材料的開發和利用教學設計教材分析材料的開發和利用是滬科版 九年級第二十章能源、材料與社會第三節的內容。本節課是初中物理最后一節課，本節課以“材料”為主線主要分為三部分：材料與社會；材料的導電性；開發新材料，從三個方面讓學生了解材料發展史，知道材料導電性進行探究，了解新材料超導材料和納米材料進而讓學生感受科技的發展，對物理的學習產生興趣，愿意了解新科技。學情分析學生每天接觸生活用品，生活用品都是各種材料組成，但對材料的了解較少，尤其是新材料，比較抽象，讓學生想象去理解難度較大。對材料導電性學生電學部分已經學完，能很快的對電路連接，探究材料的導電性對學生來說比較輕松，所以對授課時間安排合理。教學目標1、 知道材料對人類社會發展的促進作用。知道新材料的發展為科學技術發展提供了物質基礎2.、知道更具材料的導電性可能分為：導體、半導體、絕緣體 三大類。初步了解半導體的一些特點。3、知道超導體電阻為零和解超導磁懸浮的特性。4、收集相關信息了解納米材料有關知識。5、通過介紹一些新材料的應用，激發學生學習物理的熱情，調動學習的積極主動性。教學重點初步認識超導材料和納米材料的高科技應用。教學難點讓學生了解更多的新型材料及其應用信息，培養學生自主收集有用信息的能力。學生課前準備學生通讀課本做好課前預習，并且可以上網查找材料相關的內容。教學過程1、 新課引入：教師：今天天氣比較熱，我穿了一件白色T恤，棉質材料，透氣性好，吸汗性好。你的衣服都是什么面料感覺有什么優點？學生：舉出各種材料如絲綢，顏色鮮亮絲滑；棉麻，透氣性好；尼龍纖維，造價低，耐磨性好。教師：我們的衣服面料種類就這么多種，生活中我們的生活用品各種各樣，那么做這些物品的材料就會格式各樣，今天我們就來學習：材料的開發和利用。并寫板書：材料的開發和利用。教學策略：舉出服裝的面料，讓學生感受材料的應用之廣，同時引出本節課的課題。二、課程探究教師：幻燈片出示學習目標學生：齊讀學習目標教學策略：明確學生的學習目標，帶著目標去學習本節課的內容1、材料與社會：教師：幻燈片課堂導讀，告訴孩子們本節課分為四個板塊：材料與社會；材料的導電性；開發新材料；感受新科技教學策略：讓學生課堂學習順序清晰。教師：預習檢查，出示問題，并給出1分鐘時間組織語言：（1）從什么時候開始原始人會利用天然材料？原始人會使用材料說明了什么？（2）從什么時候開始人類學會了冶煉金屬銅？在冶煉銅時加入了什么物質？加入這種物質后改變了銅的什么性質？ 銅的性質改變給人類帶來了什么意義？（3）鐵的利用對人類有什么樣的意義？（4）材料的發展有什么意義？學生：舉手回答相應問題：（1）100萬年前原始人就開始用材料，原始人使用材料說明了原始人的智力有很重要的進步教師：材料的使用從原始社會就開始了，而且代表人類智力的發展，這說明材料對人類社會的發展重要性。學生：（2）大約在5000年前，人類學會了冶煉金屬銅；后來在銅里加入少量的錫；加入錫后，獲得了硬度比純銅硬，密度更小，強度更高的青銅器青銅的冶煉為人類大規模制造機器提供了材料基礎。教師：人們懂得了材料合成會改變材料的物理性質，人們會改進材料。學生：（3）為人類大規模的制造機器提供了材料基礎，以鐵為主的發展高性能鋼鐵材料如今成為材料家族的主體。教師：人們發現了鐵，并且廣泛應用，說明人們在發現材料在不斷探索。學生：（4）材料的發展為科學技術的發展提供了物質基礎。教師：材料的發展對人類社會的發展帶來說非常重要。教學策略：檢查學生預習讀課本情況，通過回答問題來學習材料與社會。2、材料的導電性：教師：從預習讀書中我們知道了材料發展經過漫長的發展，材料有不同的性質，我們今天重點探究材料的導電性。引導材料分組實驗（1）提出實驗注意的事項（2）換用不同的材料燈泡的亮度有什么不同（3）可將材料歸為幾類？提醒學生注意事項，并觀察各組實驗情況，進行糾正和知道。學生：分組實驗并思考問題換用不同材料實驗，發現小燈泡發光情況不同，有的接入電路中小燈泡發光有的接入后不發光發光的有：鉛筆芯，銅線，鐵絲不發光的有：塑料，木條，玻璃棒教師：明確導電性歸類：導體：容易導電的物體 例如：鐵、銅等金屬和酸堿溶液等絕緣體：電阻很大，不容易導電 例如：塑料、玻璃、陶瓷、油類等半導體：介于導體和絕緣體之間 例如：硅、鍺、砷化鎵等強調導體和絕緣體沒有絕對的界限，舉例玻璃加熱到紅熾狀態則導電。