資源簡介

第三節　材料的開發和利用
知識與技能：
1．知道超導材料是一種電阻為零的材料，了解納米材料的有關知識。
2．知道半導體二極管具有單向導電性，知道半導體在生活中的應用。
3．了解新材料的特性及應用前景。
過程與方法：
1．通過看書、查資料、上網了解人類社會發展中人們對材料的認識、開發和利用情況，讓學生有初步的信息搜集能力。
2．通過實驗探究判斷導體和絕緣體，初步認識科學研究方法的重要性，學會從實驗中歸納簡單的科學規律。
情感、態度與價值觀：
1．初步認識科學及相關技術對于社會發展、人類生活的影響，培養學生對人類社會發展作貢獻的意識。
2．了解我國新材料研究的新成果，增強民族自豪感。
3．具有對科學的求知欲，樂于探究日常用品或新器件中物理學原理，有將科學技術應用于日常生活、社會實踐的意識。
重點：導體、半導體及絕緣體的性能和用途，了解新材料的特性及應用前景。
難點：導體與絕緣體的實驗探究，半導體的性能及用途。
多媒體課件、電源、燈泡、導線、帶導線的金屬夾、待測材料(如硬幣、鉛筆芯、橡皮擦、塑料尺等)。
一、情景導入
同學們，前面我們學習了能源的開發和利用，知道了如何利用能源來為人類服務，那么，材料在人類社會發展中，開發和利用情況又是怎樣的呢？如何利用材料來提高我們的生活質量呢？要解決這些問題，下面，我們就來學習本節內容——材料的開發和利用。
二、合作探究
　材料與社會
100萬年以前，原始人以石頭作為工具，稱舊石器時代。1萬年以前，人類對石器進行加工，使之成為器皿和精致的工具，從而進入新石器時代。新石器時代后期，出現了利用粘土燒制的陶器。人類在尋找石器過程中認識了礦石，并在燒陶生產中發展了冶銅術，開創了冶金技術。
公元前5000年，人類進入青銅器時代。公元前1200年，人類開始使用鑄鐵，從而進入了鐵器時代。隨著技術的進步，又發展了鋼的制造技術。18世紀，鋼鐵工業的發展，成為產業革命的重要內容和物質基礎。19世紀中葉，現代平爐和轉爐煉鋼技術的出現，使人類真正進入了鋼鐵時代。
20世紀初，開始對半導體材料進行研究。50年代，制備出鍺單晶，后又制備出硅單晶和化合物半導體等，使電子技術領域由電子管發展到晶體管、集成電路、大規模和超大規模集成電路。半導體材料的應用和發展，使人類社會進入了信息時代。
舊石器→新石器→青銅器→鐵器，材料在人類社會發展的歷史進程中具有極其重要的作用，材料的發展推動了社會的進步與發展。
　材料的導電性
不同材料具有不同的性質，根據材料的性質可以將材料劃分為不同的種類。你知道根據材料的導電性可以將材料劃分為哪幾類嗎？你知道怎么區分導體與絕緣體嗎？
【實驗器材】電源、燈泡、導線、帶導線的金屬夾、待測材料(如硬幣、鉛筆芯、橡皮擦、塑料尺等)。
【實驗步驟】按如圖所示連接電路，分別在金屬夾兩端接入待測材料，閉合開關，觀察燈泡是否發光，判斷待測材料是導體還是絕緣體。
根據材料的導電性能，材料可分為導體、半導體和絕緣體三大類。(1)導體：容易導電的物體；(2)絕緣體：不容易導電的物體；(3)半導體：導電性能介于導體和絕緣體之間的物體。常見半導體有硅、鍺、砷化鎵、碳化硅等；(4)導體與絕緣體并沒有絕對界限，絕緣體在一定條件下可以變成導體。
　開發新材料
為了制造物美價廉、性能更好的物品，人們正不斷地研究性能更好、更有價值的新材料。你知道哪些新材料？這些新材料有哪些性質？
同學們交流討論上述問題，并歸納新材料的特性。
多媒體展示圖片：超導磁浮現象、碳納米管。
　
(1)超導材料：①超導材料是一種電阻為零的材料；溫度降到某一數值時，電阻值突然變為零的現象叫超導現象；②特征：超導材料在超低溫下具有超導磁浮現象和零電阻性；③應用：能源方面實現遠距離、大功率輸電；交通運輸方面實現交通工具的無摩擦運行。
(2)納米材料：①納米材料統指合成材料的基本單元大小限制在1～100 nm范圍的材料。②特性：特殊的力學性質、熱學性質、光學性質和磁學性質等。③應用：大大提高材料的強度、硬度，降低燒結溫度，提高材料的磁性等。
第三節　材料的開發和利用
完成本課時對應練習。
本節課容量不大，但都是科技前沿知識，要應用開放式教學方法，讓學生能活學活用，即應用討論交流、上網搜集資料等教學手段，培養學生搜集信息、交流合作的能力。通過實驗探究判斷導體和絕緣體，讓學生初步認識到科學研究方法的重要性，學習從簡單的實驗中歸納簡單的科學規律，養成將科學服務于人類的意識，努力成長為創新型人才。

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