人教版高中物理《半导体、超导体》教学设计

1、半导体、超导体教学设计教材分析本节教材介绍了半导体、超导体的一些特性，介绍了它们在现代科技中的应用和发展前景。教材与科技生产相联系，重点在于引导学生关注科技热点，使学生对一些前沿科学知识有所了解，播下致力于科学研究的种子学生分析学生已学习了电阻定律和电阻率，知道金属的电阻率随温度的升高而增加，能分辨导体与绝缘体，这是学习本节教材的基础。学生在日常生活及课外阅读中己对半导体、超导体有一些感性认识，对学习本节内容有着较高的学习积极性。教学目标1知识与技能：了解什么是、半导体的导电特性及常见的半导体材料； 了解半导体的应用；知道什么是超导现象；简单了解超导研究的发展过程和现状以及研究高温超导的意义，

2、了解超导的应用前景；逐步培养学生的实验技能 2过程和方法：通过观察与实验逐步培养学生观察能力和提出问题、分析问题的能力；经历自主探究过程，有初步的探究意识通过查阅资料或访问网站，体验通过多种途径获取新知识的过程和方法3情感、态度与价值观：体验通过网络获取有用信息的喜悦； 关注日常生活，关注科技热点，感受生活中处处有物理； 具有对科学的求知欲及乐于探究的态度； 认识交流与合作的重要性，有主动与他人合作的精神；了解我国科学家在高温超导方面取得的成果，切实感受祖国在科学技术上的日益强盛，使学生产生民族自豪感和自信心，进行爱国主义教育 教学准备1网络教室；2实验仪器：学生电源、电流表、热敏电阻、光敏电

3、阻、开关、导线若干、烧杯、热水、冷水、小灯泡、弧光灯；3课(节)件、图片与影像资料重点难点半导体、超导材料的特点，新材料对人类社会发展带来的影响，学生自主探究合作能力的养成教学方法实验探究、讨论法、多媒体、网络辅助教学设计思想本节不是本章的重点内容，但这些内容应让学生清楚，半导体和半导体器材已经成为人们日常生活无法摆脱的伙伴，超导现象也将逐步走向生活，没有半导体和超导体方面的知识不能不说是一种缺憾为激发学生对这部分知识的学习兴趣，更是为了每个学生的发展，教学设计中不仅将建构主义理论运用到本节课中，而且力求将信息技术与学科教学有机地进行整合；在教学方法上一改过去传统的灌输法，而采用了问题解决的教

4、学方式，给学生自主学习、实验探究、交流合作学习以更多的时间和空间教学内容一方面要使学生知道半导体、超导体有别于导体的一些特性，通过实验探究、播放短片、多媒体图片展示等方式可使学生更好的理解并掌握；另一方面要让学生了解正是由于这些特性，它们在科学技术中有着十分重要的应用，与科技生产以及我们的生活紧密联系，所以本课的重点在于引导学生关注科技热点，知道半导体、超导体在现代科学技术中的应用由于教材对这方面的介绍十分有限，因此让学生直接通过网络查找相关信息，采用网络教学应是一种比较理想的教学方法通过本节的教学，目的是使学生对一些前沿科学知识有所了解，还原物理学科的功能、激发学生学习的兴趣在课堂上要注意调

5、动学生主动学习的积极性，让他们感到半导体、超导体应用的广阔前景，并注意收集学生丰富的想象，播下致力于科学研究的种子教学过程一、创设情境 设疑激趣分组实验：量程为5ma的演示用的电流表、几百欧姆的（热敏）电阻和1.5v的干电池连接成电路将这个（热敏）电阻分别放入一杯热水和一杯冷水中，观察现象：电流表指针如何变化？分组实验：用2cu或2du型光电二极管与微安级的电流表和6v8v的电源连接成电路，分别用太阳光、弧光灯或小电珠作光源， 观察现象：电流表指针如何变化？设疑：对上述两现象，你想提出什么问题吗？小组讨论、师生共同分析，得出结论：这个（热敏）电阻随温度的升高反而减小，随温度的降低反而增大，表明

6、它的电阻随温度的变化与导体不同，光电二极管的电阻随光照减弱而增大，而随光照增强而减小，呈现“反常”规律因此这种材料既不是导体也不是绝缘体，我们把它叫做半导体二、自主探究、深化概念、半导体1 什么是半导体观察：下表列出了常温下一些材料的电阻率材料电阻率/m导体银1.6108铜1.7108铝2.8108半导体锗0.47硅630绝缘体普通玻璃10101011云母91014设问：半导体的电阻率与导体、绝缘体相比有何特点？从中说明了什么问题？结论：导电性能介于导体和绝缘体之间，而且电阻不随温度的增加而增加，反随温度的增加而减小，这种材料称为半导体，半导体的电阻率约为10-5m106m2你能例举几种常见的

