第十九章 材料世界
第一節(jié) 我們周圍的材料
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1．知道我們身邊形形色色的材料按不同特點(diǎn)可分為金屬、無機(jī)非金屬、有機(jī)高分子、復(fù)合材料等四類。
2．能舉例說明材料除具有導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、磁性、密度、比熱容外，材料還具有彈性、硬度、延展性等物理性質(zhì)。
3．知道材料對(duì)人類社會(huì)發(fā)展的促進(jìn)作用。知道新材料的發(fā)展為科技發(fā)展提供物質(zhì)基礎(chǔ)的同時(shí)，造成了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染題。
課前準(zhǔn)備
1．自帶物品
在家準(zhǔn)備一些常見的有不同材料制成的物品，如大鐵釘、較粗的塑料吸管（內(nèi)徑大于鋼釘帽的直徑）、石塊、木塊、硬幣、塑料杯、玻璃杯、陶瓷碗、部分自行車輪胎、銅線、鋁線、肥皂、橡皮泥、幾種不同型號(hào)的鉛筆芯……并在上課前帶到教室。
2．預(yù)習(xí)記錄
通過預(yù)習(xí)課本，你學(xué)會(huì)了什么？有哪些疑問？請(qǐng)簡要記錄下來。
合作探究
一．形形色色的材料
活動(dòng)1：觀察我們周圍的物體及同學(xué)們帶來的各種物品，思考討論：
1.你能說出哪一物體是由哪些材料制成的嗎？
2.你能將制成各種物品的材料進(jìn)行簡單的分類嗎？并說明你的分類標(biāo)準(zhǔn)。
3.各種不同的材料具有哪些特點(diǎn)呢？
填一填
1．人們根據(jù)材料的不同特點(diǎn)將材料分為 、 、
、 。
2．金屬通常都具有 、 、 、 等特點(diǎn)。
3． 、 、 、 是常見的無機(jī)非金屬材料。具有各種特殊性能的 、 已廣泛應(yīng)用于 、
及 等領(lǐng)域，成為 最重要的基礎(chǔ)材料。
4．天然的高分子材料有 、 。人工合成的高分子材料有 、 、 、 等。
5．復(fù)合材料是指 。
二．材料的物理性質(zhì)
活動(dòng)2：閱讀教材P151—153“材 料的物理性質(zhì)”。思考討論：
1.如何比較不同物體的硬度大��？你有哪些方法？
2.你對(duì)莫氏硬度有哪些認(rèn)識(shí)？
3.列舉生活中一些物品所用材料的名稱，討論其物理性能與用途。
活動(dòng)3：探究不同材料的硬度。
實(shí)驗(yàn)材料：自選待測材料，如肥皂、橡皮泥、塑料片，鋁片、陶瓷片等。
實(shí)驗(yàn)裝置如圖19—7所示。
將被測材料置于一個(gè)空心豎直管的底部，
從管的頂部釋放一鋼釘，鋼釘作用在該
材料上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)小小的凹痕。從凹痕
的大小和深度判斷材料的硬度并排序。
填一填
1．材料通常具有 、 、 、 、
、 、 、 等不同的物理性質(zhì)。
2． 是一種很好的彈性材料。
3．硬度就是描述材料 ，即阻止其被 、 、或產(chǎn)生
的物理量。
4．在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)際中常用 來評(píng)價(jià)材料的堅(jiān)硬程度。
5．具有 的材料可以鍛打成片、拉成絲；如 。不具有
的材料在外力的作用下容易破碎、斷裂。如 。
三．材料與社會(huì)發(fā)展
活動(dòng)4：閱讀教材P154—155“材料與社會(huì)發(fā)展”并觀察圖19—10至19—16。思考討論：
1．材料的發(fā)展及大量使用帶來了怎樣的資源和環(huán)境問題？
2．地球上的資源在不斷地減少，而垃圾卻堆積如山，如何解決日益惡化的環(huán)境問題呢?最好的出路是什么呢?
