第十九章 材料世界
第一節(jié) 我們周圍的材料
學習目標
1．知道我們身邊形形色色的材料按不同特點可分為金屬、無機非金屬、有機高分子、復合材料等四類。
2．能舉例說明材料除具有導熱性、導電性、磁性、密度、比熱容外，材料還具有彈性、硬度、延展性等物理性質。
3．知道材料對人類社會發(fā)展的促進作用。知道新材料的發(fā)展為科技發(fā)展提供物質基礎的同時，造成了資源浪費和環(huán)境污染題。
課前準備
1．自帶物品
在家準備一些常見的有不同材料制成的物品，如大鐵釘、較粗的塑料吸管（內徑大于鋼釘帽的直徑）、石塊、木塊、硬幣、塑料杯、玻璃杯、陶瓷碗、部分自行車輪胎、銅線、鋁線、肥皂、橡皮泥、幾種不同型號的鉛筆芯……并在上課前帶到教室。
2．預習記錄
通過預習課本，你學會了什么？有哪些疑問？請簡要記錄下來。

合作探究
一．形形色色的材料
活動1：觀察我們周圍的物體及同學們帶來的各種物品，思考討論：
1.你能說出哪一物體是由哪些材料制成的嗎？
2.你能將制成各種物品的材料進行簡單的分類嗎？并說明你的分類標準。
3.各種不同的材料具有哪些特點呢？
填一填
1．人們根據(jù)材料的不同特點將材料分為 、 、
、 。
2．金屬通常都具有 、 、 、 等特點。
3． 、 、 、 是常見的無機非金屬材料。具有各種特殊性能的 、 已廣泛應用于 、
及 等領域，成為 最重要的基礎材料。
4．天然的高分子材料有 、 。人工合成的高分子材料有 、 、 、 等。
5．復合材料是指 。

二．材料的物理性質
活動2：閱讀教材P151—153“材 料的物理性質”。思考討論：
1.如何比較不同物體的硬度大�。磕阌心男┓椒�？
2.你對莫氏硬度有哪些認識？
3.列舉生活中一些物品所用材料的名稱，討論其物理性能與用途。

活動3：探究不同材料的硬度。
實驗材料：自選待測材料，如肥皂、橡皮泥、塑料片，鋁片、陶瓷片等。
實驗裝置如圖19—7所示。
將被測材料置于一個空心豎直管的底部，
從管的頂部釋放一鋼釘，鋼釘作用在該
材料上會產(chǎn)生一個小小的凹痕。從凹痕
的大小和深度判斷材料的硬度并排序。
填一填
1．材料通常具有 、 、 、 、
、 、 、 等不同的物理性質。
2． 是一種很好的彈性材料。
3．硬度就是描述材料 ，即阻止其被 、 、或產(chǎn)生
的物理量。
4．在科學研究和生產(chǎn)實際中常用 來評價材料的堅硬程度。
5．具有 的材料可以鍛打成片、拉成絲；如 。不具有
的材料在外力的作用下容易破碎、斷裂。如 。
三．材料與社會發(fā)展
活動4：閱讀教材P154—155“材料與社會發(fā)展”并觀察圖19—10至19—16。思考討論：
1．材料的發(fā)展及大量使用帶來了怎樣的資源和環(huán)境問題？
2．地球上的資源在不斷地減少，而垃圾卻堆積如山，如何解決日益惡化的環(huán)境問題呢?最好的出路是什么呢?
3．白色污染的危害是什么？目前治理白色污染有哪些技術？
填一填
1．隨著人類制造技能的不斷提高，人類經(jīng)歷了 和 時代。
2． 的利用為人類大規(guī)模制造機器提供了 。
3．材料的發(fā)展也為 的發(fā)展提供了物質基礎。
說明

通過認識各種物品的組成材料不同，使學生認識到不同材料具有不同的性質特點。用不同材料做成不同的物體就是利用它們具有不同的性質。


實驗完全放給學生自己設計組織，有助于激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的探究能力。

第二節(jié) 半導體
學習目標
1．知道身邊形形色色的材料中按導電性不同可分為導體、半導體、絕緣體三大類。
2．初步了解半導體的一些特點。
3．了解半導體材料的發(fā)展對社會的影響。
課前準備
1．自帶物品
帶有絕緣皮的銅導線、鋁導線、玻璃片、塑料片、鐵釘、橡皮泥、干電池（兩節(jié)）、導線、開關、燈泡、待測材料、橡膠條……
2．預習記錄
通過預習課文，你學會了什么，有哪些疑問，請簡要記錄下來。


合作探究
一．材料的導電性
活動1：閱讀課本P156“材料的導電性”，思考討論：
1.導體和絕緣體有什么不同，你怎樣辨別導體和絕緣體？
2.導體容易導電，絕緣體不容易導電的原因是什么？
3.常見的材料中哪些是導體？哪些是絕緣體？哪些是半導體？
填一填
1．根據(jù)導電性的不同，材料可分為 、 、 。
2．材料的導電性能是由材料內部 的運動情況決定的。
3．半導體材料的導電性介于 和 之間，具有一些特殊的物理性質。
4．常見的半導體材料有 、 和 等。
活動2：探究導體和絕緣體

