《21.2跨学科：能源的开发与利用 21.3跨学科：材料的利用与开发》 - 2025-2026学年物理沪科版九年级全一册

第2节 跨学科：能源的开发与利用 第三节 跨学科：材料的利用与开发 （一）教学设计 课题 21.2 跨学科：能源的开发与利用 21.3 跨学科：材料的利用与开发 课时 1课时 设计者 课型 新授课 设计时间 学习分析 1.课程要求 1.列举常见的不可再生能源和可再生能源。知道核能的特点和核能利用可能带来的问题。从能源开发与利用的角度体会可持续发展的重要性。 2.能描述物质的一些属性，尝试将这些属性与日常生活中物质的用途联系起来。了解物质的属性对科技进步的影响。初步了解半导体的一些特点.了解半导体材料的发展对社会的影响。初步了解超导体的一些特点.了解超导体对人类生活和社会发展可能带来的影响。初步了解纳米材料的应用和发展前景。 2.教材解读 本节内容讨论了能源、材料的开发与利用对人类社会的生存和发展的正反两个方面的影响，以及介绍了太阳能、核能等新能源。重点介绍了可再生能源与不可再生能源，介绍了能源的消耗所产生的一些环境、生态问题，目的是引导学生关注社会，关注人类；“人类对能源的利用”的教学突出了能源与人类生存和社会发展密切相关，知道人类发现、开发、利用能源的历史，就是其认识自然、理解自然的历史；“开发核能与重视核安全”这部分内容向学生介绍了核能的利用情况，核反应的方式，核反应堆的作用，以及核电站的原理和特点，让学生知道能源的利用和开发在推动社会进步的同时，带来了能源危机，也造成了对环境的污染和生态的破坏，学会辨证的思考问题、学会关注自然、关注社会；“开发新能源”这部分内容是让学生知道太阳能、风能、地热能和潮汐能等新能源的开发。介绍了人类利用材料的历史和人类社会发展史,能体会材料技术的研发与应用对社会发展的影响，通过收集相关信息,初步了解超导材料、纳米材料等新材料的知识及其应用。 3.学情分析 该阶段的学生好奇、善问，创造意识强烈，并具备了较高的逻辑推理能力，对物理实验和多媒体展示的各种物理现象具有浓厚的兴趣，会产生探究其本质的愿望。 学习目标 1．了解什么是能源，知道可再生能源和不可再生能源的概念。结合实例，说出能源与人类生存和社会发展的关系。了解能源的利用和开发在推动社会进步的同时，带来了能源危机，也造成了对环境的污染和生态的破坏。了解直接利用太阳能的方式。知道释放核能的两种方式、铀核链式反应的大致情况和核电站的大致工作过程。 2．知道超导材料是一种电阻为零的材料，了解纳米材料的有关知识。知道半导体二极管具有单向导电性，知道半导体在生活中的应用。了解新材料的特性及应用前景。 达成评价 1、 能在课上独立思考并回答老师的问题 2、 能独立完成课后习题 教学重难点 重点： 1.能源的分类、新能源的开发与利用。 2.导体、半导体及绝缘体的性能和用途，了解新材料的特性及应用前景。 难点： 1.理解可再生能源和不可再生能源的分类及能源与环境之间的关系。 2.导体与绝缘体的实验探究，半导体的性能及用途。 （二）教学过程 教学环节 时间安排 师生活动 设计意图 创设情景 引入新课 活动一：概念导入 【教师活动】为了打破核垄断,抵制核讹诈,我国科技工作者自力更生、发奋图强,从1961年起自己进行核武器的研制,在党中央的亲切关怀下,全国一盘棋,用了短短4年时间就完成了研制工作,并于1964年10月16日成功地爆炸了第一颗原子弹。 多媒体播放视频:我国第一颗原子弹爆炸的实况。 多媒体播放视频:我国第一颗氢弹试爆实况。 【教师活动】这是我国第一颗原子弹爆炸的实况,其威力超过了第二次世界大战期间美国在日本广岛上空爆炸的原子弹.紧接着于1967年6月17日我国又成功地爆炸了第一颗氢弹,完成了其他国家要十几年或几十年才能完成的工作。 【教师叙述】我们都知道原子弹和氢弹都属于核武器,它们威力巨大,它们是怎样利用核能的呢?学习本节知识后我们就可以解答这些问题。 创设情景，激发学生的学习兴趣。 新课教学 构建新知 进行新课 活动一：人类对能源的利用 老师指导学生阅读课本“人类对能源的利用”下的内容，了解人类能源及其利用的发展过程。 【教师提问】1.什么是能源？ 2.什么是可再生能源和不可再生能源？ 【教师引导学生回答】1.像煤、石油、天然气、水流、太阳光等能够为人类提供生活、生产所需能源的资源统称为能源。 2.可再生能源：可长期提供货可以再生的能源.如太阳能、水能、风能等.不可再生能源：一旦消耗就很难再生的能源.