20.3材料的开发和利用
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《材料的开发和利用》教学设计教学目标1、知道材料对人类社会发展的促进作用。
知道新材料的发展为科学技术发展提供了物质基础2.、知道更具材料的导电性可能分为:导体、半导体、绝缘体三大类。
初步了解半导体的一些特点。
3、知道超导体电阻为零和解超导磁悬浮的特性。
4、收集相关信息了解纳米材料有关知识。
5、通过介绍一些新材料的应用,激发学生学习物理的热情,调动学习的积极主动性。
教学重点初步认识超导材料和纳米材料的高科技应用。
教学难点让学生了解更多的新型材料及其应用信息,培养学生自主收集有用信息的能力。
学生课前准备学生通读课本做好课前预习,并且可以上网查找材料相关的内容。
教学过程一、新课引入:教师:今天天气比较热,我穿了一件白色T恤,棉质材料,透气性好,吸汗性好。
你的衣服都是什么面料感觉有什么优点?学生:举出各种材料如丝绸,颜色鲜亮丝滑;棉麻,透气性好;尼龙纤维,造价低,耐磨性好。
教师:我们的衣服面料种类就这么多种,生活中我们的生活用品各种各样,那么做这些物品的材料就会格式各样,今天我们就来学习:材料的开发和利用。
并写板书:材料的开发和利用。
教学策略:举出服装的面料,让学生感受材料的应用之广,同时引出本节课的课题。
二、课程探究教师:幻灯片出示学习目标学生:齐读学习目标教学策略:明确学生的学习目标,带着目标去学习本节课的内容1、材料与社会:教师:幻灯片课堂导读,告诉孩子们本节课分为四个板块:材料与社会;材料的导电性;开发新材料;感受新科技教学策略:让学生课堂学习顺序清晰。
教师:预习检查,出示问题,并给出1分钟时间组织语言:(1)从什么时候开始原始人会利用天然材料?原始人会使用材料说明了什么?(2)从什么时候开始人类学会了冶炼金属铜?在冶炼铜时加入了什么物质?加入这种物质后改变了铜的什么性质?铜的性质改变给人类带来了什么意义?(3)铁的利用对人类有什么样的意义?(4)材料的发展有什么意义?学生:举手回答相应问题:(1)100万年前原始人就开始用材料,原始人使用材料说明了原始人的智力有很重要的进步教师:材料的使用从原始社会就开始了,而且代表人类智力的发展,这说明材料对人类社会的发展重要性。
亲爱的同学:这份试卷将再次记录你的自信、沉着、智慧和收获,我们一直投给你信任的目光……学习资料专题第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。
第三节材料的开发和利用教学目的1.知识与技能〔1〕理解材料在人类开展的历史进程中的作用;认识到合理利用资源,有效保护环境的重要性。
〔2〕知道导体、绝缘体、半导体导电性能的差异,知道半导体二极管的单向导电性。
〔3〕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,理解纳米材料的有关知识。
2.过程与方法通过探究实验认识导体、绝缘体、半导体二极管的电气特性;理解超导材料与纳米材料的特性及应用前景。
3.情感、态度与价值观理解半导体材料的广泛使用及其对科学、社会的促进作用.教学准备实验器材:电源、灯泡、导线、假设干待测材料〔如铜、铁、铝等导体,酸、碱、盐的水溶液,纯水、自来水,玻璃、橡胶、铅笔杆、塑料圆珠笔杆等〕、接线板、接线柱〔或带导线的金属夹〕、开关、电阻、半导体二极管、光电二极管、热敏电阻、发光二极管、三极管及集成电路。
酒精灯、电磁继电器说明老师活动学生活动复习引入进展新课一、材料与社会开展让学生阅读“材料与社会的开展〞后考虑:①材料与社会开展的关系?②我国在材料开展的历史中有何重要奉献?③材料的开展与资源浪费和环境污染问题.对照板书,让学生总结稳固二、材料的导电性1、〔1〕让学生读课本相关内容,口头填表导体绝缘体定义种类作用原因联络〔2〕实验探究:物质的导电性仪器与器材:电源、灯泡、导线、带导线的金属夹(俗称鳄鱼夹)、待测材料如硬币、铅笔芯、水湿木材、橡皮擦,塑料尺等(可以用其他材料代替,另老师提供局部待测材料).实验参考电路,如右图所示〔3〕导体和绝缘体并没有绝对界限阅读“材料与社会的开展〞,考虑老师提出的问题。
