新材料及其應(yīng)用（教學(xué)設(shè)計(jì)）

新材料及其應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)?設(shè)計(jì)意圖?本節(jié)內(nèi)容屬于科普常識(shí)，所以在課堂教學(xué)中著重體現(xiàn)“以學(xué)生為主，教師為輔”“從生活走向物理”的課程理念，讓學(xué)生在討論中學(xué)習(xí)，在閱讀中學(xué)習(xí)，突出學(xué)生在課堂上的主體地位，增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)。?教材分析?本節(jié)主要內(nèi)容是介紹四種新材料（納米材料、半導(dǎo)體材料、超導(dǎo)材料、隱形材料）的一些特點(diǎn)及其應(yīng)用。其中納米和超導(dǎo)材料是課程標(biāo)準(zhǔn)要求的。本節(jié)內(nèi)容屬于物質(zhì)屬性的應(yīng)用和拓展，教材內(nèi)容聯(lián)系生活和社會(huì)，讓學(xué)生在了解新材料及其屬性的同時(shí)，體會(huì)新材料在生活、生產(chǎn)中的重要地位，對(duì)人類社會(huì)的重要影響，體會(huì)物理學(xué)對(duì)整個(gè)社會(huì)的巨大推動(dòng)作用。?學(xué)情分析?本節(jié)內(nèi)容主要是介紹一些前沿科學(xué)，與生活、社會(huì)聯(lián)系緊密，這種由淺到深的遞進(jìn)，且生活和社會(huì)緊密聯(lián)系的選材、組織和編排方式頗有新意，符合初中生的認(rèn)知特點(diǎn)。其中一些知識(shí)使學(xué)生感覺新鮮，興趣濃厚，學(xué)起來比較輕松。這既有利于激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，又能達(dá)到逐步深人認(rèn)識(shí)、理解事物的目的。?教學(xué)目標(biāo)?【物理觀念】1．概念（1）納米材料：指制成材料的基本單元大小限制在1nm~100nm范圍的材料。（2）半導(dǎo)體：導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料。（3）超導(dǎo)體：溫度降低到一定程度時(shí)，導(dǎo)體的電阻突然接近于零，我們把低溫下材料電阻突然為零的特性稱為超導(dǎo)性，這樣的導(dǎo)體叫做超導(dǎo)體。2．概念（1）納米：是長度單位，符號(hào)為nm，1nm=10-9m。（2）半導(dǎo)體制成的二極管具有單向?qū)щ娦?。【科學(xué)思維】說出新材料的發(fā)展對(duì)人類生活和社會(huì)發(fā)展的影響。【科學(xué)探究】通過了解新材料的一些知識(shí)，關(guān)注前沿科學(xué)的新進(jìn)展，體驗(yàn)科學(xué)技術(shù)的神奇力量?！究茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任】通過對(duì)新材料特性和運(yùn)用的了解，認(rèn)識(shí)科學(xué)對(duì)社會(huì)進(jìn)步的貢獻(xiàn)，對(duì)我們生活的改變，體會(huì)科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力的重大意義，激發(fā)為振興中華而學(xué)習(xí)的積極性。?教學(xué)重難點(diǎn)?【教學(xué)重點(diǎn)】了解新材料的性能及其應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生多樣化的學(xué)習(xí)方式。【教學(xué)難點(diǎn)】創(chuàng)造條件讓學(xué)生了解更多關(guān)于新材料及其應(yīng)用的信息，培養(yǎng)學(xué)生用多樣化的學(xué)習(xí)方式進(jìn)行學(xué)習(xí)的習(xí)慣。?教學(xué)方式?實(shí)驗(yàn)法、閱讀和討論相結(jié)合。?教學(xué)過程?一、新課導(dǎo)入隨著人類對(duì)物質(zhì)屬性的研究的不斷深入，各種新材料層出不窮，它們越來越多地進(jìn)入到我們的生活，正改變著我們的生活方式和提高我們的生活質(zhì)量。比如納米自潔玻璃、納米芯片、發(fā)光二極管、半導(dǎo)體材料、隱形材料等等，你了解它們嗎？二、教學(xué)步驟探究點(diǎn)1納米材料的特性及其應(yīng)用[閱讀課本]P141“納米材料的特性及其應(yīng)用”[思考]什么是納米材料?[提示]納米是一個(gè)長度單位，大小為十億分之一米（10-9m），并沒有物理內(nèi)涵。當(dāng)物質(zhì)小到納米尺度以后，大約是在1~100nm這個(gè)范圍空間，物質(zhì)的性能就會(huì)突變，出現(xiàn)特殊性能。這種既具有不同于原來組成的原子、分子，也不同于宏觀物質(zhì)的特殊性能構(gòu)成的材料，即為納米材料。[思考]納米材料有什么特性?[提示]納米材料相比傳統(tǒng)材料有許多新特性。例如，納米陶瓷材料可在室溫下任意彎曲；納米碳管強(qiáng)度是鋼的100倍；納米磁性材料的磁記錄密度比普通磁性材料高10倍以上；納米復(fù)合材料對(duì)光的反射率低，能吸收電磁波，可用作隱形飛機(jī)的涂層；氣體通過納米材料的擴(kuò)散速度比通過一般材料的擴(kuò)散速度大幾千倍等等。探究點(diǎn)2半導(dǎo)體材料的特性及其應(yīng)用[閱讀課本]P141“半導(dǎo)體材料的特性及其應(yīng)用”[實(shí)驗(yàn)]組織活動(dòng)：探究半導(dǎo)體的導(dǎo)電性（分組實(shí)驗(yàn)活動(dòng)）。