6.4探索新材料（教学设计）-2024-2025学年北师大版物理八年级下册

跨学科实践：探索新材料 教学设计 教学内容 （1）本节课的主要教学内容是探索新材料及其对社会发展和环境的影响。 （2）本节课主要介绍了新材料的基本概念、分类、特点以及在生活和生产中的应用。此外，课程还讨论了新材料对社会进步的重要性和可能带来的环境问题，并提出了绿色环保的解决方案。 （3）通过学习本节课，学生能够认识到材料科学的进步如何推动社会的发展，同时增强对环境问题的关注和理解。学生们还可以通过实践活动，比如调查物品材料的演变和新材料的应用，来培养团队合作能力和解决问题的能力。此外，课程鼓励学生反思材料使用对环境的影响，从而培养他们的环保意识和社会责任感。 教学目标 （1）物理观念：通过探索新材料的种类、特点及其应用，学生能够理解新材料在密度、强度、硬度等方面的优异性能，形成对新材料物理特性的基本认知。 （2）科学思维：通过实践活动调查材料演化及新材料在生活和生产中的应用，学生能够分析材料发展对社会和环境的影响，培养科学探究和逻辑思维能力。 （3）科学探究：通过小组合作调查和填写表格，学生能够掌握基本的科学调查方法，提升信息收集、整理和分析的实践能力。 （4）科学态度与责任：通过认识材料发展对环境的影响及参与垃圾分类调研，学生能够树立环保意识，理解绿色发展的重要性，增强社会责任感。 教学重点 （1）通过跨学科实践活动，学生能够理解新材料的种类、特点及其在生活与生产中的应用，培养科学探究与实践能力。 （2）引导学生认识材料发展对社会与环境的双重影响，树立环保意识，增强社会责任感。 教学难点 （1）学生对新材料种类、特点及其应用的理解与掌握。 （2）学生对材料发展对环境影响的深入分析与环保意识的培养。 教学方法 讲授法、实践活动法、调查报告法、交流讨论法 教学准备 （1）投影仪和电脑，用于展示新材料的图片、视频和相关数据，增强学生对新材料直观感受。 （2）分组讨论所需的白板和马克笔，以便学生在实践活动环节记录和分享调查结果。 （3）《探索新材料》学习手册，包含新材料的基本概念、案例研究和环保意识培养的相关内容，供学生课后复习和深入学习。 教学活动及主要语言 一、新课引入 师： 同学们，今天我们来探讨一个非常有趣且实用的话题 —— 跨学科实践：探索新材料。新材料是指近期发现或正在开发的材料，它们在密度、强度、硬度、耐腐蚀性、抗辐照性能等方面具有传统材料所不具备的优异特性和功能。随着科学技术的发展和人们日益增长的需求，越来越多的新材料被研发出来，并广泛应用于各个领域。 （学生）表现出浓厚的兴趣，并对新材料的种类和应用充满了好奇。 师： 请大家围绕新材料的种类、特点、应用领域以及它们对社会发展的作用和环境影响，完成一篇调查报告。我们的研究将分为以下几个步骤： 调查新材料的种类和特点。 探究新材料的应用领域。 分析新材料对社会发展的作用。 评估新材料对环境的影响。 （学生）表示愿意参与并积极讨论如何进行调查。 二、进行新课 1. 认识材料对社会发展的作用 师： 人类社会的进步始终伴随着对材料的开发和利用。材料的发展极大地促进了人们的生产和生活方式。以文字书写为例，早期的人类使用石头、骨头等自然材料，后来发展到纸张，再到现在广泛应用的电子屏幕。这些材料的变化不仅改变了我们的生活方式，还深刻影响了文化传承。 （学生）思考并提出问题：为什么材料的发展对社会有如此大的影响？ 师： 很好的问题！让我们通过一个实践活动来更好地理解这一点。 实践活动：调查某一物品所用材料的演化 师： 请同学们以小组为单位，通过查阅资料或参观博物馆，调查某一物品或某一领域所用材料的演化变化。了解材料的发展如何影响了人类的生活方式，并以手抄报或壁报的形式与同学交流。例如，我们可以选择我国服饰所用材料的演变过程。 （学生分组讨论并设计调查计划，然后填写表格） 物品名称 时代 主要材料 特点 影响 我国服饰 原始社会 动物皮革 防寒保暖 生存所需 农业社会 棉麻丝绸 舒适美观 社会等级 工业社会 化纤面料 耐用便宜 大众化 现代社会 新型纤维 功能多样 个性化 （学生分组讨论并填写表格，然后进行班级汇报交流） 2. 