3．白色污染的危害是什么？目前治理白色污染有哪些技術(shù)？
填一填
1．隨著人類制造技能的不斷提高，人類經(jīng)歷了 和 時(shí)代。
2． 的利用為人類大規(guī)模制造機(jī)器提供了 。
3．材料的發(fā)展也為 的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。
說明
通過認(rèn)識(shí)各種物品的組成材料不同，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到不同材料具有不同的性質(zhì)特點(diǎn)。用不同材料做成不同的物體就是利用它們具有不同的性質(zhì)。
實(shí)驗(yàn)完全放給學(xué)生自己設(shè)計(jì)組織，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。
第二節(jié) 半導(dǎo)體
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1．知道身邊形形色色的材料中按導(dǎo)電性不同可分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體三大類。
2．初步了解半導(dǎo)體的一些特點(diǎn)。
3．了解半導(dǎo)體材料的發(fā)展對(duì)社會(huì)的影響。
課前準(zhǔn)備
1．自帶物品
帶有絕緣皮的銅導(dǎo)線、鋁導(dǎo)線、玻璃片、塑料片、鐵釘、橡皮泥、干電池（兩節(jié)）、導(dǎo)線、開關(guān)、燈泡、待測材料、橡膠條……
2．預(yù)習(xí)記錄
通過預(yù)習(xí)課文，你學(xué)會(huì)了什么，有哪些疑問，請(qǐng)簡要記錄下來。
合作探究
一．材料的導(dǎo)電性
活動(dòng)1：閱讀課本P156“材料的導(dǎo)電性”，思考討論：
1.導(dǎo)體和絕緣體有什么不同，你怎樣辨別導(dǎo)體和絕緣體？
2.導(dǎo)體容易導(dǎo)電，絕緣體不容易導(dǎo)電的原因是什么？
3.常見的材料中哪些是導(dǎo)體？哪些是絕緣體？哪些是半導(dǎo)體？
填一填
1．根據(jù)導(dǎo)電性的不同，材料可分為 、 、 。
2．材料的導(dǎo)電性能是由材料內(nèi)部 的運(yùn)動(dòng)情況決定的。
3．半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性介于 和 之間，具有一些特殊的物理性質(zhì)。
4．常見的半導(dǎo)體材料有 、 和 等。
活動(dòng)2：探究導(dǎo)體和絕緣體
實(shí)驗(yàn)材料：電源、燈泡、導(dǎo)線、接線柱、
開關(guān)、待測材料（塑料尺、玻璃片、
橡皮泥、橡膠條、銅片……）
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：在右面的方框中，自己設(shè)計(jì)
一個(gè)實(shí)驗(yàn)電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，判定待測材
料是導(dǎo)體還是絕緣體。
導(dǎo)體有： ；
絕緣體有： 。
二．半導(dǎo)體元件
活動(dòng)3：閱讀P157“半導(dǎo)體元件”并觀察圖19—20、19—21。思考討論：
1.你認(rèn)識(shí)哪些半導(dǎo)體元件？
2．半導(dǎo)體元件有哪些類型及特點(diǎn)？
填一填
1． 、 和 都是半導(dǎo)體元件。
2．半導(dǎo)體元件具有 ，即僅允許 由一個(gè)方向通過元件。
可以用來放大電信號(hào)。
活動(dòng)4：探究半導(dǎo)體二極管單向?qū)щ娞匦?br>
實(shí)驗(yàn)材料：電源、燈泡、導(dǎo)線、接線板、接線柱、半導(dǎo)體二極管。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，探
究半導(dǎo)體二極管的單向?qū)щ娞匦裕?br>并將設(shè)計(jì)的電路畫入右面的方框中。
三．半導(dǎo)體的應(yīng)用
活動(dòng)5：閱讀P158—159“半導(dǎo)體的應(yīng)用”，思考討論：
1.半導(dǎo)體的奇妙電學(xué)特性有哪些？
2.你能說說生活中哪些地方使用了半導(dǎo)體材料嗎？
填一填
1．科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光照射到某些 時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi)將會(huì)產(chǎn)生 。
2．太陽電池是一種 、 、 的電源。
3．在條形碼掃描器內(nèi)有由 、 等元件構(gòu)成的電路。
當(dāng) 照射條碼時(shí)， 便測量被條碼反射回來的光，并將 變?yōu)?。電腦則依據(jù)獲取的 進(jìn)行分析，檢測物品。
說明
