八年级物理《5.5点击新材料》新课标教学设计 沪粤版

1 5 5 5 5 点击新材料点击新材料 新课标教学设计新课标教学设计 教学目标 知识与技能 初步了解半导体 超导体和纳米材料的一些特点 过程与方法 经历上网 进图书馆 作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 培养学生对今天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 教材分析 本节主要包括四部分 纳米材料 超导材料 形状记忆合金 隐性材料 教学过程中 主要通过阅读 交流 讨论 提问的活动方式进行 课前可让学生通过上图书馆 上网查 询等方式 获得与教科书上 点击 的不同的新材料及其应用带到课堂上交流 教师也要 准备一些新的内容 参与学生交流讨论 本节课留给教师和学生发挥的空间很大 本节课 还要求讨论新材料的应用 在改变人类今天生活方式 提高生活质量方面有哪些作用 要 能做到举例说明 教学重点 难点 重点是了解这几种新材料的特性及其应用 难点是作为农村学生 由于条件的限制 在自己查询这几种新材料有关知识方面比较困难 教学方法 阅读 交流 讨论 提问等 教学过程 一 引入新课 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 我们点 击几种新材料 初步认识它们 板书 5 5 点击新材料 二 新课教学 板书 1 纳米材料 指导学生阅读课文 了解纳米材料的特点及其应用 一 纳米技术的基本概念 就象毫米 微米一样 纳米是一个尺度概念 是一米的十亿分之一 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 如果仅仅是尺度达到纳米 而没有特殊性能的材料 也不能 叫纳米材料 过去 人们只注意原子 分子或者宇宙空间 常常忽略这个中间领域 而这 个领域实际上大量存在于自然界 只是以前没有认识到这个尺度范围的性能 第一个真正 认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家 他们在 20 世纪 70 年代用蒸发法做了超 微离子 并通过研究它的性能发现 一个导电 导热的铜 银导体做成纳米尺度以后 它 就失去原来的性质 表现出既不导电 也不导热 磁性材料也是如此 象铁钴合金 把它 做成大约 20 30 纳米大小 磁畴就变成单磁畴 它的磁性要比原来高 1000 倍 80 年代中 期 人们就正式把这类材料命名为纳米材料 纳米技术是一种在纳米尺度空间内的生产方式和工作方式 并在纳米空间认识自然 2 创造一种新的技能 比如进入血管的机器人很小 将来它要工作的工具就必须是纳米材料 最近 科学家已经发明了纳米铲子 纳米勺子 血管机器人可以在血管里用这些工具来进 行操作 这就是纳米工具 绝不象现在工具这样 纳米技术的内涵非常广泛 它包括纳米材料的制造技术 纳米材料向各个领域应用的 技术 含高科技领域 在纳米空间构筑一个器件实现对原子 分子的翻切 操作以及在纳 米微区内对物质传输和能量传输新规律的认识等等 但是 我们不要把纳米技术仅仅看作 是纳米材料 也不能把纳米材料仅仅理解为是纳米粉体 纳米粉体仅仅是纳米材料的一个 内涵 实际上纳米丝 纳米管 纳米线 纳米电缆 纳米薄膜 三维纳米块体 复合材料 等等都是纳米材料 范围相当广 另外 纳米材料不单纯是固态的 也有液态 例如纳米 水 用高频超声处理 使水分子结成小汽团 板书 2 超导材料 指导学生阅读课文 了解超导材料的特点及其应用 物质在超低温下失去电阻的性质称为超导电 具有这种性质的物质称为超导体 超导 体在电阻消失以前的状态称为常导状态 电阻消失以后的状态称为超导状态 早在 1911 年 荷兰科学家昂尼斯用液氮冷却水银 当温度降到零下 269 摄氏度左右时 发现水银的电阻空气完全消失 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 超导体具有两大宏观特征 即零电阻和完全抗磁性 零电阻是指可以输送大电流不发 热 几乎不损耗能量 完全抗磁性是指即当超导体处于超导状态时 超导体内部磁场为零 对磁场完全排斥 但当外部磁场大于临界值时 超导性被破坏 我们把具有这种特性的物体称为超导体 把电阻突然降为零时的温度称为超导转变温 度 如果把电流 磁场 压力等参数维持在很小的值 在这一条件下的转变温度称为超导 临界转变温度 用 Tc 表示 超导材料的特点 1 当温度低于 Tc 时 直流电阻为零 2 当温度低于 Tc 时 材料具有完全反磁性 3 当温度低于 Tc 时 材料具有量子效应 因此 如何提高 T 成为超导材料能否在 工业中得到应用的技术关键 如果把电流 磁场 压力等参数维持在很小的值 在这一条件下的转变温度称为超 导临界转变温度 用 Tc 表示 超导材料的应用领域较广 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 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 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 并可大大减少噪音和环境污染 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 3 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 板书 3 隐性材料 指导学生阅读课文 了解隐性材料的特点及其应用 特点 能将雷达发射出的电磁波大部分吸收掉