人教版高中物理《半導體、超導體》教學設計

1、半導體、超導體教學設計教材分析本節(jié)教材介紹了半導體、超導體的一些特性，介紹了它們在現(xiàn)代科技中的應用和發(fā)展前景。教材與科技生產相聯(lián)系，重點在于引導學生關注科技熱點，使學生對一些前沿科學知識有所了解，播下致力于科學研究的種子學生分析學生已學習了電阻定律和電阻率，知道金屬的電阻率隨溫度的升高而增加，能分辨導體與絕緣體，這是學習本節(jié)教材的基礎。學生在日常生活及課外閱讀中己對半導體、超導體有一些感性認識，對學習本節(jié)內容有著較高的學習積極性。教學目標1知識與技能：了解什么是、半導體的導電特性及常見的半導體材料； 了解半導體的應用；知道什么是超導現(xiàn)象；簡單了解超導研究的發(fā)展過程和現(xiàn)狀以及研究高溫超導的意義，

2、了解超導的應用前景；逐步培養(yǎng)學生的實驗技能 2過程和方法：通過觀察與實驗逐步培養(yǎng)學生觀察能力和提出問題、分析問題的能力；經歷自主探究過程，有初步的探究意識通過查閱資料或訪問網(wǎng)站，體驗通過多種途徑獲取新知識的過程和方法3情感、態(tài)度與價值觀：體驗通過網(wǎng)絡獲取有用信息的喜悅； 關注日常生活，關注科技熱點，感受生活中處處有物理； 具有對科學的求知欲及樂于探究的態(tài)度； 認識交流與合作的重要性，有主動與他人合作的精神；了解我國科學家在高溫超導方面取得的成果，切實感受祖國在科學技術上的日益強盛，使學生產生民族自豪感和自信心，進行愛國主義教育 教學準備1網(wǎng)絡教室；2實驗儀器：學生電源、電流表、熱敏電阻、光敏電

3、阻、開關、導線若干、燒杯、熱水、冷水、小燈泡、弧光燈；3課(節(jié))件、圖片與影像資料重點難點半導體、超導材料的特點，新材料對人類社會發(fā)展帶來的影響，學生自主探究合作能力的養(yǎng)成教學方法實驗探究、討論法、多媒體、網(wǎng)絡輔助教學設計思想本節(jié)不是本章的重點內容，但這些內容應讓學生清楚，半導體和半導體器材已經成為人們日常生活無法擺脫的伙伴，超導現(xiàn)象也將逐步走向生活，沒有半導體和超導體方面的知識不能不說是一種缺憾為激發(fā)學生對這部分知識的學習興趣，更是為了每個學生的發(fā)展，教學設計中不僅將建構主義理論運用到本節(jié)課中，而且力求將信息技術與學科教學有機地進行整合；在教學方法上一改過去傳統(tǒng)的灌輸法，而采用了問題解決的教

4、學方式，給學生自主學習、實驗探究、交流合作學習以更多的時間和空間教學內容一方面要使學生知道半導體、超導體有別于導體的一些特性，通過實驗探究、播放短片、多媒體圖片展示等方式可使學生更好的理解并掌握；另一方面要讓學生了解正是由于這些特性，它們在科學技術中有著十分重要的應用，與科技生產以及我們的生活緊密聯(lián)系，所以本課的重點在于引導學生關注科技熱點，知道半導體、超導體在現(xiàn)代科學技術中的應用由于教材對這方面的介紹十分有限，因此讓學生直接通過網(wǎng)絡查找相關信息，采用網(wǎng)絡教學應是一種比較理想的教學方法通過本節(jié)的教學，目的是使學生對一些前沿科學知識有所了解，還原物理學科的功能、激發(fā)學生學習的興趣在課堂上要注意調

5、動學生主動學習的積極性，讓他們感到半導體、超導體應用的廣闊前景，并注意收集學生豐富的想象，播下致力于科學研究的種子教學過程一、創(chuàng)設情境 設疑激趣分組實驗：量程為5ma的演示用的電流表、幾百歐姆的（熱敏）電阻和1.5v的干電池連接成電路將這個（熱敏）電阻分別放入一杯熱水和一杯冷水中，觀察現(xiàn)象：電流表指針如何變化？分組實驗：用2cu或2du型光電二極管與微安級的電流表和6v8v的電源連接成電路，分別用太陽光、弧光燈或小電珠作光源， 觀察現(xiàn)象：電流表指針如何變化？設疑：對上述兩現(xiàn)象，你想提出什么問題嗎？小組討論、師生共同分析，得出結論：這個（熱敏）電阻隨溫度的升高反而減小，隨溫度的降低反而增大，表明

6、它的電阻隨溫度的變化與導體不同，光電二極管的電阻隨光照減弱而增大，而隨光照增強而減小，呈現(xiàn)“反?！币?guī)律因此這種材料既不是導體也不是絕緣體，我們把它叫做半導體二、自主探究、深化概念、半導體1 什么是半導體觀察：下表列出了常溫下一些材料的電阻率材料電阻率/m導體銀1.6108銅1.7108鋁2.8108半導體鍺0.47硅630絕緣體普通玻璃10101011云母91014設問：半導體的電阻率與導體、絕緣體相比有何特點？從中說明了什么問題？結論：導電性能介于導體和絕緣體之間，而且電阻不隨溫度的增加而增加，反隨溫度的增加而減小，這種材料稱為半導體，半導體的電阻率約為10-5m106m2你能例舉幾種常見的

