九年级物理探索新材料

九年级物理第十九章材料世界第三节探索新材料课型：新课教学目标：●知道“电阻为零”是超导材料的特性外，超导磁悬浮现象是它的另一重要特性之一。

●收集有关信息，初步了解纳米材料的有关知识。

重点与难点：●超导材料的特点，纳料材料的意义是本节重点知识。

●超导材料的特点，纳料材料的意义也是本节难点知识。

教学过程：一、复习提问：1、根据材料的导电性能的不同，材料还可分为____、____和_________。

2、半导体材料可以制造______、______和________等元件，________具有单向导电性。

3、制成太阳能电池的材料是_____，当有太阳照射时，就会产生电流。

二、引入新课当今社会，你还知道有哪些新材料吗？三、新内容1、超导材料超导材料是一种电阻为未分零的材料。

1911年昂内斯在研究示电阻随温度的变化时，观察到在温度降低到4.2K时东的电阻突然降低到测量不到的微小值，从而发现超导电性。

超导材料还有超导磁悬浮现象。

学生活动：根据超导材料的特点，讨论一下超导材料有哪方面的应用。

2、纳料材料纳料材料统指制成材料的基本单元大小限制在1~100nm范围的材料，这大约相当于10~100个分子紧密排列在一起的尺度。

常见纳料材料的应用有纳料颗料材料、碳纳料管、纳料超晶格等。

纳料材料除了其标本单元窨尺度小以外，在力、热、声、光、电、磁等方面还表现出许多特殊的性能，如可以大大提高材料的强度和硬度，降低烧结温度，提高材料的磁性等。

人们正在研制“纳米”尺度的微小机器。

由纳米材料制成的导线将大大提高计算机的性能，缩小计算机芯片的体积。

用纳米技术做成的所谓子磁盘，能作高密度的磁记录，每平方厘米面积内可以贮存3万部《红楼梦》。

反思四、巩固评价完成《随堂练》上本节练习题。

五、作业。

北师版九年级物理第二章第四节新材料及其应用教
案
北师大版义务教育课程标准九年级物理学科第二章第四节
 《新材料及其应用》教案
 教材分析
 本节内容的安排主要是让学生感受到时代科技发展的脉搏，形成并保持积极向上的精神状态，初步认识科技发展对人类社会发展所产生的影响，激发学生的学习兴趣，增强学生的科技意识，鼓励学生努力学习，力争将来能在新材料的开发和应用上做贡献，有对国家和人民的使命感和责任感，对于知识方面不做具体的要求．
 教材上所涉及到的知识也只是起到一个抛砖引玉的作用，对新材料的认识还给同学和老师留了很广阔的空间，搜集资料的过程和同学们交流的过程是本节课的关键．在内容的实施过程中，老师对学生的活动过程的监控就显得非常重要，及时发现学生准备过程中的问题，既保证了交流活动的顺利进行，也在过程培养了学生有计划完成调查研究的科学素养．教师在这节课中重点突出了引导者的角色和参与者的角色．
 教学案例
 教学目标：
 知识与技能
 了解纳米材料、“绿色能源”和记忆合金等新材料在现代科技、工农业生产和日常生活中的应用．
 了解其它新材料的有关应用，培养收集整理信息的能力
 过程与方法。

探索新材料同步练习(一)
一、选择题：
1、超导体产生强大的电流是由于
A、超导体的磁通量很大
B、超导体的磁通量的变化率很大
C、超导体的磁通量变化很快
D、超导体的电阻接近零
2、磁悬浮列车悬浮的原理是
A、超导体使列车处于失重状态
B、超导体电流的磁场方向和磁体磁场相同
C、超导体受到的磁力和列车的重力平衡
D、都不对
3、关于超导现象，说法正确的是：
A、超导现象都发生在根低的温度下，因此根本没有实际意义
B、超导现象只发生在金属导体中。

