【文库精品】九年级物理全册 第二十章 第三节 材料的开发和利用(第1课时 材料与社会以及材料的导电性

第1课时材料与社会以及材料的导电性
【教学目标】
一、知识与技能
1.常识性了解人类社会发展中人们对材料的认识、开发和利用情况.
2.知道材料的分类.
3.知道导体、半导体及绝缘体的性能和用途.
二、过程与方法
1.通过看书、查资料、上网了解人类社会发展中人们对材料的认识、开发和利用情况，让学生有初步的信息收集能力
2.通过实验探究判断导体和绝缘体，初步认识科学研究方法的重要性，学习从实验中归纳简单的科学规律，有初步的信息处理能力.
三、情感、态度与价值观
1.初步认识科学及相关技术对于社会发展、人类生活的影响.培养学生对人类社会发展做贡献的意识.
2.有将科学服务于人类的意识，有振兴中华的使命感和责任感
3.有将自己的见解公开并与他人交流的愿望，培养学生合作精神
【教学重点】
1.材料开发与利用经历的过程
2.导体、半导体及绝缘体的性能和用途.
【教学难点】
1.导体与绝缘体的实验探究
2.半导体的性能及用途
【教具准备】电源灯泡导线接线柱开关小刀橡皮钢尺胶带二极管三极管电路板多媒体课件等.
【教学课时】1课时
师:1.同学们，前面我们学习了能源的开发和利用，知道了如何利用能源来为人类服务，那么，材料在人类社会发展中，开发和利用情况又怎样呢？如何利用材料来提高我们生活的质量？要解决这些问题，下面，我们就来学习第三节材料的开发和利用.
【预习指导】
阅读课本P205 -207文字内容和插图，把基本概念、材料的开发、利用情况以及导体、
半导体、绝缘体的性能和用途，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 材料与社会
1、学生小组内部讨论交流，回答下列问题，教师指导点拨
师:1.按照制造技能的划分，人类经历了哪几个时代？
生:1.人类经历了旧石器和新石器时代，大约500年前，进入了青铜器时代.
师:2.在冶炼铜时，为什么要加入少量的锡？
生:2.加入少量的锡，可以获得比纯铜更坚硬、密度更小、强度更高的青铜.
师:3.人类大规模制造机器的基础是什么？如今，什么已经成为材料家族的主体？
生铁的利用，以铁为主发展出的高性能钢铁材料.
[要点归纳]1.材料在人类社会发展的历史进程中具有极其重要的作用.旧石器→新石器→青铜器→铁器，材料的发展推动了社会的进步与发展.
2.利用材料所具有的电、光、磁、热等功能和物理效应，按材料的用途分类，如建筑材料、耐火材料、电工材料、光学材料、感光材料等.
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。

知识点2 材料的导电性
二、学生小组内部学生合作探究，教师巡视指导.
师:1.材料按导电性可分为哪几类？举例说明.
生:1.分为导体、半导体及绝缘体三大类，金、银、铜、铁是导体，玻璃、橡胶、陶瓷是绝缘体，硅、锗和砷化镓是半导体.
师:2.利用老师提供的器材设计一个实验电话，判定你桌上的铅笔芯、橡皮、墨水瓶盖、小刀是导体，还是绝缘体？
生:2.铅笔芯、小刀是导体、橡皮、墨水瓶盖是绝缘体.
师:3.半导体材料有哪些作用？半导体二极管和半导体三极管又各有什么作用？
生:3.可以制成二极管、三极管等半导体元件和集成电路，半导体二极管具有单向导电性，半导体三极管可以用来放大信号
[重难点点拨]材料的导电性能是由材料内部电荷的运动状况决定.如金属含有大量的自由电子、就容易导电，而大多数非金属由于自由电子数很少，故不容易导电.电解质导电是因为离子化合物溶解时产生阴、阳离子从而具有了导电性
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.人们对材料的认识、开发和利用经历了旧石器、新石器、青铜器和铁器时代，以铁为主发展出的高性能钢铁材料成为当今材料家族的主体.
2.材料的导电性:根据材料的导电性能，材料可分为导体、半导体和绝缘体三大类.（1)导体:容易导电的物体.(2)绝缘体:不容易导电的物体.(3)半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间的物体.常见半导体有硅、锗、砷化镓、碳化硅等
3.半导体元件:（1)半导体二极管:具有单向导电性，只允许电流从正极流入，从负极流
出.电路符号为“”.(2)三极管:用来放大电信号.（3)压敏元件:可以把压力的变化转化为电流的变化.（4)热敏元件:可以实现温度自动控制.(5)光敏元件:可用于对光照反应灵敏的自动控制设备中
4.半导体材料的应用:太阳能电池、条形码扫描器、微处理器、机器人中都用到了半导体材料.
【课后作业】
完成本课时对应练习并预习下一课时内容。

生活中的物理
半导体的应用
半导体有锗、硅、硒、硼、碲、锑等.50年代，锗在半导体中占主导地位，但锗半导体器件的耐高温和抗辐射性能较差，到60年代后期逐渐被硅材料取代，用硅制造的半导体器件耐高温和抗辐射性能较好，特别适宜制作大功率器件. 因此，硅已成为应用最多的一种增导体材料，目前的集成电路大多数是用硅材料制造的.化合物半导体由两种或两种以上的元
素化合而成的半导体材料.它的种类很多，重要的有神化嫁、嶙化锢、锑化锢、碳化硅、硫化镉及嫁神硅等.其中砷化镓是制造微波器件和集成电路的重要材料.碳化硅由于其抗辐射能力强、耐高温和化学稳定性好，在航天技术领域有着广泛的应用.无定形半导体材料用作半导体的玻璃是一种非晶体无定形半导体材料，分为氧化物玻璃和非氧化物玻璃两种.这类材料具有良好的开关和记忆特性和很强的抗辐射能力，主要用来制造阈值开关、记忆开关和固体显示器件.有机增导体材料已知的有机导体材料有几十种，包括萘、蒽、聚丙婦腈、酞菁和一些芳香族化合物等，目前尚未得到应用
计算机是数字生活中的重要设备，计算机的核心部件是中央处理器（CPU)和存储器（RAM)，它们是以大规模集成电路为基础建造起来的，而这些集成电路都是由半导体材料做成的，Si片是第一代半导体材料，集成电路中采用的Si片必须要有大的直径、高的晶体完整性、高的几何精度和高的洁净度.为了使集成电路具有高效率、低能耗、高速度的性能，相继发展了GaAs、InP等第二代半导体单晶材料.SiC、GaN、ZnSe、金刚石等第三代宽禁带半导体材料、SiGe/Si、SOI( Silicon On Insulator)等新型硅基材料、超晶格量子阱材料可制作高温(300〜500°C )、高频、高功率、抗辐射以及蓝绿光、紫外光的发光器件和探测器件，从而大幅度地提高原有硅集成电路的性能，是未来半导体材料的重要发展方向.。