如圖所示，用導(dǎo)線把電池、開關(guān)、燈泡和一個(gè)由半導(dǎo)體材料制成的晶體二極管連接起來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（1）連接好電路后，閉合開關(guān)，觀察燈泡的發(fā)光情況。（2）將晶體二極管反接，閉合開關(guān)，觀察燈泡的發(fā)光情況。探究結(jié)論：用半導(dǎo)體材料制成的晶體二極管具有單向?qū)щ娦?，即只允許電流從一個(gè)方向通過，不允許電流反向通過。[思考]半導(dǎo)體材料在生活中有哪些應(yīng)用?[提示]電子表、收錄機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、電視機(jī)、電腦以及汽車、火車、飛機(jī)中都用到了半導(dǎo)體元器件。計(jì)算機(jī)的心臟——微處理器，就含有成千上萬個(gè)半導(dǎo)體元件。探究點(diǎn)3超導(dǎo)材料的特性及其應(yīng)用[閱讀課本]P141“超導(dǎo)材料的特性及其應(yīng)用”[思考]什么是超導(dǎo)材料?[提示]當(dāng)溫度降至一定時(shí)，材料的電阻會(huì)突然變?yōu)榱?。材料的這種特性稱超導(dǎo)性，具有超導(dǎo)性的材料稱為超導(dǎo)材料。[思考]超導(dǎo)體有哪些應(yīng)用?[提示]（1）電力輸送?？梢圆患訅狠旊?，電能損失可減少10%以上，電費(fèi)開支可節(jié)省15%以上。（2）超導(dǎo)磁浮列車。這種列車打破了傳統(tǒng)的輪軌接觸方式，它是在沒有輪子的車廂和軌道上安置線圈，電流通過時(shí)使之產(chǎn)生相斥的磁場將車廂抬起懸浮狀，以線形電機(jī)推動(dòng)車廂前進(jìn)。這種列車沒有輪軌接觸滾動(dòng)產(chǎn)生的阻力，列車的行駛速度大大提高，時(shí)速可達(dá)500多公里。如北京到廣州，只需要4個(gè)多小時(shí)。另外，用超導(dǎo)電動(dòng)汽車取代燃油汽車，全世界每年可節(jié)省燃油10億噸以上，并可大大減少噪音和環(huán)境污染。（3）超導(dǎo)電子計(jì)算機(jī)。用超導(dǎo)芯片將大大提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度，并減小體積。美國IBM公司研制的一臺(tái)運(yùn)算速度為8000萬次/秒的超導(dǎo)計(jì)算機(jī)，體積只有一部電話機(jī)大小，其元件不發(fā)熱，可長時(shí)間高效率運(yùn)行。?作業(yè)設(shè)計(jì)?（一）課堂作業(yè)1．納米是長度單位，大小為________米（________m）。2．當(dāng)材料的微粒小到________尺寸時(shí)，材料的性能就會(huì)發(fā)生顯著變化。3．關(guān)于納米，下列說法錯(cuò)誤的是（）A．納米是一個(gè)長度單位，符號(hào)為nmB．人們在納米尺度內(nèi)發(fā)現(xiàn)很多新的現(xiàn)象，給技術(shù)帶來很多新進(jìn)展C．納米技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的前沿，我國在這方面的研究具有世界先進(jìn)水平D．所有的高科技產(chǎn)品都與納米技術(shù)有關(guān)4．有些材料，它的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，這類材料被稱為________________。5．半導(dǎo)體元件具有許多獨(dú)特的功能，如半導(dǎo)體二極管具有________導(dǎo)電性，只允許電流從________通過，不允許電流________通過。6．五光十色的LED燈點(diǎn)綴著這個(gè)多姿多彩的城市，甚是美觀。LED燈是一種新型的高效節(jié)能光源，它的核心元件是發(fā)光二極管?，F(xiàn)在用的二極管主要是由下列哪種材料制成的（）A．陶瓷材料B．金屬材料C．半導(dǎo)體材料D．納米材料7．1911年，荷蘭物理學(xué)家________，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度降至________時(shí)，汞的電阻會(huì)突然接近于零。8．當(dāng)溫度降到一定時(shí)，材料的電阻接近于零，材料的這種特性被稱為________性，若在常溫下具有超導(dǎo)性能，其應(yīng)用前景非常寬廣。9．超導(dǎo)材料的應(yīng)用前景非常廣闊，若用它來輸電可以大大節(jié)約________和________。10．“隱形飛機(jī)”可以有效避開雷達(dá)的探測，秘密之一在于它的表面有一層特殊材料，這種材料能夠________（選填“增強(qiáng)”或“減弱”）對(duì)電磁波的吸收作用；秘密之二在于它的表面制成特殊形狀，這種形狀能夠________（選填“增強(qiáng)”或“減弱”）電磁波反射回雷達(dá)設(shè)備。[參考答案]1．10－910－92．納米3．D4．半導(dǎo)體材料5．單向一個(gè)方向反方向6．C7．昂內(nèi)斯4.2K8．超導(dǎo)9．能源材料10．增強(qiáng)減弱?教學(xué)反思?本節(jié)課主要介紹了一些前沿科學(xué)，學(xué)生比較感興趣，學(xué)起來也比較輕松，但其中所涉及的一些知識(shí)卻是學(xué)生沒有學(xué)習(xí)過的，如電阻等，因此本節(jié)內(nèi)容對(duì)學(xué)生的目標(biāo)要求較低，關(guān)鍵是調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)搜集信息和查找資料的能力。