C、研究高温超导体应用于生活。

D、临界温度越低的超导体，用途越大。

4、下列属于纳米技术的应用的是：
A、纳米级的导线，线路高度集成
B、计算机CPU
C、计算机磁盘
D、家庭用电
二、填空题：
1、超导体是指（）、目前超导体的研究方向是（）。

三、简答题：
1、什么是纳米技术，纳米技术有什么用途。

答案：
一
1、D
2、C
3、C
4、ABC
二
1、导体的电阻在为零、寻找高温超超体
三、
1、纳米材料是统指制成材料的基本单元大小限制在1 ~100nm范围的材料，材料在纳米级别下，一些性能表现优异。

如有些材料可以大大增加其强度和硬度。

降低烧结温度。

提高材料的磁性等。

19—3 探索新材料一学习目标：1．知道电阻为零是超导材料的特性外，超导磁悬浮现象是它的另一重要特性之一。

2．收集有关信息，初步解纳米材料的有关知识。

二教材分析在本节超导材料的内容中介绍了超导材料的电阻为零及应用，还介绍了迈斯纳和奥森菲尔德发现的超导电磁悬浮。

在纳米材料的内容中应注意1纳米和米的关系，能体会出1纳米能小到什么程度，要树立攀登科学高峰的志向。

三学习过程（一）自学感知“超导材料”知识，独立完成并掌握下列内容：1．超导材料是一种的材料。

2．1911年翁尼斯在研究汞电阻随温度变化时，观察到在温度降低到时，汞电阻突然降低到的微小值，从而发现了超导电性。

3．超导材料不仅电阻为零，而且还存在着其他引人注目的特性，1933年迈斯纳和奥森菲尔德发现了现象。

4．超导材料的特异性能，强烈地吸引着人们，超导材料出现以后，人们首先想到的就是利用超导体的零电阻特性实现，因为超导输电线可以无损耗地输送极大的电流，这意味着用细电线可以。

5．超导磁悬浮现象使人们想到可以用超导体来实现交通工具的，这将会大大的提高交通工具的运行速度和安全性能。

6．二十世纪，人们分别对、进行了可行性实验，可以预期，在不久的将来，超导材料的应用将对世界产生巨大的影响。

（二）自学感知“纳米材料”知识，独立完成并掌握下列内容：1．纳米材料统指的材料，这大约相当于个分子紧密排列在一起的尺度。

2．纳米材料除了其基本单元空间尺度小以久，在等方面还表现出许多特殊的性能，如是可以大提高材料的和，降低绕结温度，提高材料的磁性等，3．人们正研制能进入人体，杀死致病细胞的纳米。

4．由于纳米材料制成的导线将大提高计算机的性能，缩小的体积。

用纳米技术做成的所谓，能作高密度的磁记录，每平方厘米面积内可以贮存。

（三）写一篇小论文，谈谈你对利用某些材料的性能来改进人们生活的设想与建议。

要求：1.小组合作讨论完成2.选取2—3组班内交流（四）双基练习（完成后组内交流）1．用超导材料不宜制作的器材是A 电动机线圈，B 输电线C 灯泡的灯丝D 滑动变阻器的线圈2．下列关于纳米的叙述错误的是（）A 纳米是一个长度单位，符号是nmB 人们在纳米尺度内发现很多新的现象，给技术上带来很多新的进展。

◆练习作业设计（课堂作业设计、课下作业设计）
1、如果以下电器选用超导材料制作，不能正常工作的是 ( )
A 微波炉 B电饭锅 C电动机 D发电机
2、有一种碳纳米管的直径只有1.4nm，5万个这种碳管并排起来只有一根头发丝那么粗，则这种碳纳
米管的直径约等于 m，—根头发丝的直径等于 nm，合μm。

3、科学家们在研究导体的电阻与温度的关系时，观察到部分导体的电阻随温度升高而增大．然后猜
想：导体的电阻随温度降低会不会减小呢?并且通过实验证实了自己的猜想．这里运用了思维．运用这种思维研究的成果还有 (举一例)。

