材料的開發(fā)和利用教學設計教材分析材料的開發(fā)和利用是滬科版 九年級第二十章能源、材料與社會第三節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)課是初中物理最后一節(jié)課，本節(jié)課以“材料”為主線主要分為三部分：材料與社會；材料的導電性；開發(fā)新材料，從三個方面讓學生了解材料發(fā)展史，知道材料導電性進行探究，了解新材料超導材料和納米材料進而讓學生感受科技的發(fā)展，對物理的學習產(chǎn)生興趣，愿意了解新科技。學情分析學生每天接觸生活用品，生活用品都是各種材料組成，但對材料的了解較少，尤其是新材料，比較抽象，讓學生想象去理解難度較大。對材料導電性學生電學部分已經(jīng)學完，能很快的對電路連接，探究材料的導電性對學生來說比較輕松，所以對授課時間安排合理。教學目標1、 知道材料對人類社會發(fā)展的促進作用。知道新材料的發(fā)展為科學技術發(fā)展提供了物質(zhì)基礎2.、知道更具材料的導電性可能分為：導體、半導體、絕緣體 三大類。初步了解半導體的一些特點。3、知道超導體電阻為零和解超導磁懸浮的特性。4、收集相關信息了解納米材料有關知識。5、通過介紹一些新材料的應用，激發(fā)學生學習物理的熱情，調(diào)動學習的積極主動性。教學重點初步認識超導材料和納米材料的高科技應用。教學難點讓學生了解更多的新型材料及其應用信息，培養(yǎng)學生自主收集有用信息的能力。學生課前準備學生通讀課本做好課前預習，并且可以上網(wǎng)查找材料相關的內(nèi)容。教學過程1、 新課引入：教師：今天天氣比較熱，我穿了一件白色T恤，棉質(zhì)材料，透氣性好，吸汗性好。你的衣服都是什么面料感覺有什么優(yōu)點？學生：舉出各種材料如絲綢，顏色鮮亮絲滑；棉麻，透氣性好；尼龍纖維，造價低，耐磨性好。教師：我們的衣服面料種類就這么多種，生活中我們的生活用品各種各樣，那么做這些物品的材料就會格式各樣，今天我們就來學習：材料的開發(fā)和利用。并寫板書：材料的開發(fā)和利用。教學策略：舉出服裝的面料，讓學生感受材料的應用之廣，同時引出本節(jié)課的課題。二、課程探究教師：幻燈片出示學習目標學生：齊讀學習目標教學策略：明確學生的學習目標，帶著目標去學習本節(jié)課的內(nèi)容1、材料與社會：教師：幻燈片課堂導讀，告訴孩子們本節(jié)課分為四個板塊：材料與社會；材料的導電性；開發(fā)新材料；感受新科技教學策略：讓學生課堂學習順序清晰。教師：預習檢查，出示問題，并給出1分鐘時間組織語言：（1）從什么時候開始原始人會利用天然材料？原始人會使用材料說明了什么？（2）從什么時候開始人類學會了冶煉金屬銅？在冶煉銅時加入了什么物質(zhì)？加入這種物質(zhì)后改變了銅的什么性質(zhì)？ 銅的性質(zhì)改變給人類帶來了什么意義？（3）鐵的利用對人類有什么樣的意義？（4）材料的發(fā)展有什么意義？學生：舉手回答相應問題：（1）100萬年前原始人就開始用材料，原始人使用材料說明了原始人的智力有很重要的進步教師：材料的使用從原始社會就開始了，而且代表人類智力的發(fā)展，這說明材料對人類社會的發(fā)展重要性。學生：（2）大約在5000年前，人類學會了冶煉金屬銅；后來在銅里加入少量的錫；加入錫后，獲得了硬度比純銅硬，密度更小，強度更高的青銅器青銅的冶煉為人類大規(guī)模制造機器提供了材料基礎。教師：人們懂得了材料合成會改變材料的物理性質(zhì)，人們會改進材料。學生：（3）為人類大規(guī)模的制造機器提供了材料基礎，以鐵為主的發(fā)展高性能鋼鐵材料如今成為材料家族的主體。教師：人們發(fā)現(xiàn)了鐵，并且廣泛應用，說明人們在發(fā)現(xiàn)材料在不斷探索。學生：（4）材料的發(fā)展為科學技術的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎。教師：材料的發(fā)展對人類社會的發(fā)展帶來說非常重要。教學策略：檢查學生預習讀課本情況，通過回答問題來學習材料與社會。2、材料的導電性：教師：從預習讀書中我們知道了材料發(fā)展經(jīng)過漫長的發(fā)展，材料有不同的性質(zhì)，我們今天重點探究材料的導電性。引導材料分組實驗（1）提出實驗注意的事項（2）換用不同的材料燈泡的亮度有什么不同（3）可將材料歸為幾類？提醒學生注意事項，并觀察各組實驗情況，進行糾正和知道。