《新材料及其应用》
本节内容属于介绍性内容,主要让学生了解一些新科技,初步认识科技对社会的影响。纳米材料，限于学生知识水平和理解能力不必多讲，多举一些实际应用的例子；绿色能源,学生接触较多,可以让学生自己多讲;记忆合金应用也相当广泛,只是学生平时接触太少,教师可以收集有关资料和应用实例补充教学内容。
【知识与能力目标】
了解纳米材料、绿色能源和记忆合金等新材料在生产、生活中的应用。
【过程与方法目标】
利用不同的渠道收集信息并进行交流，体验收集整理信息的过程。
【情感态度价值观目标】
通过了解新材料的应用，初步认识科技对社会生产、生活的影响，提高学生学习科学的兴趣，引导学生关心社会的发展。
【教学重点】
初步认识纳米材料的高科技应用
【教学难点】
了解记忆合金的“记忆”能力
视频资料
一、情境导入
同学们，在生活中，如果不小心将可乐洒到身上，那衣服就可遭殃了，不仅湿了，而且弄得很脏不好清洗。现在我有一件神奇的衣服，不沾油、不沾水、永远不会脏。我们一起来看《神奇的衣服》。这样神奇的衣服是怎么做出来的？有蕴含着，哪些科学道理呢？通过今天学习，我们一起来揭开它什么的面纱。
【设计意图】 通过视频引入，激发学生学习兴趣。
二、纳米材料
其实，刚才神秘的衣服是用纳米材料制成的。
什么是纳米吗？
我们在本章开始的时候就学习了物质的尺度，知道了纳米这个单位。纳米（nm)是长度单位，1纳米是10-9米（十亿分之一米），对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，比如，人的头发丝的直径一般为7000—8000nm，人体红细胞的直径一般为3000—5000nm，一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级；这个单位实在是太小了，过去我们在生活中没有关注它，但现在却成了人们谈论的热门话题。原因是人们发现，将某些物质的尺度加工到1～100 nm，它们的物理性质或者化学性质与较大尺度时比，发生了异常的变化，这就称为纳米材料。
2．举例说明纳米材料有哪些特点吗？
（1）洗衣机桶的表面上用了纳米尺度的氧化硅微粒和金属离子的组合，具有抑制细菌生长的功能。
（2）普通领带的表面经过纳米方法处理后，会有很强的自洁性能，不沾水，也不沾油。
（3）用纳米陶瓷粉制成的陶瓷，具有一定的可韧性，用于制造发动机的缸体汽车会跑得更快。
二、“绿色”能源
1、哪些是绿色能源吗？
人类一直在寻找各种高效和“绿色”的能源，新材料在这方面扮演了重要的角色。以电源为例，长期以来使用的干电池具有轻便的优点，但只能使用一次，丢弃后会污染环境；铅蓄电池能反复使用，但是又太笨重了。锂是密度最小的金属，只有0.534 g/cm3，大约是铅的1/20、镍的1/16。用锂作电极制造出的锂离子电池，它具有体积小、质量轻、能够多次充电，对环境污染小等特点，已经被广泛地应用于移动通信、小型摄像机等设备上。我们在第一章的学习中认识了晶体，最初的光电池就是用硅的单晶体制造的，面积只能做到几十平方厘米。近年来开发的多晶硅和非晶硅材料，能够制造出大面积的太阳能电池，发电的效率提高、成本下降，1 m2的面积可以提供100多瓦的电力。
三、“绿色”能源有什么特点？
（1）锂电池
比如传统的电池污染环境，还不能重复使用。用锂作电极制造出的锂离子电池，体积小、质量轻、能够多次充电，对环境污染小。已经被广泛地用于移动通信、小型摄像机等设备上。
特点：体积小、质量轻，能够多次充电 使用，对环境的污染小。
太阳能电池（硅光电池）
人造地球卫星上天，卫星和宇宙飞船上的电子仪器和设备，需要足够的持续不断的电能，而且要求重量轻，寿命长，使用方便，能承受各种冲击、振动的影响。利用多晶硅和非晶硅材料做成的太阳能电池完全满足这些要求。
特点：把太阳能转化为电能，效率高，成本小，无污染。
