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4.4 点击新材料[粤沪版八年物理上]

时间:2021-12-08 09:08:03 物理教案 我要投稿

4.4 点击新材料[粤沪版八年物理上]

【三维教学目标】

4.4 点击新材料[粤沪版八年物理上]

1、初步了解半导体、超导体和纳米材料的一些特点。

2、经历上网、进图书馆、作社会调查收集资料的过程,学习查文献资料和社会调查研究问题的方法,感悟新材料的发展对人类生活和社会发展带来的影响。

3、培养学生对今天人类在高科技领域内的成就的兴趣,激发他们为人类科学事业献身的精神。

【教材分析】

本节主要包括四部分:纳米材料,超导材料,形状记忆合金,隐性材料。教学过程中主要通过阅读、交流、讨论、提问的活动方式进行,课前可让学生通过上图书馆、上网查询等方式,获得与教科书上“点击”的不同的新材料及其应用带到课堂上交流。教师也要准备一些新的内容,参与学生交流讨论。本节课留给教师和学生发挥的空间很大。本节课还要求讨论新材料的应用,在改变人类今天生活方式、提高生活质量方面有哪些作用,要能做到举例说明。

【教学重点、难点】

重点是了解这几种新材料的特性及其应用;难点是作为农村学生,由于条件的限制,在自己查询这几种新材料有关知识方面比较困难。

【教学方法】阅读、交流、讨论、提问等。

【教学过程】

一、引入新课

各种新材料层出不穷,它们越来越多地进入我们的学习、工作和生活的方方面面,并正在改变我们的生活方式,提高我们的生活质量,促进社会的进步和发展。下面,我们点击几种新材料,初步认识它们。

板书:4.4  点击新材料

二、新课教学

板书:1、纳米材料

指导学生阅读课文,了解纳米材料的特点及其应用。

一、纳米技术的基本概念

就象毫米、微米一样,纳米是一个尺度概念,是一米的十亿分之一,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年代用蒸发法做了超微离子,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,象铁钴合金,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。

  纳米技术是一种在纳米尺度空间内的生产方式和工作方式,并在纳米空间认识自然、创造一种新的技能。比如进入血管的机器人很小,将来它要工作的工具就必须是纳米材料。最近,科学家已经发明了纳米铲子、纳米勺子,血管机器人可以在血管里用这些工具来进行操作,这就是纳米工具,绝不象现在工具这样。

  纳米技术的内涵非常广泛,它包括纳米材料的制造技术,纳米材料向各个领域应用的技术(含高科技领域),在纳米空间构筑一个器件实现对原子、分子的翻切、操作以及在纳米微区内对物质传输和能量传输新规律的认识等等。但是,我们不要把纳米技术仅仅看作是纳米材料,也不能把纳米材料仅仅理解为是纳米粉体。纳米粉体仅仅是纳米材料的一个内涵,实际上纳米丝、纳米管、纳米线、纳米电缆、纳米薄膜、三维纳米块体、复合材料等等都是纳米材料,范围相当广。另外,纳米材料不单纯是固态的,也有液态,例如纳米水,用高频超声处理,使水分子结成小汽团。

板书:2、超导材料

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指导学生阅读课文,了解超导材料的特点及其应用。

物质在超低温下失去电阻的性质称为超导电,具有这种性质的物质称为超导体,超导体在电阻消失以前的状态称为常导状态,电阻消失以后的状态称为超导状态。

  早在1911年,荷兰科学家昂尼斯用液氮冷却水银,当温度降到零下269摄氏度左右时,发现水银的电阻空气完全消失,这种现象称为“超导”现象,所有具有这种零电阻的材料称为超导体。

  超导体具有两大宏观特征,即零电阻和完全抗磁性。零电阻是指可以输送大电流不发热,几乎不损耗能量;完全抗磁性是指即当超导体处于超导状态时,超导体内部磁场为零,对磁场完全排斥,但当外部磁场大于临界值时,超导性被破坏。

  我们把具有这种特性的物体称为超导体,把电阻突然降为零时的温度称为超导转变温度。如果把电流、磁场、压力等参数维持在很小的值,在这一条件下的转变温度称为超导临界转变温度,用Tc表示。

超导材料的特点:

  (1)当温度低于Tc时,直流电阻为零;

  (2)当温度低于Tc时,材料具有完全反磁性;

  (3)当温度低于Tc时,材料具有量子效应。 因此,如何提高T,成为超导材料能否在工业中得到应用的技术关键。

  (如果把电流、磁场、压力等参数维持在很小的值,在这一条件下的转变温度称为超导临界转

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