7、半导体材料吗？这些半导体材料有哪些特性？播放短片：介绍半导体材料（如：锗、硅、单晶硅、ptc陶瓷元件、锑化铟等）3半导体的导电性能播放短片：半导体的导电性能受外界条件的影响而变化（开始上课时的二个分组实验就表明了半导体的导电性能）热敏特性半导体材料的电阻率随温度升高而减小的特性；光敏特性半导体材料的电阻率随光照增强而减小的特性；设问：半导体材料还有哪些特性？主要有哪些应用？ 教师告知网址，（ 半导体相关网站中国科学院半导体研究所 / 二十一世纪半导体制造工艺前瞻 /2001/06/0006c0301.htm半导体技术h

8、ttp://光敏电阻和它的应用/51htm/wuli/015002.htm）让学生自己选择一个网站查找，然后学生代表交流发言，教师适时点评，共同归纳小结掺杂特性在纯净的半导体中掺入微量的杂质,会使半导体的导电性能大大增强此外还有开关作用，放大、单向导电、非线性应用等半导体晶片4半导体导电特性的应用及发展利用半导体材料可以制成热敏电阻、光敏电阻、传感器、晶体二极管、晶体三极管等各种电子元件，并将实物展示在学生面前(热敏电阻、光敏电阻的应用见背景资料一)制成集成电路、超大规模集成电路（如左图所示），开辟了微电子技术的时代集成电路的制

9、成，微电子技术的发展，使电子计算机得以更新换代，由20世纪40年代约为30吨重的第一台庞大的电子计算机发展成为今天日益普及的个人计算机个人计算机中的处理器（包括运算器和控制器）、存储器都是由大规模集成电路制成的半导体，它在现代科学技术中发挥了重要的作用三、创设多变教学方式开拓视野提高能力、超导体设问：超导体、超导现象大家一定听说过，有哪位同学给大家介绍一下这方面的知识？经学生陈述后，教师告知网址，（超导体相关网站超导体的发明与发展 /science/wlqy/029.htm 奇妙的超导现象2/resource/gz/

10、gzhx/hxbl/hxts0146/10883_sr.htm神奇的超导世界/superworld/w04.htm低温下的奇迹-超导现象/wlsl/issue/48/file/dwxdqj-cd.htm超导发展简史/software/07/02/001/01/00003/modernphy/ch7/page/ch41.htm1上网查找：让学生自己选择一个网站，要求学生弄清下列问题：什么是超导现象？什么是转变温度？超导体的物理特性是什么？超导有哪些主要应用？超导的研究经

11、历了什么样的发展？目前面临哪些问题？2学生代表交流发言测量之原图，临界温度tc=4.2k3教师将超导体科学知识制成的课件（见背景资料三）形象生动地展示给学生，将学生清晰地带到超导世界，然后师生共同归纳小结超导现象：某些物质的温度降低到转变温度时，电阻率几乎为零的现象1911年，荷兰科学家onnes(昂尼斯)观测到hg的电阻在4.2k附近时突然下降为零，首次发现了超导现象onnes转变温度：导体由普通状态向超导状态转变时的温度，用tc表示 介绍：几种超导材料的转变温度铅：tc 7.0k汞：tc 4.2k 铝：tc 1.2k 镉：tc 0.6k 超导体的物理特性 零电阻特性若将超导环放在磁场中，则

12、环内将产生感应电流，撤去磁场，此电流可以持续存在，观察几年也未发现电流有明显变化meissner(迈斯纳)效应完全抗磁性这种性质是1993年迈斯纳研究超导态的磁性时发现的左图中上面是用超强永磁体钕铁硼制成的圆片，下面是烧制的高温超导体钇钡铜氧当温度低于超导转变点时，超导体进入完全抗磁性超导技术的应用四、整理信息，巩固小结 请学生发言：谈通过本节课的学习，你有哪些收获和体会？教师对他们的发言做出评价并作适当补充五、延伸思维，拓展问题布置作业（任选一题）1根据你所学过的知识，请你畅想：如果超导体能够在常温下被使用，超导体步入你的生活，那你的生活将会有什么巨大的变化？撰写一篇小论文，题目：超导时代，

13、也可自拟2上网进一步了解认识各个种类的电阻，并写一篇介绍电阻的种类及应用的科普短文背景资料（略）资料一：了解热敏电阻、光敏电阻在现实生活中的作用和应用资料二：世界高温超导材料的研究情况资料三：超导技术的应用 超导技术的应用十分广泛，涉及输电、电机、交通运输、微电子和电子计算机、生物工程、医疗、军事等领域，这种新技术军民兼用，可研制出“双重”产品，将获得极大的社会效益和军事效益教学后记由于本节内容属非主干知识，以前上半导体、超导体时，采用的是一讲到底的灌输式教学方法，说出几个要点即可。从掌握知识的角度来说效果是不错的，但不利于学生能力的培养，学生学习的积极性也不高。本次教学设法提倡自主、合作、探究的学习方式，采用了实验探究、讨论法、多媒体课件及网络辅助教学后，我真正体验到教学应该是教与学的交往、互动，师与生、生与生双方相互交流、相互沟通、相互启发、相互补充。在这个过程中，