氢燃料电池
观看视频，总结氢燃料电池的特点
特点：无污染、无噪声、高效率。
四、记忆合金
（1）记忆合金的主要成分是什么？
记忆合金的主要成分是镍和钛。当物体温度达到一定的数值时，材料内部的晶体结构会发生变化，从而导致了外形的变化。
（2）记忆合金有什么独特的物理特性？、
物理性质：有些合金在加热时能像弹簧一样被拉长和扭曲，冷却后保持这个形状不变；当再次加热时，又恢复到被拉长或扭曲前的形状。这种合金叫形状记忆合金。
（3）记忆合金的应用
记忆合金制成的“花朵”
原来它的花瓣是用一种特殊的金属片——记忆合金制成的，它原本是开放的，后来被弯成合拢的，当用灯泡把它加热到一定的温度时，就自动恢复原状，表现出它具有“记忆”能力。记忆合金的主要成分是镍和钛，它独有的物理特性是：当温度达到某一数值时，材料内部的晶体结构会发生变化，从而导致了外形的变化。
记忆合金制成的弹簧
现在已经有多种形状的记忆合金医用支架，用于外科手术。还可以将记忆合金制成的弹簧安装在热水器的出水阀门内，当水温超过某一温度（例如80 ℃）时，弹簧自动伸长，将阀门关闭而停止出水，避免发生烫伤人的事故。
【设计意图】锻炼学生观察和提取信息的能力，锻炼解决问题能力，升华知识，培养观察图片能力和思考问题的能力。
五、巩固练习
1.“采用最新技术制成的纳米机器人小得像跳蚤一样”，这里提到的“纳米”是_______的单位。4m=________nm。
2.经过纳米方法处理的领带具有很强的________性能，不沾水也不沾油。用纳米陶瓷粉制成的陶瓷具有一定的________性，不易碎。
3.我们在日常生活中长期使用的干电池具有轻便的优点，但只能使用一次，丢弃后会________；锂离子电池，具有体积________，质量_______，能够多次充电，对环境污染_______等特点。最理想的绿色能源是________。
4．科普展览会上有一种神奇的金属花，它的花瓣是用一种特殊的金属片——形状记忆合金制成的(如图)。它具有记忆能力，制作时先将记忆合金制成的花瓣制成开放状态，然后在低温下将花瓣闭合。当灯光一照它会_________，如_____图(填“左”或“右”)，当关上灯它又会_________，如_____图(填“左”或“右”)。
【设计意图】检测学生对课堂知识的掌握情况，培养书写能力，巩固基础，强化知识，提高解题能力，掌握解题技巧。
六、课堂小结
四、新材料及其应用
特点：某些物质尺度加工到1～100 nm，物理、化学性质与较大尺度比发生异常变化
1.纳米材料 应用：纳米防水布、纳米镜子等
特点：体积小，质量轻，无污染
2.绿色能源
应用：锂离子电池、硅光电池等
主要成分：镍和钛
3.记忆合金 物理性质：温度达到某一数值，材料内部的晶体结构变化，导致外形变化
应用：记忆花朵、记忆弹簧等
八、作业布置
发挥想象，提出一个巧妙应用形状记忆合金的设想。
略
课件20张PPT。北京师范大学出版社 八年级 | 上册 神奇的衣服纳米材料 纳米（nm)是长度单位，1纳米是10-9米（十亿分之一米），对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，这个单位实在是太小了，过去我们在生活中没有关注它，但现在却成了人们谈论的热门话题。原因是人们发现，将某些物质的尺度加工到1～100 nm，它们的物理性质或者化学性质与较大尺度时比，发生了异常的变化，这就称为纳米材料。纳米布特点：自洁性、不沾水、不沾油纳米领带神奇的纳米镜子纳米材料特点：抗菌、杀菌、抑菌纳米材料纳米能量口罩纳米防弹衣纳米手机纳米陶瓷盆特点：韧性、硬度、强度大纳米材料“蚊子导弹” 利用纳米技术制造的形如蚊子的微型导弹即纳米导弹，能直接受电波遥控，可以神不知鬼不觉地潜入目标内部，其威力足以炸毁敌方火炮。坦克、飞机、指挥部和弹药库。