4.4 跨学科实践 走进材料世界（教学课件）物理鲁科版（五四学制）2024八年级上册

八年级物理上册 •鲁科版2024五四学制 第四章 第4节 跨学科实践 走进材料世界 教学 目标 新课 导入 课堂小结 物质的属性 课堂 练习 认识材料和创造新材料 学习目录 1.了解物质的延展性、导热性和导电性等属性；2.了解不同材料的特点及其应用。 运用物质属性的相关知识解释生产生活中的一些简单现象。 通过实验了解物质的延展性、导热性和导电性等属性。 了解材料的发展及其对社会的影响。 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 学习目标 学习目标 1. 理解速度的概念，能用速度来描述物体的运动。 2. 知道匀速直线运动和变速直线运动的特征。 3. 能用速度公式进行简单的计算。 看一看 想一想： 在古代，竹木是制作家具的主要材料，而在今天，金属和塑料也已经被广泛用于现代家具的制作；过去，人们依赖于兽皮、麻布等天然材料来制造衣物和鞋子，现在，化学纤维与天然材料共同满足了人们对服饰实用性和美观性的追求。这些变化都归功于人类对物质属性的深入研究。随着时代的进步，人类不断开发出新的材料，这些新材料已深刻地改变了我们的生活方式。 本节我们就来学习走进材料的世界。 导入新课 新课学习 主题一 物质的属性 任务•目标 1. 通过实验了解物质的延展性、导热性和导电性等属性。 2. 运用物质属性的相关知识解释生产生活中的一些简单现象。 新课学习 主题一 物质的属性 探究•实践 1. 将粗细、长度相同的铁丝、铜丝和铝丝悬 挂起来，在它们下端分别挂上相同质量的重物。经 过一段时间后，测量三种金属丝的长度，你有什么 发现？ 新课学习 主题一 物质的属性 探究•实践 2.将一双木筷和一把不锈钢汤匙一起浸在热水中，数秒后，试着触摸筷子和汤匙，感觉有什么不同？这说明了什么？ 新课学习 主题一 物质的属性 探究•实践 3.用电池、导线、开关和灯泡组装成一个简单电路，分别将金属丝、木筷、不锈钢尺子、自来水和玻璃等物体接入电路，闭合开关，观察小灯泡的发光情况，你有什么发现？这说明了什么？ 新课学习 主题一 物质的属性 探究•实践 通过实验发现，不同物质具有不同的延展性、导热性和导电性等物理属性。 （1）延展性：指可锤炼可压延程度。 （2）导热性：热量从一个物体传到另一个物体的现象。 （3）导电性：物体传导电流的能力叫做导电性。 新课学习 主题一 物质的属性 思考•讨论 三星堆考古遗址出土了薄如蝉翼的黄金面具，沿海地区传统民居采用干燥蓬松的海草作为屋顶的建筑材料，现在我们用铜或铝等金属制造电子元件……想一想，它们各自都应用了这些材料的什么属性？ 新课学习 主题二 认识材料 材料是人类生产生活必需的物质基础，人类社会的发展离不开材料，而材料的应用和发展也是社会发展的重要标志之一。 任务•目标 1. 了解不同材料的特点及其应用。 2. 了解材料的发展及其对社会的影响。 新课学习 主题二 认识材料 探索•实践 1. 收集不同年代的自行车信息，列表对比自行车所用材料的变化，并思考引发该变化的原因。 新课学习 主题二 认识材料 探索•实践 2. 在确保安全的情况下拆解废旧的生活用品和机械设备，看看有没有你不熟悉的材料，并与同学交流你收集到的“新” 材料及其用途。 新课学习 主题二 认识材料 探索•实践 3. 你了解磁性材料、超导材料、半导体材料、纳米材料等材料在各个领域中的发展和应用吗？请收集、整理相关资料，与同学们交流分享。 新课学习 主题二 认识材料 探索•实践 4. 火箭、航天器、飞机、动车等分别使用了哪些新材料？搜集相关资料，对比这些材料的特点和性能。 新课学习 主题三 创造新材料 古人为了使房屋更坚固，使用黄泥和谷草的混合泥浆，或者是“三合土”“糯米灰浆”等传统材料。而今天，建筑师用混凝土等现代材料建造了更为高大的建筑。这些建筑材料是将不同材料“掺杂”在一起，创造出具有独特性能的新材料。 新课学习 主题三 创造新材料 我们还可以通过纳米技术调整原子或分子的排列组合，实现对材料微观结构的调控，从而改变其物理性质。在新材料实际研制过程中，人们通常会将“掺杂” 和纳米技术两种方法结合使用，同时还充分利用计算机大数据和人工智能技术等自动化、智能化手段，以提高新材料研发的效率和成功率。 新课学习 主题三 创造新材料 让我们一起尝试用“掺杂”的方法将水泥和砂石制成混凝土吧！ 任务•目标 1.按照不同比例调配、制成混凝土，比较不同配合比的混凝土的强度，分析强度不同的原因。 2.了解目前新材料研发常用的方法。 3.从解决生活中的问题或满足某种需求出发，尝试设计一种新材料。 