”最主要应用在哪个领域上？（液态空气工业）
　　第五节：
1.要让延长生命的方法，现在设想的方法是什么？（快速将生命冷冻起来，若干年后再让其复活）
2.慢慢冷冻不能让生命复活，而快速冷冻可以，关键区别在于这个过程中细胞中的哪样物质会使细胞受到破坏？（细胞中的水分）
二、试根据课文内容，为简明科学词典撰写“超低温现象”条目。
课文在第一、第二、第三节的某些地方说明了与“超低温现象”有关的情况，在这些地方提炼要点，联系起来，就可知道“超低温现象”指的是什么。
为词典撰写条目，就是对指定的词语准确进行解释。
“超低温现象”这个条目的内容要点是：
理论推算出冷的极限为－273.16℃，这一极限温度被称为绝对零度。而在零下一二百摄氏度这一低温区域，许多物质显示出与常温下截然不同的特征，某些导电材料电阻消失，出现超导现象。这个低温区域被称为超低温，物质在其中出现的奇特现象，就是超低温现象。
畅谈超低温技术
——交流读书收获
甲生说：课文介绍了超低温下的很多奇妙现象和超低温技术在各行各业的应用，很有启发意义。它启发我们在科技领域多向探寻。
据我所知，医学领域利用超低温技术取得的突破很多。如南京东南大学附属中大医院2004年2月16日传出消息，该院介入放射治疗中心在国内首次将“氩氦刀”超低温冷冻技术与介入技术联合运用治疗恶性肿瘤获得成功。
又如新华网山东频道济南2005年1月15日报导在－196摄氏度超低温液氮中成功保存的断指，经过手术再植成活。
乙生说：课文介绍了农业方面超低温技术的应用。据报导，这方面的研究时时有所突破。
如，我国在超低温冷冻保存植物材料方面，还处于试验研究阶段，尚未用于生产。但通过几年的研究，解决了超低温冷冻保存玉米花粉的四个关键技术：1．花粉冷冻保存前的预处理技术；2．冷冻和解冻技术；3．花粉生活力测定技术；4.明确了花粉含水量与冷冻保存效果的关系。这就使玉米花粉在零下196℃冷冻保存成功。保存一年后玉米花粉生活力没有明显变化，用于田间授粉结实率达73.4％。
丙生说：我喜欢看科幻小说，虽然科学的脚步并没有如科幻小说一般快速进展，但从科幻小说中也可看到人们在这方面的探索及其成果。
有小说提到人造人、人工冬眠、肢体再生术、人脑与计算机结合、传心术、 心灵控制术、反引力控制、脑部矫治移植、次光速飞行、外星人出现，这些在当时是相当新鲜引人的题材，如今都已是老生常谈的科幻，因为这些幻想或已实现或很快就要实现。
丁生说：课文介绍的“生命冷藏”实验，确实给人们很大鼓舞。人们都期望它能够早日实现，如星际旅游，就要首先解决这个课题。一些科幻小说，如《失踪的哥哥》，就是冷冻人的故事，说到一个误入冷冻库的人，十五年后被找到，利用升温技术解冻救活他，结局是二十二岁的弟弟抱住十岁的哥哥哭起来。这个科幻故事的“现实版”是一九六七年美国的贝德福教授，死后尸体被用摄氏零下一百九十六度的超低温冷藏起来，希望将来更进步的医学技术来到时，把他解冻再医治复活。我们可以想象他在许多情况下可以复活，如，超低温技术的应用更为进步，这种医疗技术已经普及，等等。