科技展望“绿色”能源 人类一直在寻找各种高效和“绿色”的能源，新材料在这方面扮演了重要的角色。“绿色”能源 比如传统的电池污染环境，还不能重复使用。用锂作电极制造出的锂离子电池，体积小、质量轻、能够多次充电，对环境污染小。已经被广泛地用于移动通信、小型摄像机等设备上。特点：体积小、质量轻，能够多次充电 使用，对环境的污染小。锂电池 人造地球卫星上天，卫星和宇宙飞船上的电子仪器和设备，需要足够的持续不断的电能，而且要求重量轻，寿命长，使用方便，能承受各种冲击、振动的影响。利用多晶硅和非晶硅材料做成的太阳能电池完全满足这些要求 特点：把太阳能转化为电能，效率高，成本小，无污染。太阳能电池（硅光电池）“绿色”能源 特点：无污染、无噪声、高效率。
氢燃料电池“绿色”能源太阳能咖啡屋太阳能路灯科技展望 记忆合金的主要成分是镍和钛。当物体温度达到一定的数值时，材料内部的晶体结构会发生变化，从而导致了外形的变化。 物理性质：有些合金在加热时能像弹簧一样被拉长和扭曲，冷却后保持这个形状不变；当再次加热时，又恢复到被拉长或扭曲前的形状。这种合金叫形状记忆合金。记忆合金记忆合金制成的弹簧记忆合金 现在已经有多种形状的记忆合金医用支架，用于外科手术。还可以将记忆合金制成的弹簧安装在热水器的出水阀门内，当水温超过某一温度（例如80 ℃）时，弹簧自动伸长，将阀门关闭而停止出水，避免发生烫伤人的事故。记忆合金制成的“花朵”记忆合金 原来它的花瓣是用一种特殊的金属片——记忆合金制成的，它原本是开放的，后来被弯成合拢的，当用灯泡把它加热到一定的温度时，就自动恢复原状，表现出它具有“记忆”能力。记忆合金的主要成分是镍和钛，它独有的物理特性是：当温度达到某一数值时，材料内部的晶体结构会发生变化，从而导致了外形的变化。 偏心曲柄型热机是利用形状记忆合金记忆回复特性，借助记忆合金弹簧在不同温区（室温温度、热水温度）之间产生的力矩差驱使轮盘转动的装置。以热水为热源，热水温度为65℃~85℃，操作时，将热机置于热水容器中，使热水浸至轴心，则大、小双轮即可连续转动。 科技展望偏心曲柄型热机1.“采用最新技术制成的纳米机器人小得像跳蚤一样”，这里提到的“纳米”是 的单位。
4m= nm。
2.经过纳米方法处理的领带具有很强的________性能，不沾水也不沾油。用纳米陶瓷粉制成的陶瓷具有一定的________性，不易碎。
3.我们在日常生活中长期使用的干电池具有轻便的优点，但只能使用一次，丢弃后会 ；锂离子电池，具有体积 ，质量 ，能够多次充电，对环境污染 等特点。最理想的绿色能源是 。自洁 4x109小轻长度 韧污染环境小太阳能巩固练习4．科普展览会上有一种神奇的金属花，它的花瓣是用一种特殊的金属片——形状记忆合金制成的(如图)。它具有记忆能力，制作时先将记忆合金制成的花瓣制成开放状态，然后在低温下将花瓣闭合。当灯光一照它会_________，如_____图(填“左”或“右”)，当关上灯它又会_________，如_____图(填“左”或“右”)。开放左闭合右记忆“花朵”
5．下列各种能源中，属于“绿色能源”的是（ ）
A.太阳能 B.煤炭
C.石油 D.天燃气
6．关于“绿色”能源和记忆合金中，理解正确的是（ ? ）
A．所谓“绿色”能源是指颜色是绿色的能源，如包装纸是绿色的锂电池等。
B．硅光电池比锂电池更优越绝对无污染。
C．记忆合金是一种有记忆，能记住原来形状的一种特殊金属。
D．一般金属合在一起，能制成记忆合金。AB课堂小结 特点：某些物质尺度加工到1～100 nm，物理、化学性质与较大尺度比发生异常变
应用：纳米防水布、纳米镜子等
特点：体积小，质量轻，无污染
应用：锂离子电池、硅光电池等
主要成分：镍和钛
物理性质：温度达到某一数值，材料内部的晶体结构变化，
导致外形变化
应用：记忆花朵、记忆弹簧等
1.纳米材料2.绿色能源3.记忆合金
