【教学设计】《新材料及其应用》（物理北师大八上）.docx

新材料及其应用 教材分析 教学目标 本节内容属于介绍性内容,主要让学生了解一些新科技,初步认识科技对社会的影响。纳米材料，限于学生知识水平和理解能力不必多讲，多举一些实际应用的例子；绿色能源,学生接触较多,可以让学生自己多讲;记忆合金应用也相当广泛,只是学生平时接触太少,教师可以收集有关资料和应用实例补充教学内容。【知识与能力目标】了解纳米材料、绿色能源和记忆合金等新材料在生产、生活中的应用。【过程与方法目标】利用不同的渠道收集信息并进行交流，体验收集整理信息的过程。【情感态度价值观目标】通过了解新材料的应用，初步认识科技对社会生产、生活的影响，提高学生学习科学的兴趣，引导学生关心社会的发展。 教学重难点【教学重点】初步认识纳米材料的高科技应用【教学难点】了解记忆合金的“记忆”能力 课前准备 教学过程视频资料一、情境导入同学们，在生活中，如果不小心将可乐洒到身上，那衣服就可遭殃了，不仅湿了，而且弄得很脏不好清洗。现在我有一件神奇的衣服，不沾油、不沾水、永远不会脏。我们一起来看神奇的衣服。这样神奇的衣服是怎么做出来的？有蕴含着，哪些科学道理呢？通过今天学习，我们一起来揭开它什么的面纱。【设计意图】 通过视频引入，激发学生学习兴趣。 二、纳米材料其实，刚才神秘的衣服是用纳米材料制成的。什么是纳米吗？我们在本章开始的时候就学习了物质的尺度，知道了纳米这个单位。纳米（nm)是长度单位，1纳米是10-9米（十亿分之一米），对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，比如，人的头发丝的直径一般为70008000nm，人体红细胞的直径一般为30005000nm，一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级；这个单位实在是太小了，过去我们在生活中没有关注它，但现在却成了人们谈论的热门话题。原因是人们发现，将某些物质的尺度加工到1100 nm，它们的物理性质或者化学性质与较大尺度时比，发生了异常的变化，这就称为纳米材料。2举例说明纳米材料有哪些特点吗？（1）洗衣机桶的表面上用了纳米尺度的氧化硅微粒和金属离子的组合，具有抑制细菌生长的功能。 （2）普通领带的表面经过纳米方法处理后，会有很强的自洁性能，不沾水，也不沾油。 （3）用纳米陶瓷粉制成的陶瓷，具有一定的可韧性，用于制造发动机的缸体汽车会跑得更快。二、“绿色”能源1、哪些是绿色能源吗？人类一直在寻找各种高效和“绿色”的能源，新材料在这方面扮演了重要的角色。以电源为例，长期以来使用的干电池具有轻便的优点，但只能使用一次，丢弃后会污染环境；铅蓄电池能反复使用，但是又太笨重了。锂是密度最小的金属，只有0.534 g/cm3，大约是铅的1/20、镍的1/16。用锂作电极制造出的锂离子电池，它具有体积小、质量轻、能够多次充电，对环境污染小等特点，已经被广泛地应用于移动通信、小型摄像机等设备上。我们在第一章的学习中认识了晶体，最初的光电池就是用硅的单晶体制造的，面积只能做到几十平方厘米。近年来开发的多晶硅和非晶硅材料，能够制造出大面积的太阳能电池，发电的效率提高、成本下降，1 m2的面积可以提供100多瓦的电力。三、“绿色”能源有什么特点？（1）锂电池比如传统的电池污染环境，还不能重复使用。用锂作电极制造出的锂离子电池，体积小、质量轻、能够多次充电，对环境污染小。已经被广泛地用于移动通信、小型摄像机等设备上。特点：体积小、质量轻，能够多次充电 使用，对环境的污染小。（2） 太阳能电池（硅光电池）人造地球卫星上天，卫星和宇宙飞船上的电子仪器和设备，需要足够的持续不断的电能，而且要求重量轻，寿命长，使用方便，能承受各种冲击、振动的影响。利用多晶硅和非晶硅材料做成的太阳能电池完全满足这些要求。 特点：把太阳能转化为电能，效率高，成本小，无污染。（3） 氢燃料电池观看视频，总结氢燃料电池的特点 特点：无污染、无噪声、高效率。四、记忆合金（1）记忆合金的主要成分是什么？记忆合金的主要成分是镍和钛。当物体温度达到一定的数值时，材料内部的晶体结构会发生变化，从而导致了外形的变化。（2）记忆合金有什么独特的物理特性？、物理性质：有些合金在加热时能像弹簧一样被拉长和扭曲，冷却后保持这个形状不变；当再次加热时，又恢复到被拉长或扭曲前的形状。这种合金叫形状记忆合金。（3）记忆合金的应用记忆合金制成的“花朵”原来它的花瓣是用一种特殊的金属片记忆合金制成的，它原本是开放的，后来被弯成合拢的，当用灯泡把它加热到一定的温度时，就自动恢复原状，表现出它具有“记忆”能力。记忆合金的主要成分是镍和钛，它独有的物理特性是：当温度达到某一数值时，材料内部的晶体结构会发生变化，从而导致了外形的变化。 记忆合金制成的弹簧现在已经有多种形状的记忆合金医用支架，用于外科手术。还可以将记忆合金制成的弹簧安装在热水器的出水阀门内，当水温超过某一温度（例如80 ）时，弹簧自动伸长，将阀门关闭而停止出水，避免发生烫伤人的事故。【设计意图】锻炼学生观察和提取信息的能力，锻炼解决问题能力，升华知识，培养观察图片能力和思考问题的能力。五、巩固练习1.“采用最新技术制成的纳米机器人小得像跳蚤一样”，这里提到的“纳米”是_的单位。4m=_nm。2.经过纳米方法处理的领带具有很强的_性能，不沾水也不沾油。用纳米陶瓷粉制成的陶瓷具有一定的_性，不易碎。3.我们在日常生活中长期使用的干电池具有轻便的优点，但只能使用一次，丢弃后会_；锂离子电池，具有体积_，质量_，能够多次充电，对环境污染_等特点。最理想的绿色能源是_。4科普展览会上有一种神奇的金属花，它的花瓣是用一种特殊的金属片形状记忆合金制成的(如图)。它具有记忆能力，制作时先将记忆合金制成的花瓣制成开放状态，然后在低温下将花瓣闭合。当灯光一照它会_，如_图(填“左”或“右”)，当关上灯它又会_，如_图(填“左”或“右”)。【设计意图】检测学生对课堂知识的掌握情况，培养书写能力，巩固基础，强化知识，提高解题能力，掌握解题技巧。六、课堂小结四、新材料及其应用 特点：某些物质尺度加工到1100 nm，物理、化学性质与较大尺度比发生异常变化1.纳米材料 应用：纳米防水布、纳米镜子等