《材料的开发和利用》名师教案

第三节材料的开发和利用山东省济南市第十八中学李小丽一、课标分析通过课程标准可以看出本节课是一级主题-1.物质中的二级主题1.4新材料及其应用的相关内容。以下是课程标准要求：1.4.1通过收集信息，了解一些新材料的特点及其应用。了解新材料的发展对人类生活和社会发展带来的影响。例1了解半导体的一些特点，了解半导体的应用对人类生活和社会发展的影响。例2了解超导体的一些特点，了解超导体的应用对人类生活和社会发展的影响。例3了解纳米材料的一些特点，了解纳米材料的应用对人类生活和社会发展的影响。1.4.2有合理利用资源、保护环境的意识，能在个人力所能及的范围内对社会的可持续发展有所作为。对于这节课来说，目标都是了解性的，基本知识就是在常见导体绝缘体材料的基础上了解对半导体材料、超导材料和纳米材料等新材料的特点，以及这些新材料应用对人类生活和社会发展的影响。本节课所涉及到的新材料都与当前蓬勃发展的材料科学相联系，应注重STS教育的渗透，提高学生的科学发展观意识。二、核心素养通过了解材料的导电性和半导体材料、超导体材料、纳米材料的特点以及应用，培养学生关于新材料的物理观念，通过实验探究掌握判别导体与绝缘体的方法，感知半导体材料的导电性能，培养学生科学探究的能力，通过对我国古代、现代材料的开发与利用的了解，渗透“爱国主义”思想教育，通过了解新材料的产生与应用给社会发展和人们生活带来便利的同时也会对环境造成不同程度的污染，培养学生科学的态度和责任。三、教学目标（一）知识与技能（1）了解材料的导电性。（2）了解半导体材料、超导体材料、纳米材料的特点以及应用。（二）过程与方法（1）通过实验探究，掌握判别导体与绝缘体的方法。（2）通过实验探究，感知半导体材料的导电性能。（三）情感态度与价值观（1）体现STSE教育理念，通过对我国古代、现代材料的开发与利用的了解，渗透“爱国主义”思想教育，增强民族自豪感和用科学技术服务社会的使命感。（2）注重实验探究，保持学生的好奇心，激发学生的求知欲，培养合作精神。（3）体现STSE教育理念，将社会发展与科技进步结合到一起，渗透辩证唯物主义自然观，新材料的产生与应用给社会发展和人们生活带来便利的同时也会对环境造成不同程度的污染，警醒学生在新材料的开发过程中，要注重可持续发展的科学发展观。四、教材分析本节课《材料的开发和利用》是本章的最后一节内容，是本章重要的组成部分，以“材料”为主线分材料与社会、材料的导电性和开发新材料三部分内容。其中材料与社会中提到的青铜器时代以及现在蓬勃发展的材料科学时期，我国在青铜冶炼、青铜器制作以及超导材料、纳米材料的研究与应用方面都处于世界领先地位，在此教学过程中应注重德育教育，渗透“爱国主义”思想教育，增强民族自豪感和用科学技术服务社会的使命感。材料的导电性部分要注重科学探究，让学生自主合作的探究，更重要的是培养学生的科学思维，注重体会探究过程。在介绍半导体材料、超导材料和纳米材料时，注重与实际生活相结合，与科技前沿相吻合，让学生开阔眼界，新材料的开发给人带来便利的同时，也会带来环境污染，增强辩证唯物主义自然观意识。五、学情分析九年级的学生综合素质相对较高，进行德育渗透效果会比较好，并且学生已基本具备独立思考、自主探究、小组讨论与合作交流的学习习惯，学习热情高，求知欲望强。学生在生活中已经接触了形形色色的材料，所以应密切联系生活实际，收集形形色色的材料，并对材料进行归纳分类，感悟身边物理的实在；学生对前瞻性的新材料——半导体、超导体和纳米材料等有很强的的好奇心，但是生活中却并不是很常见，因此可以充分利用网络资源作进一步的探索。六、教学重难点教学重点：材料的性质和特点教学难点：新材料对人类生活的影响七、教学准备电源、灯泡、导线、开关、待测材料（铜、铝、石墨、漆包线、塑料直尺、橡皮、盐水）、半导体二极管八、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图课前教师登陆优教平台，发送《材料的开发和利用》预习任务，学生完成本节课的预习任务，反馈预习情况，教师根据学生预习情况进行针对性讲解，学生提前了解本节课内容，发现薄弱点，针对性听课。活动1：新课导入：感知前沿科技播放PPT动画（音乐动画结合，效果震撼有效），展示2016年最具影响力的20大材料。观看、思考使学生感知前沿科技，提起学生的好奇心，提高学生的学习兴趣。活动2：材料与社会教师展示石器时代、青铜器时代、铁器时代人们使用的材料。凸显青铜器时代的杰出作品以便我国青铜冶炼技术和青铜器制作方面在世界所处于领先地位。从化学和历史的角度谈谈对司母戊鼎的认识通过学习，让学生了解材料发展的历史，增强学生民族自豪感，渗透“爱国主义”思想教育。活动3：材料的导电性（1）认识身边的材料（2）探究材料的导电性引导学生说说我们身边的物品都有哪些材料做成的。根据学生的分类引导学生从导电性能可以分为导体、半导体以及绝缘体。进一步提问：通过预习，导体与绝缘体最本质的区别是哪一个物理量不同？提出问题：如何判断一个物体到底是绝缘体还是导体？引导学生选择适当的器材，让学生小组交流讨论设计实验。