材料有學(xué)生自主隨意選取，有利于增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的可信度。同時(shí)探究的結(jié)果能夠幫助學(xué)生將生活中的常見材料從導(dǎo)電性能方面進(jìn)行分類。增強(qiáng)學(xué)生對(duì)材料的認(rèn)知能力。
學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的探究能力。
引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)資料，拓寬學(xué)生的視野，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣。
第三節(jié) 探索新材料
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.知道超導(dǎo)材料的核心特征是————電阻為零。
2.了解超導(dǎo)材料的應(yīng)用前景。
3.知道納米材料的界定范圍：1——100nm
4.利用互聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展對(duì)超導(dǎo)材料和納米材料的了解。
課前準(zhǔn)備
1.復(fù)習(xí)回憶：
①導(dǎo)體的電阻及其隨溫度的變化；導(dǎo)電能力最強(qiáng)的金屬是什么？
②焦耳定律的內(nèi)容及公式。
③磁懸浮列車的懸浮原理。
2.搜集信息：
①人們最初是怎樣發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象的？
②目前人類獲得具有超導(dǎo)性的材料的最高溫度
3.預(yù)習(xí)記錄：
通過預(yù)習(xí)課文你已經(jīng)獲取了哪些認(rèn)知？還有哪些疑問？
合作探究
一．超導(dǎo)材料
活動(dòng)1：閱讀教材p159—160,思考下列問題
（1）超導(dǎo)材料的核心特征是什么？
（2）遠(yuǎn)距離輸電過程中能量損耗的主要形式是什么？現(xiàn)階段是采用什么方法減小這種損耗的？超導(dǎo)輸電有什么好處？
（3）普通電磁懸浮列車的懸浮原理是什么？超導(dǎo)磁懸浮有什么好處？
填一填
超導(dǎo)材料是一種 的材料，其應(yīng)用前景主要有 和 。
活動(dòng)2 ：閱讀材料，交流討論：
超導(dǎo)材料大規(guī)模應(yīng)用的最大障礙是什么？
1911年，荷蘭物理學(xué)家昂尼斯(1853～1926)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度降到4.15K附近時(shí)，水銀的電阻突然降到零。
1986年1月，美國將超導(dǎo)溫度提高到30K。緊接著，日本東京大學(xué)工學(xué)部又將超導(dǎo)溫度提高到37K；12月30日，美國休斯敦大學(xué)宣布，美籍華裔科學(xué)家朱經(jīng)武又將超導(dǎo)溫度提高到40．2K。
1987年1月初，日本川崎國立分子研究所將超導(dǎo)溫度提高到43K；不久日本綜合電子研究所又將超導(dǎo)溫度提高到46K和53K。中國科學(xué)院物理研究所由趙忠賢、陳立泉領(lǐng)導(dǎo)的研究組，獲得了48.6K的鍶鑭銅氧系超導(dǎo)體，并看到這類物質(zhì)有在70K發(fā)生轉(zhuǎn)變的跡象。2月15日美國報(bào)道朱經(jīng)武、吳茂昆獲得了98K超導(dǎo)體。2月20日，中國也宣布發(fā)現(xiàn)100K以上超導(dǎo)體3月3日，日本宣布發(fā)現(xiàn)123K超導(dǎo)體。3月12日中國北京大學(xué)成功地用液氮進(jìn)行超導(dǎo)磁懸浮實(shí)驗(yàn)。3月27日美國華裔科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)在氧化物超導(dǎo)材料中有轉(zhuǎn)變溫度為240K的超導(dǎo)跡象。很快日本鹿兒島大學(xué)工學(xué)部發(fā)現(xiàn)由鑭、鍶、銅、氧組成的陶瓷材料在14℃溫度下存在超導(dǎo)跡象。高溫超導(dǎo)體的巨大突破，以液態(tài)氮代替液態(tài)氦作超導(dǎo)制冷劑獲得超導(dǎo)體，使超導(dǎo)技術(shù)走向大規(guī)模開發(fā)應(yīng)用。
二．納米材料
活動(dòng)3. 閱讀教材P160—161,思考下列問題
（1）納米材料的界定范圍是多少？
（2）納米材料在哪些方面表現(xiàn)出與普通材料不同的特殊性能？
填一填
納米材料是指 的材料，在 等方面表現(xiàn)出特殊的性能。
說明
依據(jù)焦耳定律分析如何減小能量損耗的方法。
納米材料產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用到生活用品，從電視廣告中也可以獲取一些認(rèn)識(shí)。
本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.douzifanli.com/chusan/69331.html
相關(guān)閱讀：2012年中考物理考點(diǎn)電功和電熱復(fù)習(xí)