4、目前已知超导材料的两个典型特性(1) (2) 。

它们的应用
分别举一例、。

5、科普展览会上有一种神奇的金属花，它的花瓣是用一种特殊的金属片——记
忆合金制成的(如图)。

它具有记忆能力，灯光一照它会，如图(填
“左”或“右”)，关上灯又会，如图(填“左”或“右”)。

6、如图是导体的电阻随温度变化的图像，请你分析图像，可得出哪些结论？
{参考答案：1、B 2、1.4×10-9 7×104 70 3、逆向电能产生磁，磁能否产生电呢？4、（1）电阻为零（2）超导磁悬浮输电线路磁悬浮列车 5、开放左闭合右 6、（1）导体电阻虽温度升高而增大（2）导体电阻虽温度降低而减小（3）当温度降到4.2K时，电阻为零 }。

二级主题04 新材料及其应用（精讲）一、专题概述新材料及其应用是“物质”这个一级主题划分为四个二级主题当中的一个二级主题。

这部分科学内容渗透在初中物理新教材很多章节里。

中考出题分值虽然不高，但属于中考试卷里热点问题，希望同学们系统归纳总结。

新材料之一：纳米材料①纳米定义：纳米是长度单位,1nm＝109m即:十亿分之一米；②当材料的微粒小到纳米尺寸时，材料的性能就会发生显著变化．如：黄金在正常情况下呈金黄色，而它的纳米颗粒却变成了黑色，且熔点显著下降；新材料之二：超导材料1.超导材料：是一种电阻为零的材料2.超导材料的特性：(1)零电阻.超导材料处于超导态时电阻为零，能够无损耗地传输电能。

如果用磁场在超导环中引发感生电流，这一电流可以毫不衰减地维持下去。

这种“持续电流”已多次在实验中观察到。

(2)抗磁性.超导材料处于超导态时，只要外加磁场不超过一定值，磁力线不能透入，超导材料内的磁场恒为零。

(3)同位素效应.超导体的临界温度Tc与其同位素质量M有关。

M越大，Tc越低，这称为同位素效应。

例如，原子量为199.55的汞同位素，它的Tc是4.18开，而原子量为203.4的汞同位素，Tc为4.146开。

超导材料的应用：a.利用超导零电阻特性实现远距离大功率输电可无损耗输送强电流。

b.超导材料种类多，应用广泛。

（如：超导磁悬浮列车）新材料之三：半导体材料有些材料，它的导电性能介于导体和绝缘体之间，这类材料称为半导体，锗、硅、砷化镓等都是半导体材料。

新材料之四：形状记忆合金1.形状记忆合金:形状记忆合金：加热后能随意拉长和扭曲，冷却后形状不变；再次加热可恢复到原来形状。

2.主要成分是：镍和钛。

3.物理特性：当温度达到某一数值时，材料内部的晶体结构会发生变化，导致了外形的变化.4.记忆合金的应用：(1)记忆合金已用于管道结合和自动化控制方面，用记忆合金制成套管可以代替焊接，方法是在低温时将管端内全扩大约4％，装配时套接一起，一经加热，套管收缩恢复原形，形成紧密的接合。

第三节探索新材料教案教学目标1．知识与技能知道超导材料是一种电阻为零的材料，知道超导材料具有超导磁悬浮的特性，了解纳米材料的有关知识．2．过程与方法了解新材料的特性及应用前景．3．情感、态度与价值观了解我国新材料研究的新成果，增强民族自豪感．教学准备投影片（纳米材料的应用）教学设计纳米材料的应用领域以上为所附投影内容板书设计教学反思教学参考我国在(20世纪80年代)超导研究中的一些成就20世纪80年代，世界科技领域的一件大事是发现了转变温度(材料电阻率突然降为零的温度)高于液氮(沸点为77K)温度的超导体。

