21.3 跨学科：材料的利用与开发 教案-2025-2026学年物理沪科版（2024）九年级全一册

第三节　跨学科：材料的利用与开发 1.知道人类社会对各种材料的利用历程。 2.知道材料的导电性能及不同材料的特点。 3.知道什么是超导材料，了解纳米材料的有关知识。 通过学习及查阅资料，了解超导材料和纳米材料在现实中的应用实例。 通过实验探究不同材料的导电性能，锻炼学生的动手能力，培养学生分析总结的能力。 了解我国在新材料方面的应用，了解科技为人类带来的便利，提高学生学习物理的兴趣，使学生养成关心科技前沿的意识。 教学重点：了解新材料的特性及应用前景。 教学难点： 1.知道超导材料是指具有在一定低温条件下呈现出电阻为零的材料。 2.知道超导材料具有超导磁悬浮的特性。 3.了解纳米材料的有关知识。 课件、硬币、铅笔、橡皮、尺子、电源、灯泡、导线、开关等。 科学技术的发展离不开材料的开发，科学技术的进步伴随着新材料的出现。让我们一起用物理学的视角，看一看材料的利用与开发。向同学们展示各种材料制成的物品。 探究点一：人类早期对材料的利用 我们把直接取自自然界的材料称为天然材料，如木材、棉花和陶土等；而由人工合成的材料称为人造材料，如塑料与合金等。人类社会的发展与人们对材料的认识、开发和利用密切相关。 让学生阅读课本、查阅资料后，了解历史上不同材料的利用对人类文明进程的影响并与同学讨论交流。 探究点二：导电性材料的利用与开发 根据材料的导电性能，材料可分为导体、半导体及绝缘体三大类。材料的导电性能是由材料内部电子的运动状况决定的，金、银、铜、铁和铝等金属材料是导电性能较好的导体，如铜、铝等常被用来制成传导电流的导线。绝缘体的电阻很大，电流几乎不能通过，因此，类似橡胶那样的绝缘体常常被用来隔离带电物体(如图)。 半导体材料的导电性能介于导体与绝缘体之间，具有一些特殊的物理性质，如材料硅、锗和砷化镓等都属于半导体。半导体材料可制成二极管、三极管(如图)等半导体元件和集成电路。 探究点三：开发新材料 1.超导材料 让学生阅读课本后回答：什么现象叫超导现象？什么材料叫超导材料？ 学生回答：当温度降到某一值时，电阻值突然降低到几乎为零，即发生超导现象；发生超导现象的材料叫超导材料。 超导磁浮现象(如图)使人们想到可以用超导体来实现交通工具的无摩擦运行，这将会大大提高交通工具的运行速度。 2.纳米材料 让学生阅读课本，讨论：什么是纳米材料？纳米材料的特性及其应用。 学生回答：纳米材料统指合成材料的基本单元大小限制在1～100 nm范围内的材料，这大约相当于10～1 000个原子紧密排列在一起的尺度。 纳米材料除了其基本单元的尺度小以外，在力、热、声、光、电、磁等方面还表现出许多特殊的性能。例如，纳米材料可大大提高材料的强度和硬度，降低烧结温度，提高材料的磁性等。 人们正在研制纳米尺度的微小机器(如图)。由纳米材料制成的导线将大大提高计算机的性能，并缩小计算机芯片的体积。 强调： (1)纳米是长度单位，符号是“nm”，1 nm＝10－9 m。 (2)不是所有材料达到纳米尺度时就一定是纳米材料，只有当材料达到了纳米尺度时性能发生突变，才能称为纳米材料。 第三节　跨学科：材料的利用与开发 1.人类早期对材料的利用。 2.导电性材料的利用与开发。 (1)材料按导电性能分类。 (2)导体与绝缘体。 (3)半导体元件。 3.开发新材料。 (1)超导材料。 (2)纳米材料。 本节课是以学生自主阅读课本为主进行教学，在讲授材料的导电性和开发新材料这块知识点时，教师主要采用讲解的形式对知识点进行归纳，将重点知识点出并传授给学生们。 学科网（北京）股份有限公司 $$