材料的开发和利用教学设计教材分析材料的开发和利用是沪科版 九年级第二十章能源、材料与社会第三节的内容。本节课是初中物理最后一节课，本节课以“材料”为主线主要分为三部分：材料与社会；材料的导电性；开发新材料，从三个方面让学生了解材料发展史，知道材料导电性进行探究，了解新材料超导材料和纳米材料进而让学生感受科技的发展，对物理的学习产生兴趣，愿意了解新科技。学情分析学生每天接触生活用品，生活用品都是各种材料组成，但对材料的了解较少，尤其是新材料，比较抽象，让学生想象去理解难度较大。对材料导电性学生电学部分已经学完，能很快的对电路连接，探究材料的导电性对学生来说比较轻松，所以对授课时间安排合理。教学目标1、 知道材料对人类社会发展的促进作用。知道新材料的发展为科学技术发展提供了物质基础2.、知道更具材料的导电性可能分为：导体、半导体、绝缘体 三大类。初步了解半导体的一些特点。3、知道超导体电阻为零和解超导磁悬浮的特性。4、收集相关信息了解纳米材料有关知识。5、通过介绍一些新材料的应用，激发学生学习物理的热情，调动学习的积极主动性。教学重点初步认识超导材料和纳米材料的高科技应用。教学难点让学生了解更多的新型材料及其应用信息，培养学生自主收集有用信息的能力。学生课前准备学生通读课本做好课前预习，并且可以上网查找材料相关的内容。教学过程1、 新课引入：教师：今天天气比较热，我穿了一件白色T恤，棉质材料，透气性好，吸汗性好。你的衣服都是什么面料感觉有什么优点？学生：举出各种材料如丝绸，颜色鲜亮丝滑；棉麻，透气性好；尼龙纤维，造价低，耐磨性好。教师：我们的衣服面料种类就这么多种，生活中我们的生活用品各种各样，那么做这些物品的材料就会格式各样，今天我们就来学习：材料的开发和利用。并写板书：材料的开发和利用。教学策略：举出服装的面料，让学生感受材料的应用之广，同时引出本节课的课题。二、课程探究教师：幻灯片出示学习目标学生：齐读学习目标教学策略：明确学生的学习目标，带着目标去学习本节课的内容1、材料与社会：教师：幻灯片课堂导读，告诉孩子们本节课分为四个板块：材料与社会；材料的导电性；开发新材料；感受新科技教学策略：让学生课堂学习顺序清晰。教师：预习检查，出示问题，并给出1分钟时间组织语言：（1）从什么时候开始原始人会利用天然材料？原始人会使用材料说明了什么？（2）从什么时候开始人类学会了冶炼金属铜？在冶炼铜时加入了什么物质？加入这种物质后改变了铜的什么性质？ 铜的性质改变给人类带来了什么意义？（3）铁的利用对人类有什么样的意义？（4）材料的发展有什么意义？学生：举手回答相应问题：（1）100万年前原始人就开始用材料，原始人使用材料说明了原始人的智力有很重要的进步教师：材料的使用从原始社会就开始了，而且代表人类智力的发展，这说明材料对人类社会的发展重要性。学生：（2）大约在5000年前，人类学会了冶炼金属铜；后来在铜里加入少量的锡；加入锡后，获得了硬度比纯铜硬，密度更小，强度更高的青铜器青铜的冶炼为人类大规模制造机器提供了材料基础。教师：人们懂得了材料合成会改变材料的物理性质，人们会改进材料。学生：（3）为人类大规模的制造机器提供了材料基础，以铁为主的发展高性能钢铁材料如今成为材料家族的主体。教师：人们发现了铁，并且广泛应用，说明人们在发现材料在不断探索。学生：（4）材料的发展为科学技术的发展提供了物质基础。教师：材料的发展对人类社会的发展带来说非常重要。教学策略：检查学生预习读课本情况，通过回答问题来学习材料与社会。2、材料的导电性：教师：从预习读书中我们知道了材料发展经过漫长的发展，材料有不同的性质，我们今天重点探究材料的导电性。引导材料分组实验（1）提出实验注意的事项（2）换用不同的材料灯泡的亮度有什么不同（3）可将材料归为几类？提醒学生注意事项，并观察各组实验情况，进行纠正和知道。学生：分组实验并思考问题换用不同材料实验，发现小灯泡发光情况不同，有的接入电路中小灯泡发光有的接入后不发光发光的有：铅笔芯，铜线，铁丝不发光的有：塑料，木条，玻璃棒教师：明确导电性归类：导体：容易导电的物体 例如：铁、铜等金属和酸碱溶液等绝缘体：电阻很大，不容易导电 例如：塑料、玻璃、陶瓷、油类等半导体：介于导体和绝缘体之间 例如：硅、锗、砷化镓等强调导体和绝缘体没有绝对的界限，举例玻璃加热到红炽状态则导电。