2019-2020年八年級物理上冊 第二章 物質世界的尺度、質量和密度 四. 新材料及其應用 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 物質世界的尺度、質量和密度 四. 新材料及其應用 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、工農業(yè)生產和日常生活中的應用。 ②了解其他新材料的有關應用，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用，初步認識科技對現(xiàn)代社會生活的影響，引導學生關心社會發(fā)展。 ②通過學習新材料的有關知識，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)學生樂于參加調查、收集資料等社會實踐活動的品質。 教學重點 1、初步認識納米材料的高科技應用。 教學難點 1、了解記憶合金的“記憶”能力。 學生課前準備 學生上網查找有關納米材料的資料，并分類總結。 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用。新材料的研究是人類對物質性質的認識和應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)，將某些物質的尺度加工到1～100nm，它們的物理性質或者化學性質與較大尺度時比，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用到某些產品上，產生了神氣的效果。 （投影）納米材料的應用： （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）普通領帶的表面經過納米方法處理后，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：納米材料在高科技上還有很多應用，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查找有關納米材料的資料拿出來。 學生發(fā)言并討論。 教師總結，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、質量輕、能夠多次充電,對環(huán)境污染小等特點,已經被廣泛地應用于移動通信、小型攝像機等設備上。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，材料內部的晶體結構會發(fā)生變化，從而導致了外型的變化。 現(xiàn)在已經有多種形狀的記憶合金醫(yī)用支架，用于外科手術。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，當水溫超過某一溫度（例如80℃）時，彈簧自動伸長，將閥門關閉而停止出水，避免發(fā)生燙傷人的事故。 四、課堂小結 1、我們學習了納米材料的高科技應用。 2、了解“綠色”能源和記憶合金。 五、布置作業(yè) 上網查找有關“綠色”能源和記憶合金的應用，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，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，但由于其在各領域的特效應用，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域內的應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，火箭升空把人造衛(wèi)星送到預定軌道后，只需加溫，折疊的衛(wèi)星天線因具有“記憶”功能而自然展開，恢復拋物面形狀。 記憶合金在臨床醫(yī)療領域內有著廣泛的應用，例如人造骨骼、傷骨固定加壓器、牙科正畸器、各類腔內支架、栓塞器、心臟修補器、血栓過濾器、介入導絲和手術縫合線等等，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。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，調節(jié)或關閉供水管道，避免燙傷。也可以制作成消防報警裝置及電器設備的保安裝置。當發(fā)生火災時,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，用以保持暖房的溫度，當溫度過低或過高時，自動開啟或關閉暖氣的閥門。 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原狀，既省錢又省力，實在方便。