八年級物理上冊5.5點擊新材料教案6(新版)粵教滬版

1、點擊新材料【三維教學(xué)目標】1 1、初步了解半導(dǎo)體、超導(dǎo)體和納米材料的一些特點。2 2、經(jīng)歷上網(wǎng)、進圖書館、 作社會調(diào)查收集資料的過程， 學(xué)習查文獻資料和社會調(diào)查研究問題的 方法，感悟新材料的發(fā)展對人類生活和社會發(fā)展帶來的影響。3 3、培養(yǎng)學(xué)生對今天人類在高科技領(lǐng)域內(nèi)的成就的興趣，激發(fā)他們?yōu)槿祟惪茖W(xué)事業(yè)獻身的精神?！窘滩姆治觥勘竟?jié)主要包括四部分：納米材料，超導(dǎo)材料，形狀記憶合金，隱性材料。教學(xué)過程中主 要通過閱讀、交流、討論、提問的活動方式進行，課前可讓學(xué)生通過上圖書館、上網(wǎng)查詢等 方式，獲得與教科書上 “點擊”的不同的新材料及其應(yīng)用帶到課堂上交流。 教師也要準備一 些新的內(nèi)容， 參與學(xué)生交流討

2、論。 本節(jié)課留給教師和學(xué)生發(fā)揮的空間很大。 本節(jié)課還要求討 論新材料的應(yīng)用， 在改變?nèi)祟惤裉焐罘绞健?提高生活質(zhì)量方面有哪些作用， 要能做到舉例 說明。【教學(xué)重點、難點】重點是了解這幾種新材料的特性及其應(yīng)用； 難點是作為農(nóng)村學(xué)生， 由于條件的限制， 在 自己查詢這幾種新材料有關(guān)知識方面比較困難?！窘虒W(xué)方法】閱讀、交流、討論、提問等。【教學(xué)過程】一、引入新課各種新材料層出不窮， 它們越來越多地進入我們的學(xué)習、 工作和生活的方方面面， 并正 在改變我們的生活方式， 提高我們的生活質(zhì)量， 促進社會的進步和發(fā)展。 下面， 我們點擊幾 種新材料，初步認識它們。板書： 4.44.4 點擊新材料二、新課教

3、學(xué)板書： 1 1、納米材料指導(dǎo)學(xué)生閱讀課文，了解納米材料的特點及其應(yīng)用。一、納米技術(shù)的基本概念 就象毫米、微米一樣，納米是一個尺度概念，是一米的十億分之一，并沒有物理內(nèi)涵。當物質(zhì)到納米尺度以后， 大約是在 1 1 100100 納米這個范圍空間， 物質(zhì)的性能就會發(fā)生突變， 出 現(xiàn)特殊性能。 這種既具不同于原來組成的原子、 分子， 也不同于宏觀的物質(zhì)的特殊性能構(gòu)成 的材料， 即為納米材料。 如果僅僅是尺度達到納米，而沒有特殊性能的材料，也不能叫納米 材料。過去，人們只注意原子、分子或者宇宙空間，常常忽略這個中間領(lǐng)域，而這個領(lǐng)域?qū)?際上大量存在于自然界， 只是以前沒有認識到這個尺度范圍的性能。 第

4、一個真正認識到它的 性能并引用納米概念的是日本科學(xué)家，他們在 2020 世紀 7070 年代用蒸發(fā)法做了超微離子， 并通過 研究它的性能發(fā)現(xiàn)： 一個導(dǎo)電、 導(dǎo)熱的銅、銀導(dǎo)體做成納米尺度以后， 它就失去原來的性質(zhì)， 表現(xiàn)出既不導(dǎo)電、 也不導(dǎo)熱。 磁性材料也是如此，象鐵鈷合金， 把它做成大約 20203030 納米大 小，磁疇就變成單磁疇， 它的磁性要比原來高 10001000 倍。28080 年代中期，人們就正式把這類材料 命名為納米材料。納米技術(shù)是一種在納米尺度空間內(nèi)的生產(chǎn)方式和工作方式， 并在納米空間認識自然、 創(chuàng) 造一種新的技能。 比如進入血管的機器人很小， 將來它要工作的工具就必須是納米