我国在高温超导技术研究方面，处于世界领先地位。

我国于1986年底发现厂一种锶镧铜氧化物的转变温度为48.6K，又于1987年2月20日，中国科学院物理研究所的杨国桢、赵忠贤等发现了转变温度为100K的超导体，1987年3月10日，中国科技大学获得转变温度达130K的超导体。

1989年又研制出零电阻温度高于132K的掺锑铋系材料，已被国际证实是零电阻温度的最高纪录。

在高温超导的应用方面，1989年初，我国用高温超导体制成了液氮温度下工作的超量子干涉器，可测量小于10-11T的磁场。

还研制出在液氮温度下临界电流密度j。

>3×1010A／m2的超导薄膜，并掌握了把高温超导薄膜微加工到尺度为2 ×10-7 m的图形技术，为发展大型高速计算机、医疗电子学微波技术打下了良好基础。

20世纪90年代，高温超导研究必将取得更丰硕的成果，并将使高温超导体逐渐在经济建设和国防建设中得到广泛应用。

(参见1990年1月l刚光明日报》第三版和《参考消息》1990年1月10日)低温现象19世纪上半叶，以英国科学家法拉第(1791—1867)为代表的一批科学家利用同时增大压强和降低温度的方法，把几乎所有的气体都液化了。

但是，对氧、氢、一氧化碳、一氧化氮和甲烷等气体，把压强增加到标准大气压的3000倍，温度降低到一1000C，也没有把它们液化。

第2课时开发新材料【教学目标】一、知识与技能1.知道超导磁浮现象2.知道超导体的零电阻特性的应用3.了解纳米材料，知道纳米材料的相关应用二、过程与方法1.能在物理学习过程中发现一些问题，有初步的提出问题的能力2.结合超导体和纳米材料的应用，能书面或口头表述自己的观点，初步具有评估和听取反馈意见的意识，有初步的信息交流能力三、情感、态度与价值观1.具有对科学的求知欲，勇于探究日常用品或新器件中物理学原理，有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识.乐于参与观察、实验、制作、调查等科学实践活动.2.有将科学服务于人类的意识，有理想，有抱负，热爱祖国，有振兴中华的使命感与责任感.【教学重点】超导体、纳米材料的特性和应用【教学难点】超导体和纳米材料的性能【教具准备】多媒体课件【教学课时】1课时【巩固复习】教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业(教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.【新课引入】师:1.同学们，前一节课我们学习了材料与社会、半导体的特性和应用，知道材料可以给我们的生产和日常生活带来很多方便，大大提高我们生活的质量，那么，如何开发新材料来更好地为人类服务，下面我们就来学习:开发新材料.【预习指导】阅读课本P207 -209文字内容和插图，把基本概念、规律以及超导体、纳米材料的用途用双色笔做上记号，并完成“学案”中“课前预习”部分，然后各小组内部交流讨论，提出预习疑问，学科组长做好记录，准备展示.【课堂导学】知识点1 超导材料一、学生小组内部讨论交流，回答下列问题，教师指导.师:1.什么是超导现象？什么是超导材料？生:1.材料温度降低到一定时，电阻降低到几乎为零的现象叫超导现象，发生超导现象的材料叫超导材料.师:2.利用超导体做输电线实现远距离输电有什么好处?生：2.可以实现远距离大功率输电，因为超导输电线可以无损耗地输送极大的电流.师:3.迈斯纳和奥林菲尔德发现的超导磁浮现象有什么重大意义？生:3.用超导体可以实现交通工具的无摩擦运行，大大提高交通工具的运行速度.[重难点点拨]超导材料是一种电阻为零的材料.(1)超导现象:一些材料，当温度降到某一值时，电阻变为零的现象.(2)超导体:能够发生超导现象的物质.思维拓展教师引导学生完成对应课时中思维拓展题目，并进行讲解知识点2 纳米材料二、学生小组内部讨论交流，回答下列问题，教师指导点拨师:1.什么是纳米材料？纳米材料有哪些特殊性能？生:1.合成材料的基本单元大小限制在1……100nm范围内的材料是纳米材料，其基本单元的尺度小，可以大大提高材料的强度和硬度，降低烧结温度，提高材料的磁性等.师:2.谈谈你对利用纳米材料的性能来改善人们生活的设想和建议？师:2.研制纳米尺度的微小机器，缩小计算机芯片的体积，做量子磁盘等，合理即可.师:3.有人设想:用纳米材料制造机器人进入人体内,“吃掉“人体内的病毒，你认为可行吗？生:3.可行.[要点归纳]纳米材料：（1）“纳米”是长度单位，lnm = 10-9m. (2)纳米材料统指合成材料的基本单元大小限制在1〜100nm范围的材料.（3)特性：特殊的力学性质、热学性质、光学性质和磁学性质等.（4)应用：大大提高材料的强度、硬度，降低烧结温度，提高材料的磁性等.思维拓展教师引导学生完成对应课时中思维拓展题目，并进行讲解[课堂小结]教师指导学生归纳总结本节课学到了什么1.超导材料:(1)超导材料是一种电阻为零的材料.温度降到某一数值时，电阻值突然变为零的现象叫超导现象.(2)特征:超导材料在超低温下具有超导磁浮现象和零电阻性.（3)应用:能源方面实现远距离、大功率输电;交通运输方面实现交通工具的无摩擦运行.2.纳米材料:（1)纳米材料统指合成材料的基本单元大小限制在1〜100nm范围的材料.（2)特性:特殊的力学性质、热学性质、光学性质和磁学性质等.（3)应用:大大提高材料的强度、硬度，降低烧结温度，提高材料的磁性等.3.易错点：由于对用电器的工作原理和超导材料的特点不理解，容易在超导材料的应用问题上出错.超导材料的电阻为零，电流通过超导材料不会产生热效应，但仍然有磁效应和化学效应，如超导材料制成的电动机仍能转动，只是不产生热．【课后作业】完成本课时对应练习并预习下一课时内容。