如煤、石油等。 活动二:开发核能与重视核安全 【教师提问】能源的大量开发和使用，会造成环境污染与生态破坏.如何在开发和使用能源的同时保护好我们赖以生存的地球呢？ 学生讨论交流：你认为人类如何才能解决好能源与环保这一问题呢？活动三：开发新能源 1.太阳能 【学生活动】学生阅读课本得出太阳能的两种主要利用方式：太阳能转化为内能，太阳能转化为电能. 【教师归纳】采用光转化为热的方式可以发电，也可以供家庭用来取暖、加热生活用水。 太阳能的优点：能量巨大、供应时间长、分布广泛、获取方便、无污染、安全经济。 缺点：能量分散，且又间断和不稳定。 2.核能 【教师活动】核能的开发和利用采用两种方式：一种是利用核裂变释放能量；另一种是利用核聚变释放能量. （1）核裂变 核裂变是较重的原子核裂变为较轻的原子核的一种核反应，原子弹就是根据这个原理制成的。 （2）核聚变 [ 【教师活动】核聚变是较轻的原子核结合成较重的原子核的一种核反应，氢弹就是利用核聚变原理制造的一种威力比原子弹还要大的核武器。 （3）和平利用核能 【学生活动】学生阅读课本得出：利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。 3.其他新能源 【学生活动】学生阅读课本，了解其他的新能源：地热能、潮汐能、风能等。 活动四：人类早期对材料的利用 【教师活动】教师指导学生阅读课本内容了解材料的历史。让学生以小组为单位选出代表总结回答——材料的发展简史。 【教师总结】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，人类发展过程中先后经历了石器时代、青铜时代和钢铁材料时代. 活动五：导电性材料的开发与利用 教师指导学生阅读课本“材料的导电性”下面的内容 1.导体、半导体、绝缘体 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. 容易导电的材料是导体；不容易导电的材料是绝缘体. 半导体可以制成二极管、三极管等半导体元件和集成电路；半导体二极管有单向导电性，半导体三极管可以用来放大电信号 2.半导体材料的发展历程及应用领域 半导体材料是半导体工业的基础，是信息技术和产业发展的“粮食”。 半导体材料应用已经成为衡量一个国家经济发展科技进步和国防实力的重要标志。 活动六：开发新材料 1.超导材料 教师指导学生学生阅读课本并尝试回答下列问题 什么现象叫超导现象？什么材料叫超导材料？ 强调： ①只有当温度在某一低温(称转变温度或临界温度)以下才具有超导性. ②不同材料的转变温度不同，如汞(4.15K)、钨(0.012K)、锌(0.75K)等。现在的一些高温超导材料，由一般导体转变为超导体的温度已达到100K以上。我国研制的超导材料的转变温度已达到134K。 2.纳米材料 21世纪是科技高速发展的一个世纪，其主要方向之一就是新材料的研制和应用，新材料的研究是人类对物质性质的认识和应用向更深层次的进军。 我们在本章开始的时候就学习了物质的尺度，知道了纳米这个单位.这个单位实在是太小了，过去我们在生活中没有关注它，但现在却成了人们谈论的热门话题.原因是人们发现将某些物质的尺度加工到1～100nm，它们的物理性质或者化学性质与较大尺度时比，发生了异常的变化，这就称为纳米材料.一些新颖的纳米材料被应用到某些产品上，产生了神奇的效果。 纳米材料的应用： （1）洗衣机桶的表面上用了纳米尺度的氧化硅微粒和金属离子的组合，就具有抑制细菌生长的功能。 （2）普通领带的表面经过纳米方法处理后，会有很强的自洁性能，不沾水，也不沾油。 （3）用纳米陶瓷粉制成的陶瓷，具有一定的可韧性，用于制造发动机的缸体，汽车会跑的更快。 小结 收获感悟 1、今天我学到了什么知识？ 2、我掌握了哪些研究方法？ 3、我还存在的疑惑是什么？ 通过这些问题让学生回顾本节课内容，对有疑惑的地方及时反馈。 课后作业 书面作业：完成教材课后习题 及时巩固所学知识 板书设计 教学反思 本节课把二十章第二节、第三节放在一起讲解，都是科技前沿知识，要应用开放式教学方法，让学生能活学活用，即应用讨论交流、上网搜集资料等教学手段，培养学生搜集信息、交流合作的能力。通过实验探究判断导体和绝缘体，让学生初步认识到科学研究方法的重要性，学习从简单的实验中归纳简单的科学规律，养成将科学服务于人类的意识，努力成长为创新型人才。 学科网（北京）股份有限公司 $$