〔社会的开展带动了材料的研究和开发;新材料的出现又促进了社会的开展,合理地利用资源,有效地保护环境是每个人应尽的义务〕对照板书,总结稳固1、读课本P206、207内容,理解材料按导电性分为导体、半导体及绝缘体三大类。
导电性介于导体和绝缘体之间,而且电阻随温度的增加而减小,这种材料叫做半导体。
20.3”材料的开发和利用”知识归纳练习题一、单选题1.下列材料中属于导体的是()A. 油类B. 玻璃C. 橡胶D. 人体2.琳琳按照物理属性的不同将六种物品分成了甲、乙两组,其中甲组有铁丝、铅笔芯、水银;乙组有玻璃、陶瓷片、干木棒.琳琳这样分类所依据的物理属性是()A. 导电性B. 密度C. 硬度D. 磁性3.下列物体中,通常情况下属于导体的是()A. 陶瓷杯B. 塑料尺C. 不锈钢小刀D. 橡皮4.对物理概念和规律的理解,下列说法中正确的是()A. 一定量的水凝固成冰的过程中,温度不变,内能减小B. 物质的比热容跟物体吸收或放出热量的多少有关C. 超导体电阻为零,适合做电阻丝D. 导体的电阻与两端的电压成正比,与通过的电流成反比5.下列物体中,通常情况下属于绝缘体的是()A. 金属B. 人体C. 铅笔芯D. 橡胶6.如图所示的四种餐具中,通常情况下属于导体的是()A. B. C. D.陶瓷饭碗木质筷子钢制饭勺玻璃杯子7.于纳米技术,下列说法错误的是()A. 纳米是一个长度单位,符号nmB. 人们在纳米尺度内发现很多新的现象,给技术带来很多新进展C. 纳米技术是现代科学技术的前沿之一,我国在这方面的研究具有世界先进水平D. 所有的高科技产品都与纳米技术有关8.当温度一定时,比较两根铜导线电阻的大小,下列说法中正确的是( )A. 导线较粗的电阻大B. 若它们粗细相同,则导线较长的电阻大C. 导线较细的电阻大D. 若它们长度相同,则导线较粗的电阻大9.LED灯是新型节能灯,小明取一个LED直接接在干电池两极,不亮,对调电池正负极后LED亮了,但几乎不发热,以下推断符合上述实验事实的是()A. 一节干电池提供的电压是220VB. 干电池提供的是交流电C. LED仅允许电流由一个方向通过,具有单向导电性D. LED主要是电能转化为内能10.如图所示的四种用品中,通常情况下属于导体的是()A. B. C. D.陶瓷盘橡皮银碗玻璃花瓶11.在我们的生活和生产中,经常要对物质进行分类。
《材料的开发和利用》教学设计一、教学目标1、知识与技能目标(1)学生能够了解常见材料的分类和特点,如金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料等。
(2)掌握材料开发和利用的基本原理和方法,包括材料的制备、性能测试和改进。
(3)学会分析材料在不同领域中的应用案例,理解材料性能与应用之间的关系。
2、过程与方法目标(1)通过实验探究、案例分析和小组讨论等活动,培养学生的观察能力、实验操作能力和团队合作能力。
(2)提高学生运用所学知识解决实际问题的能力,培养创新思维和实践能力。
3、情感态度与价值观目标(1)激发学生对材料科学的兴趣,培养学生的科学精神和探索精神。
(2)让学生认识到材料开发和利用对社会发展的重要性,增强学生的社会责任感。
二、教学重难点1、教学重点(1)常见材料的分类、性能和应用。
(2)材料开发和利用的基本原理和方法。
2、教学难点(1)理解材料性能与结构之间的关系。
(2)如何引导学生进行创新的材料开发和利用思考。
三、教学方法1、讲授法讲解材料的基本概念、分类和特点,以及材料开发和利用的原理和方法。
2、实验法组织学生进行简单的材料性能测试实验,如金属材料的硬度测试、高分子材料的溶解性实验等,让学生通过实践操作加深对材料性能的理解。
