资源描述
第五节 点击新材料
【教学目标】
知识与技能
1.记住纳米材料、半导体材料、超导材料的一些特点、应用及发展前景.
2.说出新材料的发展对人类生活和社会发展的影响.
过程与方法
经历上网、进图书馆、做社会调查收集资料的过程,学习查文献资料和社会调查研究问题的方法,感悟新材料的发展对人类生活和社会发展带来的影响.
情感、态度与价值观
培养学生对人类在高科技领域内的成就的兴趣,激发他们为人类科学事业献身的精神.
【重点难点】
重点 了解半导体、超导体和纳米材料的一些特点及其应用.
难点 对半导体和超导体的理解.
教学准备
多媒体课件、电池、小灯泡、导线、开关、晶体二级管等.
┃教学过程设计┃
教师活动
设计意图
新课导入
播放多媒体课件,展示新材料、新技术：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.你知道一些新材料的特性以及它们的应用吗？
(思考、讨论老师提出的问题.)
新课教学
一、纳米材料
1.了解纳米材料
纳米是一个长度的单位,大小为十亿分之一米(10－9米),并没有物理内涵.当物质到纳米尺度以后,大约是在1～100纳米这个范围空间,物质的性能就会发生突变,出现特殊性能.这种既具有不同于原来组成的原子、分子,也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料,即为纳米材料.
2.纳米材料的特性
纳米材料相比传统材料有许多新特性.例如,纳米陶瓷材料可在室温下任意弯曲；纳米碳管的强度是钢的100倍；纳米磁性材料的磁记录密度比普通磁性材料高10倍以上；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；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；等等.
(交流讨论,列举生活中纳米材料的应用.)
二、半导体材料
1.半导体材料
半导体材料是一类导电能力介于导体与绝缘体之间的材料,可用来制作半导体器件和集成电路的电子材料.锗、硅、砷化镓等都是半导体材料.
2.组织活动：探究半导体的导电性
(分组实验活动.)
如图所示,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级管连接起来进行实验.
(1)连接好电路后,闭合开关,观察灯泡的发光情况；
(2)将晶体二极管反接,闭合开关,观察灯泡的发光情况.
(师生共同概括探究结论.)
探究结论：用半导体材料制成的晶体二极管具有单向导电性,即只允许电流从一个方向通过,不允许电流反向通过.
3.半导体材料的应用
(尽量多地举出生产和生活中利用半导体的例子.)
在日常生活中,电子表、收录机、数码照相机、电视机,以及现代化机床、汽车、火车、轮船、飞机等,都要应用各种半导体元件.
三、超导材料
1.早在1911年,荷兰科学家昂内斯用液氮冷冻汞,当温度降到零下269摄氏度左右时,发现汞的电阻几乎完全消失,这种现象称为“超导”现象,所有具有这种零电阻的材料称为超导体.
(学生先阅读教材,后听课、讨论.)
2.超导材料的应用领域较广：
(观看课件,了解超导体的应用.)
(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.
(2)超导磁浮列车.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产生的阻力,列车的行驶速度大大提高,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,并可大大减少噪音和环境污染.
(3)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.
四、组织学生阅读《隐形材料》
课堂小结
通过本节课的学习,你有什么收获？还存在哪些困惑和疑问？
(与老师一起总结本节课的收获与不足.)
导入新课,激发兴趣.
让学生了解纳米材料及其应用,了解科学进步对人类生活的影响.
让学生认识到物理是有趣的,也是有用的.
通过实验激发学生的学习兴趣,加深对知识的理解.
培养学生运用所学知识解决问题的能力.
通过介绍超导材料的应用,培养学生学科学、爱科学的意识.
培养学生的归纳概括能力.
【板书设计】
第五节 点击新材料
1.纳米材料的特性及其应用
2.半导体的单向导电性及其应用
3.超导材料的特性及其应用
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