认识新材料 师： 随着科技的不断进步，许多新材料应运而生，如轻质材料、纳米材料、超耐热合金、高分子材料等。下面我们来详细了解这些新材料。 （1）轻质材料 ① 气凝胶 师： 气凝胶是世界上最轻的固体之一，其密度极低，只有 0.2kg/cm³ 甚至更小，因此被称为 “冻结的烟”。它具有密度小、耐压、熔化温度高、隔热性能好等特点，非常适合用于航天探测。 （学生）惊讶于气凝胶的特性，并提出问题：气凝胶是如何制造的？ 师： 气凝胶通常通过溶胶 - 凝胶法制造，将气体注入多孔结构中，然后去除液体成分，形成轻质的固体材料。 ② 微晶格材料 师： 微晶格材料是由镍金属通过 3D 打印制成的，是世界上最轻的材料之一。它具有超强的抗压缩和能量吸收能力，在抗压减震方面有着广泛的应用。 （学生）对微晶格材料的用途感到好奇，并展开讨论。 （2）纳米材料 师： 当某些物质的尺度加工到 1~100nm 时，它们的物理性质或化学性能会发生异常变化。这种材料称为纳米材料。纳米材料在许多领域都有广泛的应用，如纺织品、医疗、能源等。 （学生）对纳米材料的具体应用表示兴趣。 师： 例如，纳米涂层可以使纺织品具有防水、防污和防紫外线的功能；纳米颗粒可以用于传递药物，提高治疗效果；纳米抗菌材料能有效抑制细菌生长；纳米材料还可以增加锂离子电池的容量和充电速度，提高太阳能电池的效率等。 实践活动：调查生活和生产中的新材料 师： 请同学们调查一下，在生活和工农业生产中，哪些地方用到了新材料。列一个表格，写出新材料的名称、用途和特性，并说明它们给人们带来的便利。 （学生进行调查，交流讨论后填写表格） 新材料名称 用途 特性 便利 气凝胶 航天探测 密度小、隔热性能好 提高航天器的性能 纳米涂层 纺织品 防水、防污、防紫外线 提高衣物的耐用性和舒适性 纳米抗菌材料 医疗器械 抑制细菌生长 减少感染风险 （学生分组讨论并填写表格，然后进行班级汇报交流） 3. 认识材料发展对环境的影响 师： 材料的发展推动了人类社会和科学技术的进步，但同时也带来了一些环境问题。请同学们搜集资料，说说材料发展对环境有哪些影响？ （1）一些材料的使用容易造成环境污染 师： 有些材料容易造成环境污染，如塑料制品被弃置后变成固体垃圾，它们难以降解，会在土壤、水体中存在上百年，导致 “白色污染”。“白色污染” 会对生态环境造成严重危害，威胁野生动植物和人类的生命安全。 （学生）开始讨论生活中常见的塑料污染问题。 （2）材料的研发和使用与环境保护并不矛盾 师： 通过不断研发更环保的材料，优化生产工艺，绿色发展是可以实现的。例如，可降解材料和循环经济理念的应用，可以在一定程度上减少对环境的影响。 （3）树立环保意识，保护生态环境 师： 为减少材料使用对环境造成的危害，我们应树立环保意识，尽量不使用对环境有不可逆破坏的材料制品，少使用对环境有严重影响的材料制品，并做好日常生活垃圾分类，切实保护生态环境。 （学生）纷纷表示支持，并提出自己的一些环保行动。 实践活动：调研小区的垃圾处理情况 师： 小区里面都有垃圾收集点，一般将生活垃圾分为四类：可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾、其他垃圾。小区垃圾的一般处理流程如下： 小区居民按垃圾分类规定将生活垃圾分别投入相应垃圾桶中； 相关部门每天对垃圾进行收集，就近送至城区中转站； 中转站对垃圾进行分选、压缩； 经过压缩和分选后的垃圾被运输到终端处理设施如填埋场、焚烧厂等进行处理。 （学生进行调研，记录垃圾处理的情况，并在班级内分享） 三、课堂小结 师： 通过本节课的学习，我们认识了新材料的种类、特点及其应用，了解了材料对社会发展的重要作用，也探究了材料发展对环境的影响。希望大家能够继续关注新材料的发展，并在日常生活中积极践行环保理念，为保护地球做出贡献。 （学生）表示受益匪浅，并提出一些进一步的想法和建议。 师： 今天的作业是完成一份关于新材料的调查报告，希望大家能够认真完成，下节课我们将进行分享和讨论。 $$