3、案例分析法通过分析实际的材料应用案例,如航空航天领域的新型复合材料、电子设备中的半导体材料等,让学生了解材料在不同领域的重要作用和发展趋势。
4、小组讨论法组织学生进行小组讨论,针对特定的材料开发和利用问题进行探讨,培养学生的合作能力和创新思维。
四、教学过程1、课程导入(5 分钟)通过展示一些日常生活中常见的材料制品,如金属餐具、塑料玩具、陶瓷花瓶等,引导学生思考这些材料的特点和用途,从而引出本节课的主题——材料的开发和利用。
2、知识讲解(25 分钟)(1)材料的分类介绍常见材料的分类方法,如按照化学组成分为金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料;按照性能和用途分为结构材料和功能材料等。
20.3 材料的开发和利用一.选择题(共7小题)1.年仅24岁的中国青年曹原,解决了困扰世界物理学家多年的难题,取得了在石墨烯超导领域中的重大突破。
超导材料适合用来制作()A.电动机线圈B.电炉的电炉丝C.发光二极管D.滑动变阻器线圈2.英国知名摄影师凯莱布•查兰最擅长的就是将看不见的科学原理变成艺术,他的作品《回归灯光》系列,使用水果为LED灯供电,让人惊叹不已。
下列有关说法正确的是()A.水果给灯供电时相当于用电器B.水果串联的个数越多,LED灯就越亮C.LED灯由超导材料制成D.LED灯在发光时,导线中的正负电荷都发生了定向移动3.一般情况下,下列物体中容易导电的是()A.塑料尺B.擦字橡皮C.食用油D.铜钥匙4.将电流表、小灯泡、电源、开关连接到如图所示的电路中,当将开关闭合后,在M、N 两接头处接入下列物体,能够使小灯泡发光和电流表指针偏转的是()A.细铜丝B.塑料尺C.橡皮擦D.干木片5.下列关于新材料、新技术及其应用的说法,不正确的是()A.若电动机的线圈使用超导材料制作,可以进一步减少电能的损耗B.华为P60使用14纳米核心麒麟SoC芯片,该芯片不需要使用半导体材料C.“纳米材料”是指原料的几何尺寸达到纳米级,因而具有某些特殊性能D.家用电冰箱门内侧的四周装有磁性橡胶封条,可以使冰箱门关闭得严密6.LED灯具有节能,环保等特点。
制作LED灯的主要材料是()A..导体B.半导体C..绝缘体D..超导体7.如图所示是新型的LED灯,小红对LED灯很感兴趣。
她拆开﹣一个灯后发现,LED灯是由多个小灯珠串联后通过电源适配器接入照明电路的。
她取下其中一只小灯珠接在干电池两端没有亮,对调干电池正负极后亮了,用手试摸点亮的小灯珠几乎不发热。
根据上述事实,以下推断正确的是()A.单只小灯珠工作电压是220VB.小灯珠具有单向导电性C.小灯珠主要是将电能转化为内能D.灯带中的一只小灯珠断路后其它还亮二.填空题(共5小题)8.小明将口香糖的锡纸剥下来,剪成中间窄、两端宽的形状。
九年级物理全册20.3 材料的开发和利用什么是纳米材料素材(新版)沪科版编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(九年级物理全册20.3 材料的开发和利用什么是纳米材料素材(新版)沪科版)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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什么是纳米材料纳米是英文namometer的译音,是一个物理学上的度量单位,1纳米是1米的十亿分之一;相当于45个原子排列起来的长度。
通俗一点说,相当于万分之一头发丝粗细。
就象毫米、微米一样,纳米是一个尺度概念,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年代用蒸发法制备超微离子,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,像铁钴合金,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.。