【教學設(shè)計】《新材料及其應用》（物理北師大八上）.docx

北京師范大學出版社 八年級（上冊） 暢言教育新材料及其應用 教材分析 教學目標 本節(jié)內(nèi)容屬于介紹性內(nèi)容,主要讓學生了解一些新科技,初步認識科技對社會的影響。納米材料，限于學生知識水平和理解能力不必多講，多舉一些實際應用的例子；綠色能源,學生接觸較多,可以讓學生自己多講;記憶合金應用也相當廣泛,只是學生平時接觸太少,教師可以收集有關(guān)資料和應用實例補充教學內(nèi)容?！局R與能力目標】了解納米材料、綠色能源和記憶合金等新材料在生產(chǎn)、生活中的應用?！具^程與方法目標】利用不同的渠道收集信息并進行交流，體驗收集整理信息的過程?！厩楦袘B(tài)度價值觀目標】通過了解新材料的應用，初步認識科技對社會生產(chǎn)、生活的影響，提高學生學習科學的興趣，引導學生關(guān)心社會的發(fā)展。 教學重難點【教學重點】初步認識納米材料的高科技應用【教學難點】了解記憶合金的“記憶”能力 課前準備 教學過程視頻資料一、情境導入同學們，在生活中，如果不小心將可樂灑到身上，那衣服就可遭殃了，不僅濕了，而且弄得很臟不好清洗。現(xiàn)在我有一件神奇的衣服，不沾油、不沾水、永遠不會臟。我們一起來看神奇的衣服。這樣神奇的衣服是怎么做出來的？有蘊含著，哪些科學道理呢？通過今天學習，我們一起來揭開它什么的面紗?！驹O(shè)計意圖】 通過視頻引入，激發(fā)學生學習興趣。 二、納米材料其實，剛才神秘的衣服是用納米材料制成的。什么是納米嗎？我們在本章開始的時候就學習了物質(zhì)的尺度，知道了納米這個單位。納米（nm)是長度單位，1納米是10-9米（十億分之一米），對宏觀物質(zhì)來說，納米是一個很小的單位，比如，人的頭發(fā)絲的直徑一般為70008000nm，人體紅細胞的直徑一般為30005000nm，一般病毒的直徑也在幾十至幾百納米大小，金屬的晶粒尺寸一般在微米量級；這個單位實在是太小了，過去我們在生活中沒有關(guān)注它，但現(xiàn)在卻成了人們談論的熱門話題。原因是人們發(fā)現(xiàn)，將某些物質(zhì)的尺度加工到1100 nm，它們的物理性質(zhì)或者化學性質(zhì)與較大尺度時比，發(fā)生了異常的變化，這就稱為納米材料。2舉例說明納米材料有哪些特點嗎？（1）洗衣機桶的表面上用了納米尺度的氧化硅微粒和金屬離子的組合，具有抑制細菌生長的功能。 （2）普通領(lǐng)帶的表面經(jīng)過納米方法處理后，會有很強的自潔性能，不沾水，也不沾油。 （3）用納米陶瓷粉制成的陶瓷，具有一定的可韌性，用于制造發(fā)動機的缸體汽車會跑得更快。二、“綠色”能源1、哪些是綠色能源嗎？人類一直在尋找各種高效和“綠色”的能源，新材料在這方面扮演了重要的角色。以電源為例，長期以來使用的干電池具有輕便的優(yōu)點，但只能使用一次，丟棄后會污染環(huán)境；鉛蓄電池能反復使用，但是又太笨重了。鋰是密度最小的金屬，只有0.534 g/cm3，大約是鉛的1/20、鎳的1/16。用鋰作電極制造出的鋰離子電池，它具有體積小、質(zhì)量輕、能夠多次充電，對環(huán)境污染小等特點，已經(jīng)被廣泛地應用于移動通信、小型攝像機等設(shè)備上。我們在第一章的學習中認識了晶體，最初的光電池就是用硅的單晶體制造的，面積只能做到幾十平方厘米。近年來開發(fā)的多晶硅和非晶硅材料，能夠制造出大面積的太陽能電池，發(fā)電的效率提高、成本下降，1 m2的面積可以提供100多瓦的電力。三、“綠色”能源有什么特點？