第2课时开发新材料【教学目标】一、知识与技能1.知道超导磁浮现象2.知道超导体的零电阻特性的应用3.了解纳米材料，知道纳米材料的相关应用二、过程与方法1.能在物理学习过程中发现一些问题，有初步的提出问题的能力2.结合超导体和纳米材料的应用，能书面或口头表述自己的观点，初步具有评估和听取反馈意见的意识，有初步的信息交流能力三、情感、态度与价值观1.具有对科学的求知欲，勇于探究日常用品或新器件中物理学原理，有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识.乐于参与观察、实验、制作、调查等科学实践活动.2.有将科学服务于人类的意识，有理想，有抱负，热爱祖国，有振兴中华的使命感与责任感.【教学重点】超导体、纳米材料的特性和应用【教学难点】超导体和纳米材料的性能【教具准备】多媒体课件【教学课时】1课时【巩固复习】教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业(教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.【新课引入】师:1.同学们，前一节课我们学习了材料与社会、半导体的特性和应用，知道材料可以给我们的生产和日常生活带来很多方便，大大提高我们生活的质量，那么，如何开发新材料来更好地为人类服务，下面我们就来学习:开发新材料.【预习指导】阅读课本P207 -209文字内容和插图，把基本概念、规律以及超导体、纳米材料的用途用双色笔做上记号，并完成“学案”中“课前预习”部分，然后各小组内部交流讨论，提出预习疑问，学科组长做好记录，准备展示.【课堂导学】知识点1 超导材料一、学生小组内部讨论交流，回答下列问题，教师指导.师:1.什么是超导现象？什么是超导材料？生:1.材料温度降低到一定时，电阻降低到几乎为零的现象叫超导现象，发生超导现象的材料叫超导材料.师:2.利用超导体做输电线实现远距离输电有什么好处?生：2.可以实现远距离大功率输电，因为超导输电线可以无损耗地输送极大的电流.师:3.迈斯纳和奥林菲尔德发现的超导磁浮现象有什么重大意义？生:3.用超导体可以实现交通工具的无摩擦运行，大大提高交通工具的运行速度.[重难点点拨]超导材料是一种电阻为零的材料.(1)超导现象:一些材料，当温度降到某一值时，电阻变为零的现象.(2)超导体:能够发生超导现象的物质.思维拓展教师引导学生完成对应课时中思维拓展题目，并进行讲解知识点2 纳米材料二、学生小组内部讨论交流，回答下列问题，教师指导点拨师:1.什么是纳米材料？纳米材料有哪些特殊性能？生:1.合成材料的基本单元大小限制在1……100nm范围内的材料是纳米材料，其基本单元的尺度小，可以大大提高材料的强度和硬度，降低烧结温度，提高材料的磁性等.师:2.谈谈你对利用纳米材料的性能来改善人们生活的设想和建议？师:2.研制纳米尺度的微小机器，缩小计算机芯片的体积，做量子磁盘等，合理即可.师:3.有人设想:用纳米材料制造机器人进入人体内,“吃掉“人体内的病毒，你认为可行吗？生:3.可行.[要点归纳]纳米材料：（1）“纳米”是长度单位，lnm = 10-9m. (2)纳米材料统指合成材料的基本单元大小限制在1〜100nm范围的材料.（3)特性：特殊的力学性质、热学性质、光学性质和磁学性质等.（4)应用：大大提高材料的强度、硬度，降低烧结温度，提高材料的磁性等.思维拓展教师引导学生完成对应课时中思维拓展题目，并进行讲解[课堂小结]教师指导学生归纳总结本节课学到了什么1.超导材料:(1)超导材料是一种电阻为零的材料.温度降到某一数值时，电阻值突然变为零的现象叫超导现象.(2)特征:超导材料在超低温下具有超导磁浮现象和零电阻性.（3)应用:能源方面实现远距离、大功率输电;交通运输方面实现交通工具的无摩擦运行.2.纳米材料:（1)纳米材料统指合成材料的基本单元大小限制在1〜100nm范围的材料.（2)特性:特殊的力学性质、热学性质、光学性质和磁学性质等.（3)应用:大大提高材料的强度、硬度，降低烧结温度，提高材料的磁性等.3.易错点：由于对用电器的工作原理和超导材料的特点不理解，容易在超导材料的应用问题上出错.超导材料的电阻为零，电流通过超导材料不会产生热效应，但仍然有磁效应和化学效应，如超导材料制成的电动机仍能转动，只是不产生热．【课后作业】完成本课时对应练习并预习下一课时内容。