5、材料。 最 近，科學(xué)家已經(jīng)發(fā)明了納米鏟子、 納米勺子， 血管機器人可以在血管里用這些工具來進行操 作，這就是納米工具，絕不象現(xiàn)在工具這樣。納米技術(shù)的內(nèi)涵非常廣泛， 它包括納米材料的制造技術(shù)， 納米材料向各個領(lǐng)域應(yīng)用的技 術(shù)( (含高科技領(lǐng)域 ) ) ，在納米空間構(gòu)筑一個器件實現(xiàn)對原子、分子的翻切、 操作以及在納米微區(qū)內(nèi)對物質(zhì)傳輸和能量傳輸新規(guī)律的認識等等。但是，我們不要把納米技術(shù)僅僅看作是納米 材料，也不能把納米材料僅僅理解為是納米粉體。納米粉體僅僅是納米材料的一個內(nèi)涵， 實際上納米絲、納米管、納米線、納米電纜、納米薄膜、三維納米塊體、復(fù)合材料等等都是納 米材料，范圍相當廣。另外，納米材料不單

6、純是固態(tài)的，也有液態(tài)，例如納米水，用高頻超 聲處理，使水分子結(jié)成小汽團。板書： 2 2、超導(dǎo)材料指導(dǎo)學(xué)生閱讀課文，了解超導(dǎo)材料的特點及其應(yīng)用。物質(zhì)在超低溫下失去電阻的性質(zhì)稱為超導(dǎo)電， 具有這種性質(zhì)的物質(zhì)稱為超導(dǎo)體， 超導(dǎo)體 在電阻消失以前的狀態(tài)稱為常導(dǎo)狀態(tài)，電阻消失以后的狀態(tài)稱為超導(dǎo)狀態(tài)。早在 19111911 年，荷蘭科學(xué)家昂尼斯用液氮冷卻水銀，當溫度降到零下269269 攝氏度左右時，發(fā)現(xiàn)水銀的電阻空氣完全消失，這種現(xiàn)象稱為 “超導(dǎo)” 現(xiàn)象， 所有具有這種零電阻的材料稱 為超導(dǎo)體。超導(dǎo)體具有兩大宏觀特征， 即零電阻和完全抗磁性。 零電阻是指可以輸送大電流不發(fā)熱， 幾乎不損耗能量； 完全抗磁

7、性是指即當超導(dǎo)體處于超導(dǎo)狀態(tài)時， 超導(dǎo)體內(nèi)部磁場為零， 對磁 場完全排斥，但當外部磁場大于臨界值時，超導(dǎo)性被破壞。我們把具有這種特性的物體稱為超導(dǎo)體，把電阻突然降為零時的溫度稱為超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫 度。如果把電流、磁場、壓力等參數(shù)維持在很小的值，在這一條件下的轉(zhuǎn)變溫度稱為超導(dǎo)臨 界轉(zhuǎn)變溫度，用 TcTc 表示。超導(dǎo)材料的特點：(1)(1) 當溫度低于 TcTc 時，直流電阻為零；(2)(2) 當溫度低于 TcTc 時，材料具有完全反磁性；(3)(3) 當溫度低于 TcTc 時，材料具有量子效應(yīng)。因此，如何提高 T T,成為超導(dǎo)材料能否在工業(yè)中得到應(yīng)用的技術(shù)關(guān)鍵。( ( 如果把電流、磁場、壓力等參數(shù)維持

8、在很小的值，在這一條件下的轉(zhuǎn)變溫度稱為超導(dǎo)臨界轉(zhuǎn)變溫度，用 TcTc 表示。）超導(dǎo)材料的應(yīng)用領(lǐng)域較廣：1電力輸送。 可以不加壓輸電， 電能損失可減少 1010 以上， 電費開支可節(jié)省 1515 以上。3據(jù)測算，單是超導(dǎo)輸電的實現(xiàn)就可使美國一年節(jié)省價值100100 億美元的電力。2受控熱核聚變反應(yīng)裝置。其反應(yīng)過程中的溫度高達1 1 億攝氏度，目前還沒有任何裝置能約束這種極高溫的反應(yīng)過程，而將來用超導(dǎo)體產(chǎn)生的超強磁場可有效地控制這種反應(yīng)過程。3超導(dǎo)磁懸浮列車。 這種列車打破了傳統(tǒng)的輪軌接觸方式， 它是在沒有輪子的車廂上 和軌道上安置線圈， 電流通過時使之產(chǎn)生相斥的磁場將車廂抬起懸浮狀， 以線形電機