學生：分組實驗并思考問題換用不同材料實驗，發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光情況不同，有的接入電路中小燈泡發(fā)光有的接入后不發(fā)光發(fā)光的有：鉛筆芯，銅線，鐵絲不發(fā)光的有：塑料，木條，玻璃棒教師：明確導電性歸類：導體：容易導電的物體 例如：鐵、銅等金屬和酸堿溶液等絕緣體：電阻很大，不容易導電 例如：塑料、玻璃、陶瓷、油類等半導體：介于導體和絕緣體之間 例如：硅、鍺、砷化鎵等強調(diào)導體和絕緣體沒有絕對的界限，舉例玻璃加熱到紅熾狀態(tài)則導電。同時演示純水不導電，加入鹽后導電，及說明酸堿鹽溶液時導體，同時說明導體和絕緣體沒有絕對的界限教學策略：通過分組引導學生自主實驗，并觀察實驗現(xiàn)象。找出材料導電性的分類，同時自己去體會實驗過程和實驗原理。教師：半導體材料單向?qū)щ娦匝菔緦嶒灒?）觀察老師做實驗時對電源進行怎樣的操作？（2）老師將電源處理后實驗現(xiàn)象發(fā)生什么變化？（3）這個實驗說明了二極管的導電性有什么變化？學生：觀看演示實驗，思考回答問題（1）將電源的正負極調(diào)換了，也就是改變了電流的方向（2）電源正負極變化后燈泡發(fā)光情況變了沒調(diào)換前燈泡發(fā)光，調(diào)換之后燈泡不發(fā)光了（3）正負極調(diào)換燈泡發(fā)光情況變化了，二極管的導電性與電流的方向有關教學策略：學生通過實驗感受二極管的單向?qū)щ娦浴＝處煟喊雽w材料制作器件很多，我們簡單了解二極管單向?qū)щ娦裕龢O管放大信號的作用。我們很多家用電器中都有大量的半導體材料元件，如收音機、錄音機、電視機、電腦、手機等。教學策略：讓學生認識到生活中半導體材料應用很廣。3、開發(fā)新材料;教師：材料的導電我們已經(jīng)能分類了，下面我們認識一下新材料。超導材料的了解。展示動態(tài)圖片，并出示問題：（1）什么是超導現(xiàn)象？什么是超導材料？（2）誰發(fā)現(xiàn)超導現(xiàn)象？（3）誰發(fā)現(xiàn)了超導磁懸浮？（4）人們希望超導體運用到哪里？有什么優(yōu)點？（5）超導磁懸浮應用到什么領域？有什么優(yōu)點？學生：讀課本回答相應的問題（1）當溫度降低到一定溫度時，材料的電阻突然降低到幾乎為零的現(xiàn)象叫超導現(xiàn)象；發(fā)生超導現(xiàn)象的材料叫做超導材料。（2）昂內(nèi)斯（3）邁斯納和奧森菲爾德發(fā)現(xiàn)的超導磁懸浮（4）人們希望利用超導體零電阻特性實現(xiàn)遠距離大功率輸電。（5）人們想用超導磁懸浮運用到交通工具無摩擦，大大提高交通工具的運行速度。教學策略：通過讓學生讀課本了解超導材料和超導磁懸浮，讓學生對基本的概念和應用有所了解。教師：補充超導磁懸浮的概念，講述超導磁懸浮的原理。超導磁懸浮：當將一個永磁體移近超導體表面時，因為磁力線不能進入超導體內(nèi)，所以在超導體表面形成很大的磁通度梯度，感應出高臨界電流，從而對永磁體產(chǎn)生排斥。教師:我們認識了超導材料，這種材料的優(yōu)點很吸引人，接下來我們一起認識也很吸引我們的材料，納米材料。出示納米動態(tài)圖，并提出思考問題：（1） 我們從什么時候接觸“納米”這名詞？（2）什么是納米材料？（3）納米材料有什么優(yōu)點？（4）納米材料有什么應用？學生：在課本上找出相應的答案，并回答問題（1）學習長度測量的時候，“納米”是個長度單位，1m=10-9nm(2)納米材料通知合成材料的基本單元大小限制在1-100nm范圍內(nèi)的材料，這大約相當于10-1000個原子的緊密排列在一起的尺度。（3）納米材料除了基本單元的尺度小意外，在力、熱、聲、光、次等方面表現(xiàn)出許多特殊的性能，大大提高了材料的強度和硬度，降低燒結(jié)溫度，提高材料的詞性。（4）縮小計算機芯片的體積，量子磁盤。教學策略：讓學生從概念上了解納米材料。教師：播放納米材料趣味視頻學生：觀看視頻教學策略：讓學生從有趣的對比試驗感受納米材料的神奇，激發(fā)學生對納米材料的興趣，激起學生課下繼續(xù)查閱的欲望。4、 感受新科技教師：我們認識了超導材料、納米材料，我們接下來看一看生活中應用新的科技，如何應用新材料的！播放智能材料視頻。學生：觀看視頻，感受新科技，感受科技材料的應用。教師：講解視頻中新科技材料的特點：（1）熱敏變色材料：顏色隨溫度的變化而改變（2）形狀記憶性材料：改變形狀后，受熱會恢復原來的形狀（3）吸附撞擊沖擊力：能吸收撞擊力，減少對物體的撞擊（4）電致玻璃：通過電控制玻璃的透明度（5）環(huán)保材料：室內(nèi)裝修，吸附甲醛 ，如：硅藻泥學生：觀看視頻，感受新材料新科技教學策略：通過視頻播放，讓學生認識到科技在進步，材料的先進性越來越好，激發(fā)學生對物理的興趣，對新科學技術的關注。三、課堂總結(jié)教師：引導學生總結(jié)本節(jié)課的學習內(nèi)容。學生：總結(jié)回答本節(jié)課學到的知識。4、 板書設計