（1）鋰電池比如傳統(tǒng)的電池污染環(huán)境，還不能重復使用。用鋰作電極制造出的鋰離子電池，體積小、質(zhì)量輕、能夠多次充電，對環(huán)境污染小。已經(jīng)被廣泛地用于移動通信、小型攝像機等設(shè)備上。特點：體積小、質(zhì)量輕，能夠多次充電 使用，對環(huán)境的污染小。（2） 太陽能電池（硅光電池）人造地球衛(wèi)星上天，衛(wèi)星和宇宙飛船上的電子儀器和設(shè)備，需要足夠的持續(xù)不斷的電能，而且要求重量輕，壽命長，使用方便，能承受各種沖擊、振動的影響。利用多晶硅和非晶硅材料做成的太陽能電池完全滿足這些要求。 特點：把太陽能轉(zhuǎn)化為電能，效率高，成本小，無污染。（3） 氫燃料電池觀看視頻，總結(jié)氫燃料電池的特點 特點：無污染、無噪聲、高效率。四、記憶合金（1）記憶合金的主要成分是什么？記憶合金的主要成分是鎳和鈦。當物體溫度達到一定的數(shù)值時，材料內(nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，從而導致了外形的變化。（2）記憶合金有什么獨特的物理特性？、物理性質(zhì)：有些合金在加熱時能像彈簧一樣被拉長和扭曲，冷卻后保持這個形狀不變；當再次加熱時，又恢復到被拉長或扭曲前的形狀。這種合金叫形狀記憶合金。（3）記憶合金的應用記憶合金制成的“花朵”原來它的花瓣是用一種特殊的金屬片記憶合金制成的，它原本是開放的，后來被彎成合攏的，當用燈泡把它加熱到一定的溫度時，就自動恢復原狀，表現(xiàn)出它具有“記憶”能力。記憶合金的主要成分是鎳和鈦，它獨有的物理特性是：當溫度達到某一數(shù)值時，材料內(nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，從而導致了外形的變化。 記憶合金制成的彈簧現(xiàn)在已經(jīng)有多種形狀的記憶合金醫(yī)用支架，用于外科手術(shù)。還可以將記憶合金制成的彈簧安裝在熱水器的出水閥門內(nèi)，當水溫超過某一溫度（例如80 ）時，彈簧自動伸長，將閥門關(guān)閉而停止出水，避免發(fā)生燙傷人的事故?！驹O(shè)計意圖】鍛煉學生觀察和提取信息的能力，鍛煉解決問題能力，升華知識，培養(yǎng)觀察圖片能力和思考問題的能力。五、鞏固練習1.“采用最新技術(shù)制成的納米機器人小得像跳蚤一樣”，這里提到的“納米”是_的單位。4m=_nm。2.經(jīng)過納米方法處理的領(lǐng)帶具有很強的_性能，不沾水也不沾油。用納米陶瓷粉制成的陶瓷具有一定的_性，不易碎。3.我們在日常生活中長期使用的干電池具有輕便的優(yōu)點，但只能使用一次，丟棄后會_；鋰離子電池，具有體積_，質(zhì)量_，能夠多次充電，對環(huán)境污染_等特點。最理想的綠色能源是_。4科普展覽會上有一種神奇的金屬花，它的花瓣是用一種特殊的金屬片形狀記憶合金制成的(如圖)。它具有記憶能力，制作時先將記憶合金制成的花瓣制成開放狀態(tài)，然后在低溫下將花瓣閉合。當燈光一照它會_，如_圖(填“左”或“右”)，當關(guān)上燈它又會_，如_圖(填“左”或“右”)?！驹O(shè)計意圖】檢測學生對課堂知識的掌握情況，培養(yǎng)書寫能力，鞏固基礎(chǔ)，強化知識，提高解題能力，掌握解題技巧。六、課堂小結(jié)四、新材料及其應用 特點：某些物質(zhì)尺度加工到1100 nm，物理、化學性質(zhì)與較大尺度比發(fā)生異常變化1.納米材料 應用：納米防水布、納米鏡子等 特點：體積小