2019-2020年八年級物理上冊 第二章 物質(zhì)世界的尺度、質(zhì)量和密度 四. 新材料及其應(yīng)用 名師教案 北師大版.doc

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2019-2020年八年級物理上冊 第二章 物質(zhì)世界的尺度、質(zhì)量和密度 四. 新材料及其應(yīng)用 名師教案 北師大版 教學目標 （1）知識與技能 ①了解納米材料、“綠色能源”和記憶合金等新材料在現(xiàn)代科技、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中的應(yīng)用。 ②了解其他新材料的有關(guān)應(yīng)用，培養(yǎng)收集整理信息的能力。 （2）過程與方法 ①通過看錄像、教師講解、同學匯報，了解新材料的廣泛應(yīng)用和未來發(fā)展前景。 ②能利用不同的渠道收集信息，體驗收集整理信息過程。 （3）情感、態(tài)度和價值觀 ①通過了解新材料的應(yīng)用，初步認識科技對現(xiàn)代社會生活的影響，引導學生關(guān)心社會發(fā)展。 ②通過學習新材料的有關(guān)知識，了解科技為人類帶來的便利，提高學生學習科學的興趣。 ③培養(yǎng)學生樂于參加調(diào)查、收集資料等社會實踐活動的品質(zhì)。 教學重點 1、初步認識納米材料的高科技應(yīng)用。 教學難點 1、了解記憶合金的“記憶”能力。 學生課前準備 學生上網(wǎng)查找有關(guān)納米材料的資料，并分類總結(jié)。 教學過程 一、納米材料 21世紀是科技高速發(fā)展的一個世紀，其主要方向之一就是新材料的研制和應(yīng)用。新材料的研究是人類對物質(zhì)性質(zhì)的認識和應(yīng)用向更深層次的進軍。 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。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?wù)摰臒衢T話題。原因是人們發(fā)現(xiàn)，將某些物質(zhì)的尺度加工到1～100nm，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。一些新穎的納米材料被應(yīng)用到某些產(chǎn)品上，產(chǎn)生了神氣的效果。 （投影）納米材料的應(yīng)用： （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，就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，汽車會跑的更快。 教師總結(jié)：納米材料在高科技上還有很多應(yīng)用，下面就由同學們來介紹吧，請同學們將昨天老師布置的要求你們上網(wǎng)查找有關(guān)納米材料的資料拿出來。 學生發(fā)言并討論。 教師總結(jié)，并對同學們的表現(xiàn)給予肯定和表揚。 二、“綠色”能源 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(fù)使用，但是又太笨重了。鋰是密度最小的金屬，只有0.534g/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(yīng)用于移動通信、小型攝像機等設(shè)備上。并且完全不會造成污染。 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,1m3的面積可以提供100多瓦的電力。人造衛(wèi)星離不開它，家庭生活中也可以使用它。 三、記憶合金 （播放錄象）：科普博覽會上的神奇金屬花。 同學們剛才看到的這種金屬花很奇特吧，它是根據(jù)什么道理制成的呢？ 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(fù)原狀，表現(xiàn)了它具有“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，從而導致了外型的變化。 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。 四、課堂小結(jié) 1、我們學習了納米材料的高科技應(yīng)用。 2、了解“綠色”能源和記憶合金。 五、布置作業(yè) 上網(wǎng)查找有關(guān)“綠色”能源和記憶合金的應(yīng)用，并完成一篇小論文。 補充資料 神奇的記憶合金 1932年,瑞典人奧蘭德在金鎘合金中首次觀察到"記憶"效應(yīng)，即合金的形狀被改變之后，一旦加熱到一定的躍變溫度時，它又可以魔術(shù)般地變回到原來的形狀，人們把具有這種特殊功能的合金稱為形狀記憶合金。記憶合金的開發(fā)迄今不過20余年，但由于其在各領(lǐng)域的特效應(yīng)用，正廣為世人所矚目，被譽為"神奇的功能材料"。 記憶合金在航空航天領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用有很多成功的范例。人造衛(wèi)星上龐大的天線可以用記憶合金制作。發(fā)射人造衛(wèi)星之前，將拋物面天線折疊起來裝進衛(wèi)星體內(nèi)，火箭升空把人造衛(wèi)星送到預(yù)定軌道后，只需加溫，折疊的衛(wèi)星天線因具有“記憶”功能而自然展開，恢復(fù)拋物面形狀。 記憶合金在臨床醫(yī)療領(lǐng)域內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用，例如人造骨骼、傷骨固定加壓器、牙科正畸器、各類腔內(nèi)支架、栓塞器、心臟修補器、血栓過濾器、介入導絲和手術(shù)縫合線等等，記憶合金在現(xiàn)代醫(yī)療中正扮演著不可替代的角色。 記憶合金同我們的日常生活也同樣休戚相關(guān)。僅以記憶合金制成的彈簧為例，把這種彈簧放在熱水中，彈簧的長度立即伸長，再放到冷水中，它會立即恢復(fù)原狀。利用形狀記憶合金彈簧可以控制浴室水管的水溫，在熱水溫度過高時通過"記憶"功能，調(diào)節(jié)或關(guān)閉供水管道，避免燙傷。也可以制作成消防報警裝置及電器設(shè)備的保安裝置。當發(fā)生火災(zāi)時,記憶合金制成的彈簧發(fā)生形變，啟動消防報警裝置，達到報警的目的。還可以把用記憶合金制成的彈簧放在暖氣的閥門內(nèi)，用以保持暖房的溫度，當溫度過低或過高時，自動開啟或關(guān)閉暖氣的閥門。 作為一類新興的功能材料，記憶合金的很多新用途正不斷被開發(fā)，例如用記憶合金制作的眼鏡架，如果不小心被碰彎曲了，只要將其放在熱水中加熱，就可以恢復(fù)原狀。不久的將來，汽車的外殼也可以用記憶合金制作。如果不小心碰癟了，只要用電吹風加加溫就可恢復(fù)原狀，既省錢又省力，實在方便。