教师结合学生设计的正确电路图予以鼓励和表扬，有问题的进行指导，帮助改正。进一步问：木头是导体还是绝缘体？能变成导体吗？观察自己身边的物品，讨论有哪些材料做成的。并进行有依据的分类。仔细研读教材，小组讨论，找到本质区别是电阻大小不同。根据已有的电学知识，检测某种材料是导体还是绝缘体。小组合作交流，通过电路中电流大小判断导体的导电性能。选择适当的器材：电源、导线、开关、灯泡、待测材料。设计电路图：小组交流得到结论，若灯泡发光则说明是导体，若不发光，说明是绝缘体。小组合作，探究实验学生依据实验现象判断出所给材料的导电性能。师生共同总结：常见导体绝缘体【PPT30】学生思考得出结论：在潮湿时能变成导体。绝缘体在一定的条件下会变成导体。通过观察并归类，培养学生的交流合作意识，语言表达能力，并体会材料的变化所带来的社会进步。与前面所学知识相结合，培养学生学习迁移能力。用已有的知识和方法进行迁移，在闭合电路中如果有电流通过则说明是导体，没有电流通过，则说明是绝缘体。引导学生在观察、实验的基础上，运用分析、设计验证等方法，学生通过探究活动，不仅学得了新知，掌握了科学探究的基本方法和技能，而且在发现新知的过程中尝试到探究学习的成功喜悦，这不仅培养了学生的科学素养，为学生今后的学习打下了方法上的基础，而且会激发学生对现代科学技术的探索兴趣，不断进行科学探究活动。活动4：了解半导体性质及其应用教师引导学生思考半导体材料的导电性能如何？提供半导体二极管，让学生体会半导体的导电性能。教师引导学生描述出半导体的导电性就是只有一个方向允许电流通过，是导电的；反方向则不允许电流通过，是绝缘的。教师展示各种半导体元件：半导体二极管、三极管、热敏电阻、光敏电阻及集成电路等。并说明半导体元件具有许多独特的功能。例如，半导体二极管具有单向导电性，即仅允许电流由一个方向通过元件。半导体三极管可以用来放大电信号。展示半导体在生活中很多的应用，例如手机、LED灯、激光笔、条形码扫描仪、激光笔、收音机、录音机、电脑、电视机等，都大量使用这些半导体元件。讨论器材选取，电路设计。器材：电源、半导体二极管、灯泡、导线。实验电路，如下图所示。分别连接A、B图，闭合开关观察小灯泡的发光情况。从实验中体验半导体元件二极管的单向导电性。让学生结合实际应用认识半导体材料。活动5：超导材料教师介绍超导体特性1.零电阻特性。1911年，昂内斯在研究汞电阻随温度的变化时，观察到在测试降低到4.2K时，汞的电阻突然降低到测量不到的微小值。从而发现超导电性。教师介绍超导体特性2.抗磁性。教师播放超导磁浮实验的视频。超导磁悬浮现象使人们想到可以利用超导体来实现交通工具的无摩擦运行，大大提高交通工具的安全性能和运行速度。教师介绍我国的高温超导的最新研究动态，向学生展现我国高温超导走在世界前列。学生思考在生活中如何利用超导体的特性。可结合之前学过的焦耳定律。师生共同总结：超导材料出现以后，人们首先想到的是利用超导体的零电阻性实现远距离大功率输电。观看了超导磁浮实验的视频后，针对这一特性带来的便利展开想象.小组讨论，小组代表描述组内成员的构思。培养学生学习迁移能力，开发学生思维。STSE教育：使学生了解我国前沿科技，增强学生民族自豪感，渗透“爱国主义”思想教育，传播正能量。活动:6：纳米材料播放石墨烯制成的手机屏幕，全球首款由中国制造。介绍纳米材料特性纳米材料除了其基本单元空间尺度小外，在力、热、声、光、电、磁等方面还表现出许多特殊的性能。教师介绍纳米材料在生活以及科技领域的各种应用。举出自己所知道的纳米材料应用活动7：环境保护教师从塑料材料不合理利用以及乱丢乱弃引起白色污染，联想新材料所能带来的污染（以纳米材料为例）。学生交流讨论污染带来的潜在危害。（教师进行补充）师生共同总结：合理开发利用新材料，注重环境保护STSE教育：强学生环保意识，渗透可持续发展观。活动8：总结归纳活动9：形成性练习科学技术的发展不但方便了人们的生活，也使人们的一些梦想变成了现实。像计算机芯片体积的大幅度减小就得益于__________（选填“超导材料”“纳米材料”或“半导体材料”）的出现（优教提示：打开优教同步备课-随堂训练-名师训练中的课堂训练-《材料的开发和利用》，使用互动答题卡，更快更便捷地掌握学生的掌握情况）活动10：课后作业1.课本210页第5、6题。2.写一篇小论文，谈谈你对利用纳米材料的新性能来改进人们生活的设想与建议。教师活动：设计意图：教师活动：学生活动：。设计意图：3教师活动1：学生活动1：设计意图：教师活动2：学生活动2：设计意图：教师活动1：学生活动1：设计意图：教师活动2：学生活动2：教师活动3：学生活动3：教师活动4：学生活动4：BA4设计意图：教师活动1：学生活动1：设计意图：教师活动1：学生活动1：设计意图：AB5教师活动2：学生活动2：教师活动3：设计意图：教师活动1：学生活动1：，教师活动3：教师活动1：学生活动1：设计意图：1.下列关于物质的分类，合理的是（）A．铅笔芯、橡胶、铁是导体B．塑料、干木棒、陶瓷是绝缘体C．铁、冰、玻璃是晶体D．蜡、食盐、汞是非晶体2.下列材料属于半导体材料的是（）A．羊皮