實驗材料：電源、燈泡、導線、接線柱、
開關、待測材料（塑料尺、玻璃片、
橡皮泥、橡膠條、銅片……）
實驗設計：在右面的方框中，自己設計
一個實驗電路，進行實驗，判定待測材
料是導體還是絕緣體。


導體有： ；
絕緣體有： 。
二．半導體元件
活動3：閱讀P157“半導體元件”并觀察圖19—20、19—21。思考討論：
1.你認識哪些半導體元件？
2．半導體元件有哪些類型及特點？
填一填
1． 、 和 都是半導體元件。
2．半導體元件具有 ，即僅允許 由一個方向通過元件。
可以用來放大電信號。
活動4：探究半導體二極管單向導電特性

實驗材料：電源、燈泡、導線、接線板、接線柱、半導體二極管。
實驗設計：自己設計實驗電路，探
究半導體二極管的單向導電特性，
并將設計的電路畫入右面的方框中。

三．半導體的應用
活動5：閱讀P158—159“半導體的應用”，思考討論：
1.半導體的奇妙電學特性有哪些？
2.你能說說生活中哪些地方使用了半導體材料嗎？
填一填
1．科學研究發(fā)現(xiàn)，當光照射到某些 時，半導體內將會產(chǎn)生 。
2．太陽電池是一種 、 、 的電源。
3．在條形碼掃描器內有由 、 等元件構成的電路。
當 照射條碼時， 便測量被條碼反射回來的光，并將 變?yōu)?。電腦則依據(jù)獲取的 進行分析，檢測物品。
說明

材料有學生自主隨意選取，有利于增強實驗的可信度。同時探究的結果能夠幫助學生將生活中的常見材料從導電性能方面進行分類。增強學生對材料的認知能力。

學生自主設計實驗，增強了學生的學習興趣，提高了學生的探究能力。

引導學生查閱相關資料，拓寬學生的視野，進一步增強學習興趣。
第三節(jié) 探索新材料
學習目標
1.知道超導材料的核心特征是————電阻為零。
2.了解超導材料的應用前景。
3.知道納米材料的界定范圍：1——100nm
4.利用互聯(lián)網(wǎng)擴展對超導材料和納米材料的了解。
課前準備
1.復習回憶：
①導體的電阻及其隨溫度的變化；導電能力最強的金屬是什么？

②焦耳定律的內容及公式。

③磁懸浮列車的懸浮原理。

2.搜集信息：
①人們最初是怎樣發(fā)現(xiàn)超導現(xiàn)象的？


②目前人類獲得具有超導性的材料的最高溫度

3.預習記錄：
通過預習課文你已經(jīng)獲取了哪些認知？還有哪些疑問？


合作探究
一．超導材料
活動1：閱讀教材p159—160,思考下列問題
（1）超導材料的核心特征是什么？


（2）遠距離輸電過程中能量損耗的主要形式是什么？現(xiàn)階段是采用什么方法減小這種損耗的？超導輸電有什么好處？


（3）普通電磁懸浮列車的懸浮原理是什么？超導磁懸浮有什么好處？

填一填
超導材料是一種 的材料，其應用前景主要有 和 。
活動2 ：閱讀材料，交流討論：
超導材料大規(guī)模應用的最大障礙是什么？
1911年，荷蘭物理學家昂尼斯(1853～1926)發(fā)現(xiàn)，當溫度降到4.15K附近時，水銀的電阻突然降到零。
1986年1月，美國將超導溫度提高到30K。緊接著，日本東京大學工學部又將超導溫度提高到37K；12月30日，美國休斯敦大學宣布，美籍華裔科學家朱經(jīng)武又將超導溫度提高到40．2K。
1987年1月初，日本川崎國立分子研究所將超導溫度提高到43K；不久日本綜合電子研究所又將超導溫度提高到46K和53K。中國科學院物理研究所由趙忠賢、陳立泉領導的研究組，獲得了48.6K的鍶鑭銅氧系超導體，并看到這類物質有在70K發(fā)生轉變的跡象。2月15日美國報道朱經(jīng)武、吳茂昆獲得了98K超導體。2月20日，中國也宣布發(fā)現(xiàn)100K以上超導體3月3日，日本宣布發(fā)現(xiàn)123K超導體。3月12日中國北京大學成功地用液氮進行超導磁懸浮實驗。3月27日美國華裔科學家又發(fā)現(xiàn)在氧化物超導材料中有轉變溫度為240K的超導跡象。很快日本鹿兒島大學工學部發(fā)現(xiàn)由鑭、鍶、銅、氧組成的陶瓷材料在14℃溫度下存在超導跡象。高溫超導體的巨大突破，以液態(tài)氮代替液態(tài)氦作超導制冷劑獲得超導體，使超導技術走向大規(guī)模開發(fā)應用。


二．納米材料
活動3. 閱讀教材P160—161,思考下列問題
（1）納米材料的界定范圍是多少？


（2）納米材料在哪些方面表現(xiàn)出與普通材料不同的特殊性能？


填一填
納米材料是指 的材料，在 等方面表現(xiàn)出特殊的性能。


說明


依據(jù)焦耳定律分析如何減小能量損耗的方法。

納米材料產(chǎn)品已經(jīng)應用到生活用品，從電視廣告中也可以獲取一些認識。

本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.portlandfoamroofing.com/chusan/69331.html

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