粤教版八年级上册物理 5.5点击新材料 教案

5．5　点击新材料
教学目标
1．初步了解纳米材料、半导体材料、超导材料、隐形材料的一些特点、应用及发展前景。
2．学习通过网络方式收集资料，感悟新材料的发展对人类生活和社会发展带来的影响。
重点难点
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。
难点
培养学生用多样化的学习方式进行学习。
教学用具
电池、开关、小灯泡、导线、晶体二极管、多媒体课件。
教学过程
一、创设情境，导入新知
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。下面，我们初步认识几种新材料。
二、自主合作，感受新知
回顾以前学的知识，阅读课文并结合生活实际，完成预习部分。
三、师生互动，理解新知
(一)纳米材料
1．纳米：长度单位，大小为十亿分之一米(10－9 m)。
2．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。
3．应用：(1)纳米陶瓷材料可在室温下任意弯曲；
(2)纳米碳管的强度是钢的100倍；
(3)纳米磁性材料的磁记录密度比普通磁性材料高10倍以上；
(4)纳米复合材料对光的反射率低，能吸收电磁波，可用作隐形飞机的涂层；
(5)气体通过纳米材料的扩散速度比通过一般材料的扩散速度大几千倍。
纳米材料通常是以制成材料的基本单元大小限制在0.1～100 nm范围的材料。
纳米技术在工业、农业、能源、环保、医疗、国家安全等各个方面都有广泛应用。用纳米技术做成的“量子磁盘”，能作高密度的磁记录，每平方厘米内可储存3万部《红楼梦》的信息。物质是由原子构成的，其性质依赖于这些原子的排列形式。如果我们将煤炭中的原子重新排列，就能得到钻石；如果向沙子中加入一些微量元素，并将其原子重新排列，就能制成电脑芯片；而土壤、水和空气的原子重新排列后就能生产出马铃薯。听起来是不是有点玄？不过这绝非天方夜谭，如果你能走进纳米世界，了解纳米技术，就会知道上述目标的实现指日可待。
科学家们已为我们勾勒了一幅若干年后的蓝图：超强轻型新型材料有可能使太空旅行变得便宜而且容易，甚至像一些作家预测的那样利用纳米技术在火星上制造出大气。如果新的“纳米医学”能够在细胞老化时一个分子一个分子地制造出新的细胞，从而把人们的寿命无限地延长，那么就有必要向太空移民。纳米技术已经创造出足够多的小奇迹，这至少能让一些科学泰斗们相信这些宏伟的想法也会实现。
典例解读
【例1】下列关于纳米材料的说法错误的是(　　)
A．使用纳米技术，可实现对分子、原子的操纵
B．使用纳米技术，借助扫描隧道显微镜可以实现对电子的操纵
C．用纳米技术制造的器件尺寸更小，运行速度更快，耗能更低
D．用纳米技术可以研究DNA的精细结构
【解析】借助扫描隧道显微镜观察和操纵分子、原子，是一种纳米技术，目前利用纳米技术还无法实现对电子的操纵，所以A对B错；在电子和通信方面，纳米电子元件，如存储器、显示器、传感器，尺寸更小、运行速度更快、耗能更少，所以C对；在医疗方面，制造纳米结构，以及生物传感器、研究生物膜和DNA结构，在生命科学领域实现技术突破，所以D对。
【答案】B
(二)半导体材料
前面我们学到了导体和绝缘体，在自然界中有些物质的导电性十分奇特，它的导电性能介于导体和绝缘体之间，我们把这类材料称为半导体，锗、硅、砷化镓等都是半导体材料。
活动：研究半导体的导电特性
参照课本P129图5－25所示，用导线把电池、开关、灯泡和一个由半导体材料制成的晶体二极管连接起来进行实验，你会发现什么？
实验现象：若将晶体二极管正接时，接通电路，小灯泡不亮，则将晶体二极管反接后，小灯泡亮了。
归纳：用半导体材料制成的晶体二极管特点：具有单向导电的属性，即只允许电流从一个方向通过，不允许电流反方向通过。
议一议：半导体材料在生活中有哪些应用？
(电子表、收录机、数码照相机、数码摄像机、电视机以及现代化机床、汽车、火车、轮船、飞机等。)
(三)超导材料
1911年，荷兰物理学家昂内斯，在做冷冻汞的实验中发现，当温度降至4.2 K(相当于－269 ℃)时，汞的电阻会突然接近于零，电流几乎通行无阻。材料的这种特性称超导性。
超导材料的应用前景非常宽广，如：
①电力输送。可以不加压输电，电能损失可减少10%以上，电费开支可节省15%以上。据测算，单是超导输电的实现就可使美国一年节省价值100亿美元的电力。
②受控热核聚变反应装置。其反应过程中的温度高达1亿摄氏度，目前还没有任何装置能约束这种极高温的反应过程，而将来用超导体产生的超强磁场可有效地控制这种反应过程。
③超导磁悬浮列车。这种列车打破了传统的轮轨接触方式，它是在没有轮子的车厢上和轨道上安置线圈，电流通过时使之产生相斥的磁场将车厢抬起悬浮状，以线形电机推动车厢前进。这种列车没有轮轨接触滚动的阻力，列车行驶速度大大提高，时速可达500多公里。如北京到广州，只需要4个多小时。另外，用超导电动汽车取代燃油汽车，全世界每年可节省燃油10亿吨以上，并可大大减少噪声和环境污染。
④超导电子计算机。用超导芯片将大大提高计算机的运算速度，并减少体积。美国IBM公司研制的一台运算速度为8000万次/秒的超导计算机，体积只有一部电话机大小，其元件不发热，可长时间高效率运行。由清华大学物理系自主研制成功的我国首台CDMA移动通信用的高温超导滤波器系统，至今已连续无故障使用一年半以上，每天24小时不间断地为用户提供优质服务。
学生阅读课本P131“信息浏览”，了解隐形材料的作用是：能够强烈的吸引电磁波。
典例解读
【例2】超导体若能应用到社会生活中，会给人类带来很大的好处。各国科学家一直在努力寻找能够在室温下工作的超导材料，假如科学家已研制出室温下的超导材料。你认为它可作下列哪种用途(　　)
A．电炉中的电阻丝
B．白炽灯泡的灯丝
C．保险丝
D．远距离输电线
【解析】超导体的电阻为零，而电阻丝、灯丝、保险丝都是利用电流的热效应工作，所以电阻不能为零，超导体用于远距离输电可减小能量的损耗。
【答案】D
四、尝试练习，掌握新知
相关作业。
五、课堂小结，梳理新知
本节课我们初步了解纳米材料、半导体材料、超导材料、隐形材料的一些特点、应用及发展前景；学习通过网络方式收集资料，感悟新材料的发展对人类生活和社会发展带来的影响。
六、深化练习，巩固新知
相关作业。
教学反思