新课学习 主题三 创造新材料 探索•实践 1. 材料与工具 水泥、砂子、碎石、水、搅拌工具、混合容器、电子秤、模具。 2. 配比与制造 选择一个合适的混凝土强度等级，然后按照表4-4-1 中对应的比例（或者自定比例）来准备混凝土原料，将混凝土倒入模具中进行硬化。 新课学习 主题三 创造新材料 探索•实践 用“掺杂”的方法将水泥和砂石制成混凝土 新课学习 主题三 创造新材料 测试•交流 对不同的混凝土样本进行强度测试，并讨论造成混凝土强度差异的可能原因。 1、原材料质量的影响，如水泥的强度，掺合料（粉煤灰、矿渣粉等）的活性指数。2、混凝土配合比的影响，混凝土的强度一般与水胶比（混凝土中用水量与胶凝材料用量的比值）成反比，即水胶比越低，混凝土强度越高。3、混凝土施工的影响，通过适当的振捣，减少气泡，也可以提高质量。 新课学习 主题三 创造新材料 思考与讨论 如何应对白色污染和过度包装导致的资源浪费问题？如何应对海边建筑物或船舶腐蚀问题？如何满足载人潜水器舱体材料密度小和抗压强度高等要求？请你从以上问题中选择一个，设想用一种新材料解决问题，并说明你的设计思路。 新课学习 主题三 创造新材料 交流•评估 1.除了密度、延展性、导热性和导电性，你还知道物质的哪些物理属性？人们是如何利用它们来改善我们的生活的？ 2. 回顾学习和研究的过程，谈谈在材料制造和研究方法上，你有哪些收获和想法。 3. 请各小组汇总本次探究所得，用喜欢的方式（如演示文稿、海报、视频等）进行呈现，开展以“材料的研发与应用对社会发展的影响”为主题的交流报告会。听取报告时，请注意借鉴其他组的优点，以完善你的报告，并和家人一起分享。 新课学习 主题三 创造新材料 链接•拓展 材料与社会发展 我们周围的生活用品是由各种材料制成的：金属、陶瓷、玻璃、塑料，等等。一般来说，不同的材料具有不同的物理性质，在生产生活中，人们利用各种材料的特性，设计出所需的物品。某一种新材料的问世及其应用，往往会引起人类社会的重大变革。 新课学习 主题三 创造新材料 链接•拓展 材料与社会发展 旧石器时代——新石器时代——出现了原始手工业（如制陶和纺织）——青铜器的出现大大促进了农业和手工业的发展——铁器时代——工业社会。 20世纪，各种新材料层出不穷。 1.气凝胶具有隔热、耐高温等性能，在新能源汽车、航空航天等领域有多种用途。 新课学习 主题三 创造新材料 链接•拓展 材料与社会发展 2.以碳纤维和金属陶瓷为代表的复合材料：是由两种或更多种不同类型的材料组合而成，通过集合不同材料的优点，能够在不同领域制造出更高性能的产品。 3.纳米材料：当材料微粒的尺寸缩小到纳米级别（通常为10-9m）时，其性质与宏观尺度的材料相比会发生显著变化。我们把使用该方法制成的材料统称为纳米材料。其强度比钢铁高出许多倍，另外它还具有优良的导热性、导电性和透光性。 新课学习 主题三 创造新材料 链接•拓展 材料与社会发展 4.半导体：等新材料的出现和广泛应用，把人类社会由工业社会推向信息社会。 基于材料对社会发展的作用，人们将信息、能源和材料并列为现代文明的三大支柱。在这三大支柱中，材料又是能源和信息的基础。 走进材料世界 物质的属性 课堂小结 ①延展性：指可锤炼可压延程度。 ②导热性：热量从一个物体传到另一个物体的现象。 ③导电性：物体传导电流的能力叫做导电性。 认识材料 ①了解不同材料的特点及其应用。 ②了解材料的发展及其对社会的影响。 创造新材料 ①气凝胶：具有隔热、耐高温等性能。 ②纳米材料：材料微粒的尺寸缩小到纳米级别。 ③复合材料：由两种或更多种不同类型的材料组合而成。 ④半导体材料：指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。 课堂练习 【例题1】有一家工厂要制造一种特殊用途的钢铝罐，钢罐内表面要压接一层厚度为0.25 mm 的铝膜。对此，焊接和锻压都束手无策。后来，科学家解决了这一难题。他们先把薄薄的铝膜装到钢罐内与内表面相贴，再往钢罐内灌满水，水中插入冷冻管使水结冰，铝膜就与钢罐接牢了。你知道这是为什么吗？生活中还有哪些类似的现象？ 课堂练习 【例题2】下表列出了几种金属的密度、导热性能及导电性能等物理特性。研究表中的数据，你有什么新的发现？ 课堂练习 【例题3】新能源汽车代表着未来汽车发展的趋势，它究竟有哪些优势和不足之处呢？请你采访身边的新能源车主，听听他们的观点。根据他们的反馈，如果你有机会设计一辆全新的新能源汽车，你认为应该从哪几个方面入手？你会怎样考虑使用新型材料来实现这些改进？ 八年级物理上册 •鲁科版2024五四学制 谢谢观看 THANKS $$