资源简介

第三节　材料的开发和利用
知识与技能：
1．知道超导材料是一种电阻为零的材料，了解纳米材料的有关知识。
2．知道半导体二极管具有单向导电性，知道半导体在生活中的应用。
3．了解新材料的特性及应用前景。
过程与方法：
1．通过看书、查资料、上网了解人类社会发展中人们对材料的认识、开发和利用情况，让学生有初步的信息搜集能力。
2．通过实验探究判断导体和绝缘体，初步认识科学研究方法的重要性，学会从实验中归纳简单的科学规律。
情感、态度与价值观：
1．初步认识科学及相关技术对于社会发展、人类生活的影响，培养学生对人类社会发展作贡献的意识。
2．了解我国新材料研究的新成果，增强民族自豪感。
3．具有对科学的求知欲，乐于探究日常用品或新器件中物理学原理，有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。
重点：导体、半导体及绝缘体的性能和用途，了解新材料的特性及应用前景。
难点：导体与绝缘体的实验探究，半导体的性能及用途。
多媒体课件、电源、灯泡、导线、带导线的金属夹、待测材料(如硬币、铅笔芯、橡皮擦、塑料尺等)。
一、情景导入
同学们，前面我们学习了能源的开发和利用，知道了如何利用能源来为人类服务，那么，材料在人类社会发展中，开发和利用情况又是怎样的呢？如何利用材料来提高我们的生活质量呢？要解决这些问题，下面，我们就来学习本节内容——材料的开发和利用。
二、合作探究
　材料与社会
100万年以前，原始人以石头作为工具，称旧石器时代。1万年以前，人类对石器进行加工，使之成为器皿和精致的工具，从而进入新石器时代。新石器时代后期，出现了利用粘土烧制的陶器。人类在寻找石器过程中认识了矿石，并在烧陶生产中发展了冶铜术，开创了冶金技术。
公元前5000年，人类进入青铜器时代。公元前1200年，人类开始使用铸铁，从而进入了铁器时代。随着技术的进步，又发展了钢的制造技术。18世纪，钢铁工业的发展，成为产业革命的重要内容和物质基础。19世纪中叶，现代平炉和转炉炼钢技术的出现，使人类真正进入了钢铁时代。
20世纪初，开始对半导体材料进行研究。50年代，制备出锗单晶，后又制备出硅单晶和化合物半导体等，使电子技术领域由电子管发展到晶体管、集成电路、大规模和超大规模集成电路。半导体材料的应用和发展，使人类社会进入了信息时代。
旧石器→新石器→青铜器→铁器，材料在人类社会发展的历史进程中具有极其重要的作用，材料的发展推动了社会的进步与发展。
　材料的导电性
不同材料具有不同的性质，根据材料的性质可以将材料划分为不同的种类。你知道根据材料的导电性可以将材料划分为哪几类吗？你知道怎么区分导体与绝缘体吗？
【实验器材】电源、灯泡、导线、带导线的金属夹、待测材料(如硬币、铅笔芯、橡皮擦、塑料尺等)。
【实验步骤】按如图所示连接电路，分别在金属夹两端接入待测材料，闭合开关，观察灯泡是否发光，判断待测材料是导体还是绝缘体。
根据材料的导电性能，材料可分为导体、半导体和绝缘体三大类。(1)导体：容易导电的物体；(2)绝缘体：不容易导电的物体；(3)半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物体。常见半导体有硅、锗、砷化镓、碳化硅等；(4)导体与绝缘体并没有绝对界限，绝缘体在一定条件下可以变成导体。
　开发新材料
为了制造物美价廉、性能更好的物品，人们正不断地研究性能更好、更有价值的新材料。你知道哪些新材料？这些新材料有哪些性质？
同学们交流讨论上述问题，并归纳新材料的特性。
多媒体展示图片：超导磁浮现象、碳纳米管。
　
(1)超导材料：①超导材料是一种电阻为零的材料；温度降到某一数值时，电阻值突然变为零的现象叫超导现象；②特征：超导材料在超低温下具有超导磁浮现象和零电阻性；③应用：能源方面实现远距离、大功率输电；交通运输方面实现交通工具的无摩擦运行。
(2)纳米材料：①纳米材料统指合成材料的基本单元大小限制在1～100 nm范围的材料。②特性：特殊的力学性质、热学性质、光学性质和磁学性质等。③应用：大大提高材料的强度、硬度，降低烧结温度，提高材料的磁性等。
第三节　材料的开发和利用
完成本课时对应练习。
本节课容量不大，但都是科技前沿知识，要应用开放式教学方法，让学生能活学活用，即应用讨论交流、上网搜集资料等教学手段，培养学生搜集信息、交流合作的能力。通过实验探究判断导体和绝缘体，让学生初步认识到科学研究方法的重要性，学习从简单的实验中归纳简单的科学规律，养成将科学服务于人类的意识，努力成长为创新型人才。

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