7、半導體材料嗎？這些半導體材料有哪些特性？播放短片：介紹半導體材料（如：鍺、硅、單晶硅、ptc陶瓷元件、銻化銦等）3半導體的導電性能播放短片：半導體的導電性能受外界條件的影響而變化（開始上課時的二個分組實驗就表明了半導體的導電性能）熱敏特性半導體材料的電阻率隨溫度升高而減小的特性；光敏特性半導體材料的電阻率隨光照增強而減小的特性；設問：半導體材料還有哪些特性？主要有哪些應用？ 教師告知網(wǎng)址，（ 半導體相關網(wǎng)站中國科學院半導體研究所 二十一世紀半導體制造工藝前瞻 半導體技術光敏電阻和它的應用摻雜特性在純凈的半導體中摻入微量的雜質,會使半導體的導電性能大大增強此外還有開關作用，放大、單向導電、非線性

8、應用等半導體晶片4半導體導電特性的應用及發(fā)展利用半導體材料可以制成熱敏電阻、光敏電阻、傳感器、晶體二極管、晶體三極管等各種電子元件，并將實物展示在學生面前(熱敏電阻、光敏電阻的應用見背景資料一)制成集成電路、超大規(guī)模集成電路（如左圖所示），開辟了微電子技術的時代集成電路的制成，微電子技術的發(fā)展，使電子計算機得以更新?lián)Q代，由20世紀40年代約為30噸重的第一臺龐大的電子計算機發(fā)展成為今天日益普及的個人計算機個人計算機中的處理器（包括運算器和控制器）、存儲器都是由大規(guī)模集成電路制成的半導體，它在現(xiàn)代科學技術中發(fā)揮了重要的作用三、創(chuàng)設多變教學方式開拓視野提高能力、超導體設問：超導體、超導現(xiàn)象大家一定

9、聽說過，有哪位同學給大家介紹一下這方面的知識？經學生陳述后，教師告知網(wǎng)址，（超導體相關網(wǎng)站超導體的發(fā)明與發(fā)展 奇妙的超導現(xiàn)象2/resource/gz/gzhx/hxbl/hxts0146/10883_sr.htm神奇的超導世界低溫下的奇跡-超導現(xiàn)象超導發(fā)展簡史1上網(wǎng)查找：讓學生自己選擇一個網(wǎng)站，要求學生弄清下列問題：什么是超導現(xiàn)象？什么是轉變溫度？超導體的物理特性是什么？超導有哪些主要應用？超導的研究經歷了什么樣的發(fā)展？目前面臨哪些問題？2學生代表交流發(fā)言測量之原圖，臨界溫度tc=4.2k3教師將超導體科學知識制成的課件（見背景資料三）形象生動地展示給學生

10、，將學生清晰地帶到超導世界，然后師生共同歸納小結超導現(xiàn)象：某些物質的溫度降低到轉變溫度時，電阻率幾乎為零的現(xiàn)象1911年，荷蘭科學家onnes(昂尼斯)觀測到hg的電阻在4.2k附近時突然下降為零，首次發(fā)現(xiàn)了超導現(xiàn)象onnes轉變溫度：導體由普通狀態(tài)向超導狀態(tài)轉變時的溫度，用tc表示 介紹：幾種超導材料的轉變溫度鉛：tc 7.0k汞：tc 4.2k 鋁：tc 1.2k 鎘：tc 0.6k 超導體的物理特性 零電阻特性若將超導環(huán)放在磁場中，則環(huán)內將產生感應電流，撤去磁場，此電流可以持續(xù)存在，觀察幾年也未發(fā)現(xiàn)電流有明顯變化meissner(邁斯納)效應完全抗磁性這種性質是1993年邁斯納研究超導態(tài)

11、的磁性時發(fā)現(xiàn)的左圖中上面是用超強永磁體釹鐵硼制成的圓片，下面是燒制的高溫超導體釔鋇銅氧當溫度低于超導轉變點時，超導體進入完全抗磁性超導技術的應用四、整理信息，鞏固小結 請學生發(fā)言：談通過本節(jié)課的學習，你有哪些收獲和體會？教師對他們的發(fā)言做出評價并作適當補充五、延伸思維，拓展問題布置作業(yè)（任選一題）1根據(jù)你所學過的知識，請你暢想：如果超導體能夠在常溫下被使用，超導體步入你的生活，那你的生活將會有什么巨大的變化？撰寫一篇小論文，題目：超導時代，也可自擬2上網(wǎng)進一步了解認識各個種類的電阻，并寫一篇介紹電阻的種類及應用的科普短文背景資料（略）資料一：了解熱敏電阻、光敏電阻在現(xiàn)實生活中的作用和應用資料二

12、：世界高溫超導材料的研究情況資料三：超導技術的應用 超導技術的應用十分廣泛，涉及輸電、電機、交通運輸、微電子和電子計算機、生物工程、醫(yī)療、軍事等領域，這種新技術軍民兼用，可研制出“雙重”產品，將獲得極大的社會效益和軍事效益教學后記由于本節(jié)內容屬非主干知識，以前上半導體、超導體時，采用的是一講到底的灌輸式教學方法，說出幾個要點即可。從掌握知識的角度來說效果是不錯的，但不利于學生能力的培養(yǎng)，學生學習的積極性也不高。本次教學設法提倡自主、合作、探究的學習方式，采用了實驗探究、討論法、多媒體課件及網(wǎng)絡輔助教學后，我真正體驗到教學應該是教與學的交往、互動，師與生、生與生雙方相互交流、相互溝通、相互啟發(fā)、相互補充。在這個過程中，師生雙方分享彼此的想法和知識，交流彼此的