同時演示純水不導電，加入鹽后導電，及說明酸堿鹽溶液時導體，同時說明導體和絕緣體沒有絕對的界限教學策略：通過分組引導學生自主實驗，并觀察實驗現象。找出材料導電性的分類，同時自己去體會實驗過程和實驗原理。教師：半導體材料單向導電性演示實驗（1）觀察老師做實驗時對電源進行怎樣的操作？（2）老師將電源處理后實驗現象發生什么變化？（3）這個實驗說明了二極管的導電性有什么變化？學生：觀看演示實驗，思考回答問題（1）將電源的正負極調換了，也就是改變了電流的方向（2）電源正負極變化后燈泡發光情況變了沒調換前燈泡發光，調換之后燈泡不發光了（3）正負極調換燈泡發光情況變化了，二極管的導電性與電流的方向有關教學策略：學生通過實驗感受二極管的單向導電性。教師：半導體材料制作器件很多，我們簡單了解二極管單向導電性，三極管放大信號的作用。我們很多家用電器中都有大量的半導體材料元件，如收音機、錄音機、電視機、電腦、手機等。教學策略：讓學生認識到生活中半導體材料應用很廣。3、開發新材料;教師：材料的導電我們已經能分類了，下面我們認識一下新材料。超導材料的了解。展示動態圖片，并出示問題：（1）什么是超導現象？什么是超導材料？（2）誰發現超導現象？（3）誰發現了超導磁懸浮？（4）人們希望超導體運用到哪里？有什么優點？（5）超導磁懸浮應用到什么領域？有什么優點？學生：讀課本回答相應的問題（1）當溫度降低到一定溫度時，材料的電阻突然降低到幾乎為零的現象叫超導現象；發生超導現象的材料叫做超導材料。（2）昂內斯（3）邁斯納和奧森菲爾德發現的超導磁懸浮（4）人們希望利用超導體零電阻特性實現遠距離大功率輸電。（5）人們想用超導磁懸浮運用到交通工具無摩擦，大大提高交通工具的運行速度。教學策略：通過讓學生讀課本了解超導材料和超導磁懸浮，讓學生對基本的概念和應用有所了解。教師：補充超導磁懸浮的概念，講述超導磁懸浮的原理。超導磁懸浮：當將一個永磁體移近超導體表面時，因為磁力線不能進入超導體內，所以在超導體表面形成很大的磁通度梯度，感應出高臨界電流，從而對永磁體產生排斥。教師:我們認識了超導材料，這種材料的優點很吸引人，接下來我們一起認識也很吸引我們的材料，納米材料。出示納米動態圖，并提出思考問題：（1） 我們從什么時候接觸“納米”這名詞？（2）什么是納米材料？（3）納米材料有什么優點？（4）納米材料有什么應用？學生：在課本上找出相應的答案，并回答問題（1）學習長度測量的時候，“納米”是個長度單位，1m=10-9nm(2)納米材料通知合成材料的基本單元大小限制在1-100nm范圍內的材料，這大約相當于10-1000個原子的緊密排列在一起的尺度。（3）納米材料除了基本單元的尺度小意外，在力、熱、聲、光、次等方面表現出許多特殊的性能，大大提高了材料的強度和硬度，降低燒結溫度，提高材料的詞性。（4）縮小計算機芯片的體積，量子磁盤。教學策略：讓學生從概念上了解納米材料。教師：播放納米材料趣味視頻學生：觀看視頻教學策略：讓學生從有趣的對比試驗感受納米材料的神奇，激發學生對納米材料的興趣，激起學生課下繼續查閱的欲望。4、 感受新科技教師：我們認識了超導材料、納米材料，我們接下來看一看生活中應用新的科技，如何應用新材料的！播放智能材料視頻。學生：觀看視頻，感受新科技，感受科技材料的應用。教師：講解視頻中新科技材料的特點：（1）熱敏變色材料：顏色隨溫度的變化而改變（2）形狀記憶性材料：改變形狀后，受熱會恢復原來的形狀（3）吸附撞擊沖擊力：能吸收撞擊力，減少對物體的撞擊（4）電致玻璃：通過電控制玻璃的透明度（5）環保材料：室內裝修，吸附甲醛 ，如：硅藻泥學生：觀看視頻，感受新材料新科技教學策略：通過視頻播放，讓學生認識到科技在進步，材料的先進性越來越好，激發學生對物理的興趣，對新科學技術的關注。三、課堂總結教師：引導學生總結本節課的學習內容。學生：總結回答本節課學到的知識。4、 板書設計