第三節 材料的開發和利用第1課時 材料與社會以及材料的導電性【教學目標】一、知識與技能1.常識性了解人類社會發展中人們對材料的認識、開發和利用情況.2.知道材料的分類.3.知道導體、半導體及絕緣體的性能和用途.二、過程與方法1.通過看書、查資料、上網了解人類社會發展中人們對材料的認識、開發和利用情況，讓學生有初步的信息收集能力2.通過實驗探究判斷導體和絕緣體，初步認識科學研究方法的重要性，學習從實驗中歸納簡單的科學規律，有初步的信息處理能力.三、情感、態度與價值觀1.初步認識科學及相關技術對于社會發展、人類生活的影響.培養學生對人類社會發展做貢獻的意識.2.有將科學服務于人類的意識，有振興中華的使命感和責任感3.有將自己的見解公開并與他人交流的愿望，培養學生合作精神【教學重點】1.材料開發與利用經歷的過程2.導體、半導體及絕緣體的性能和用途.【教學難點】1.導體與絕緣體的實驗探究2.半導體的性能及用途【教具準備】電源 燈泡 導線 接線柱 開關 小刀 橡皮 鋼尺 膠帶 二極管 三極管 電路板 多媒體課件等.【教學課時】1課時師:1.同學們，前面我們學習了能源的開發和利用，知道了如何利用能源來為人類服務，那么，材料在人類社會發展中，開發和利用情況又怎樣呢？如何利用材料來提高我們生活的質量？要解決這些問題，下面，我們就來學習第三節材料的開發和利用.【預習指導】閱讀課本P205 -207文字內容和插圖，把基本概念、材料的開發、利用情況以及導體、半導體、絕緣體的性能和用途，用雙色筆做上記號，并完成“學案”中“課前預習”部分，然后各小組內部交流討論，提出預習疑問，學科組長做好記錄，準備展示.【課堂導學】知識點1 材料與社會1、學生小組內部討論交流，回答下列問題，教師指導點撥師:1.按照制造技能的劃分，人類經歷了哪幾個時代？ 生:1.人類經歷了舊石器和新石器時代，大約500年前，進入了青銅器時代.師:2.在冶煉銅時，為什么要加入少量的錫？生:2.加入少量的錫，可以獲得比純銅更堅硬、密度更小、強度更高的青銅.師:3.人類大規模制造機器的基礎是什么？如今，什么已經成為材料家族的主體？生鐵的利用，以鐵為主發展出的高性能鋼鐵材料.要點歸納1.材料在人類社會發展的歷史進程中具有極其重要的作用.舊石器新石器青銅器鐵器，材料的發展推動了社會的進步與發展.2.利用材料所具有的電、光、磁、熱等功能和物理效應，按材料的用途分類，如建筑材料、耐火材料、電工材料、光學材料、感光材料等.思維拓展 教師引導學生完成對應課時中思維拓展題目，并進行講解。 知識點2 材料的導電性二、學生小組內部學生合作探究，教師巡視指導.師:1.材料按導電性可分為哪幾類？舉例說明.生:1.分為導體、半導體及絕緣體三大類，金、銀、銅、鐵是導體，玻璃、橡膠、陶瓷是絕緣體，硅、鍺和砷化鎵是半導體.師:2.利用老師提供的器材設計一個實驗電話，判定你桌上的鉛筆芯、橡皮、墨水瓶蓋、小刀是導體，還是絕緣體？生:2.鉛筆芯、小刀是導體、橡皮、墨水瓶蓋是絕緣體.師:3.半導體材料有哪些作用？半導體二極管和半導體三極管又各有什么作用？生:3.可以制成二極管、三極管等半導體元件和集成電路，半導體二極管具有單向導電性，半導體三極管可以用來放大信號重難點點撥材料的導電性能是由材料內部電荷的運動狀況決定.如金屬含有大量的自由電子、就容易導電，而大多數非金屬由于自由電子數很少，故不容易導電.電解質導電是因為離子化合物溶解時產生陰、陽離子從而具有了導電性思維拓展教師引導學生完成對應課時中思維拓展題目，并進行講解課堂小結教師指導學生歸納總結本節課學到了什么 1.人們對材料的認識、開發和利用經歷了舊石器、新石器、青銅器和鐵器時代，以鐵為主發展出的高性能鋼鐵材料成為當今材料家族的主體.2.材料的導電性:根據材料的導電性能，材料可分為導體、半導體和絕緣體三大類.（1)導體:容易導電的物體.(2)絕緣體:不容易導電的物體.(3)半導體:導電性能介于導體和絕緣體之間的物體.常見半導體有硅、鍺、砷化鎵、碳化硅等3.半導體元件:（1)半導體二極管:具有單向導電性，只允許電流從正極流入，從負極流出.電路符號為“”.(2)三極管:用來放大電信號.（3)壓敏元件:可以把壓力的變化轉化為電流的變化.（4)熱敏元件:可以實現溫度自動控制.(5)光敏元件:可用于對光照反應靈敏的自動控制設備中4.半導體材料的應用:太陽能電池、條形碼掃描器、微處理器、機器人中都用到了半導體材料.【課后作業】完成本課時對應練習并預習下一課時內容。生活中的物理半導體的應用半導體有鍺、硅、硒、硼、碲、銻等.50年代，鍺在半導體中占主導地位，但鍺半導體器件的耐高溫和抗輻射性能較差，到60年代后期逐漸被硅材料取代，用硅制造的半導體器件耐高溫和抗輻射性能較好，特別適宜制作大功率器件. 因此，硅已成為應用最多的一種增導體材料，目前的集成電路大多數是用硅材料制造的.化合物半導體由兩種或兩種以上的元素化合而成的半導體材料.它的種類很多，重要的有神化嫁、嶙化錮、銻化錮、碳化硅、硫化鎘及嫁神硅等.其中砷化鎵是制造微波器件和集成電路的重要材料.碳化硅由于其抗輻射能力強、耐高溫和化學穩定性好，在航天技術領域有著廣泛的應用.無定形半導體材料用作半導體的玻 璃是一種非晶體無定形半導體材料，分為氧化物玻璃和非氧化物玻璃兩種.這類材料具有良好的開關和記憶特性和 很強的抗輻射能力，主要用來制造閾值開關、記憶開關和固體顯示器件.有機增導體材料已知的有機導體材料有幾十種，包括萘、蒽、聚丙婦腈、酞菁和一些芳香族化合物等，目前尚未得到應用計算機是數字生活中的重要設備，計算機的核心部件是中央處理器（CPU)和存儲器（RAM)，它們是以大規模集成電路為基礎建造起來的，而這些集成電路都是由半導體材料做成的，Si片是第一代半導體材料，集成電路中采用的Si片必須要有大的直徑、高的晶體完整性、高的幾何精度和高的潔凈度.為了使集成電路具有高效率、低能耗、高速度的性能，相繼發展了GaAs、InP等第二代半導體單晶材料.SiC、GaN、ZnSe、金剛石等第三代寬禁帶半導體材料、SiGe/Si、SOI( Silicon On Insulator)等新型硅基材料、超晶格量子阱材料可制作高溫(300500C )、高頻、高功率、抗輻射以及藍綠光、紫外光的發光器件和探測器件，從而大幅度地提高原有硅集成電路的性能，是未來半導體材料的重要發展方向. 5