新材料及其应用
1.在知识方面，考查学生能否说出一些新材料的特点，如半导体受温度、光照等外界因素影响的导电特性、超导体零电阻等特点。

能否列举现代社会生活中各种新材料等的应用实例。

在过程体验方面，考查学生是否“经历”从图书馆、互联网上收集有关新材料研究和开发的信息过程。

在此过程中，是否领悟到新材料的发展对人类生活和社会发展带来的影响，从而提高对科学、技术和社会关系的认识。

2.在知识方面没有要求，主要从情感态度与价值观的层面提出要求。

在过程体验方面，重点考查学生是否经历主动从图书馆、互联网等渠道查阅、调查相关信息的过程。

考查学生能否通过实际活动，从我做起，从身边的小事做起，养成自觉保护环境、节约资源的良好习惯。

3.中考试题里，新材料及其应用这个二级主题反映出的知识内容，在题型上包含：填空题、选择题；一般来讲，整套试卷涉及的题型有1个；在分值上分别是：填空题2分左右、选择题2分，需要说明的是整套试卷每年考查这个二级主题蕴含的知识分值在1分—4分左右。

有的省市出现阅读理解题，在该题型里考查物理重点知识的同时，渗透新材料及其应用方面的问题。

在考查重点上有：1.记忆合金；2.纳米材料；3.“绿色”能源；
4.超导体等新材料的特点及其应用。

也有考查合理利用资源、保护环境的培养学生情感态度与价值观方面的问题。