9、推動車 廂前進。 這種列車沒有輪軌接觸滾動的阻力， 列車行駛速度大大提高， 時速可達 500500 多公里。 如北京到廣州，只需要 4 4 個多小時。另外，用超導(dǎo)電動汽車取代燃油汽車，全世界每年可節(jié) 省燃油 1010 億噸以上，并可大大減少噪音和環(huán)境污染。4超導(dǎo)電子計算機。用超導(dǎo)芯片將大大提高計算機的運算速度，并減少體積。美國IBMIBM公司研制的一臺運算速度為 80008000 萬次 / /秒的超導(dǎo)計算機，體積只有一部電話機大小，其元件 不發(fā)熱，可長時間高效率運行。由清華大學(xué)物理系自主研制成功的我國首臺CDMCDM 移動通信用的高溫超導(dǎo)濾波器系統(tǒng)，至今已連續(xù)無故障使用一年半以上，每天2424

10、 小時不間斷地為用戶提供優(yōu)質(zhì)。板書： 3 3、形狀記憶合金指導(dǎo)學(xué)生閱讀課文，了解形狀記憶合金的特點及其應(yīng)用。形狀記憶合金是在 2020 世紀 6060 年代初期發(fā)現(xiàn)的， 它是一種特殊的合金， 有一種不可思議的 性質(zhì)，即使把它揉成一團，一旦達到一定溫度，它便能在瞬間恢復(fù)到原來的形狀。由鎳和鈦 組成的合金具有記憶能力，稱為NTNT 合金。首先將預(yù)先加工成某一形狀的這種 NTNT 合金，在 300300C1 1 000000C高溫下熱處理幾分鐘至 半小時，這樣 NTNT 合金就會記憶被加工成的形狀。以后在室溫下無論形狀怎樣變化，一旦將它的溫度升至一定溫度時，它就會恢復(fù)成原來被加工成的形狀。形狀記憶合

11、金的結(jié)構(gòu)尚未完全探明，為什么金屬會記住某些固定形狀的問題也還沒有完 全搞清楚。據(jù)科學(xué)家推測，金屬的結(jié)晶狀態(tài)， 在被加熱時和冷卻時是不同的，雖然外表沒有 變化，然而在一定溫度下，金屬原子的排列方式會發(fā)生突變，這稱為相變。能引起記憶合金形狀改變的條件是溫度。分析表明，這類合金存在著一對可逆轉(zhuǎn)變的晶體結(jié)構(gòu)。如含有TiTi和 NiNi 各為 5050%的記憶合金，有兩種晶體結(jié)構(gòu)，一種是菱形的，另一種是立方體的，這兩種晶體結(jié)構(gòu)相互轉(zhuǎn)變的溫度是一定的。 高于這一溫度， 它會由菱形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎襟w結(jié)構(gòu)； 低于 這一溫度， 又由立方體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱庑谓Y(jié)構(gòu)。 晶體結(jié)構(gòu)類型改變了， 它的形狀也就隨之改變。 具有這種形狀記憶效應(yīng)的合金，除鎳鈦合金外，還先后發(fā)現(xiàn)銅- -鋅、金- -鎘、鎳- -鋁等約 2020 種合金，其中“記憶力”最好的是NTNT 合金。形狀記憶合金的應(yīng)用范圍廣泛， 除了可用于溫度控制裝置、 集成電路引線、 汽車零件與機械零件外， 由于其與生物體的相容性好、 耐蝕性強， 還可用于骨折部位的固定、人造心臟 零件、牙齒矯正等醫(yī)用材料。由于 NTNT 合金成本昂貴，目前正在研制廉價的銅系形狀記憶合金。4板書： 4 4、隱性材