同时演示纯水不导电，加入盐后导电，及说明酸碱盐溶液时导体，同时说明导体和绝缘体没有绝对的界限教学策略：通过分组引导学生自主实验，并观察实验现象。找出材料导电性的分类，同时自己去体会实验过程和实验原理。教师：半导体材料单向导电性演示实验（1）观察老师做实验时对电源进行怎样的操作？（2）老师将电源处理后实验现象发生什么变化？（3）这个实验说明了二极管的导电性有什么变化？学生：观看演示实验，思考回答问题（1）将电源的正负极调换了，也就是改变了电流的方向（2）电源正负极变化后灯泡发光情况变了没调换前灯泡发光，调换之后灯泡不发光了（3）正负极调换灯泡发光情况变化了，二极管的导电性与电流的方向有关教学策略：学生通过实验感受二极管的单向导电性。教师：半导体材料制作器件很多，我们简单了解二极管单向导电性，三极管放大信号的作用。我们很多家用电器中都有大量的半导体材料元件，如收音机、录音机、电视机、电脑、手机等。教学策略：让学生认识到生活中半导体材料应用很广。3、开发新材料;教师：材料的导电我们已经能分类了，下面我们认识一下新材料。超导材料的了解。展示动态图片，并出示问题：（1）什么是超导现象？什么是超导材料？（2）谁发现超导现象？（3）谁发现了超导磁悬浮？（4）人们希望超导体运用到哪里？有什么优点？（5）超导磁悬浮应用到什么领域？有什么优点？学生：读课本回答相应的问题（1）当温度降低到一定温度时，材料的电阻突然降低到几乎为零的现象叫超导现象；发生超导现象的材料叫做超导材料。（2）昂内斯（3）迈斯纳和奥森菲尔德发现的超导磁悬浮（4）人们希望利用超导体零电阻特性实现远距离大功率输电。（5）人们想用超导磁悬浮运用到交通工具无摩擦，大大提高交通工具的运行速度。教学策略：通过让学生读课本了解超导材料和超导磁悬浮，让学生对基本的概念和应用有所了解。教师：补充超导磁悬浮的概念，讲述超导磁悬浮的原理。超导磁悬浮：当将一个永磁体移近超导体表面时，因为磁力线不能进入超导体内，所以在超导体表面形成很大的磁通度梯度，感应出高临界电流，从而对永磁体产生排斥。教师:我们认识了超导材料，这种材料的优点很吸引人，接下来我们一起认识也很吸引我们的材料，纳米材料。出示纳米动态图，并提出思考问题：（1） 我们从什么时候接触“纳米”这名词？（2）什么是纳米材料？（3）纳米材料有什么优点？（4）纳米材料有什么应用？学生：在课本上找出相应的答案，并回答问题（1）学习长度测量的时候，“纳米”是个长度单位，1m=10-9nm(2)纳米材料通知合成材料的基本单元大小限制在1-100nm范围内的材料，这大约相当于10-1000个原子的紧密排列在一起的尺度。（3）纳米材料除了基本单元的尺度小意外，在力、热、声、光、次等方面表现出许多特殊的性能，大大提高了材料的强度和硬度，降低烧结温度，提高材料的词性。（4）缩小计算机芯片的体积，量子磁盘。教学策略：让学生从概念上了解纳米材料。教师：播放纳米材料趣味视频学生：观看视频教学策略：让学生从有趣的对比试验感受纳米材料的神奇，激发学生对纳米材料的兴趣，激起学生课下继续查阅的欲望。4、 感受新科技教师：我们认识了超导材料、纳米材料，我们接下来看一看生活中应用新的科技，如何应用新材料的！播放智能材料视频。学生：观看视频，感受新科技，感受科技材料的应用。教师：讲解视频中新科技材料的特点：（1）热敏变色材料：颜色随温度的变化而改变（2）形状记忆性材料：改变形状后，受热会恢复原来的形状（3）吸附撞击冲击力：能吸收撞击力，减少对物体的撞击（4）电致玻璃：通过电控制玻璃的透明度（5）环保材料：室内装修，吸附甲醛 ，如：硅藻泥学生：观看视频，感受新材料新科技教学策略：通过视频播放，让学生认识到科技在进步，材料的先进性越来越好，激发学生对物理的兴趣，对新科学技术的关注。三、课堂总结教师：引导学生总结本节课的学习内容。学生：总结回答本节课学到的知识。4、 板书设计