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第三节　物质的导电性
一、目标导航
[知识与技能]
能用正确的方法探测电路中的电流的大小；知道常见的导体和绝缘体；了解导体的导电能力与外界条件有关；知道金属导电原因是有自由电子；理解电阻的概念，知道电阻的单位。
[科学思考]
哪些物质能导电？哪些物质不能导电？为什么会导电呢？
[解决问题]
导体与绝缘体的概念，知道常见的一些导体和绝缘体；金属导电的原因是自由电子。
[情感和价值观]
学会实验研究的方法，体会实验是检验科学知识的重要手段。
二、要点扫描
[课标解读]
本章首先介绍电路的基本构成，电的基本概念，以及电路的几个基本量，即电流、电阻和电压。学习了这三个基本量以后再找出三个量之间的相互关系――欧姆定律。本节是继学生学了电路和电流的基本知识之后的一节。通过本堂课的学习，学生知道生活中哪些是导体，哪些是绝缘体，以及半导体，也知道导体能导电的原因，并且进一步培养了自己探究科学和实验设计与动手的能力。最后也能顺利地理解电阻的概念，知道电阻的单位。
[内容分析]
本节内容主要介绍导体、绝缘体、半导体、电阻等的概念，导体与绝缘体与外界条件的关系以及微观原理的解释。教材以实验为基础，得出导体绝缘体的概念和它们的关系，通过玻璃等个别物质着手推出一般的科学规律。从本节内容上看，是很好的培养学生探究能力的素材，教学中应突出两个内容的探究，即检测物质的导电能力的探究和导体的导电能力与外界条件有关的探究，后者可由教师演示探究，突出探究方法的教学，前者应在教师的指导下安排学生进行完全探究。本节的重点：⑴知道常见的导体和绝缘体；⑵理解电阻概念，知道电阻的单位；难点：能设计一个最简单的实验方案检测物质的导电性
[学情分析]
初二学生有一定的生活经验，能举出一些生活中的导体与绝缘体的例子，但是有些还是靠猜测的，需要实验来检验。学生不知道导体能导电的真正原因，而且这一知识是微观的无法通过实验直接看得到的，于是要借助于多媒体动画来摸拟展示。
[学法点拨]
⑴以电线的结构致疑，后进行探究物质导电能力的小组合作实验。
⑵从生活中举例，体现科学与生活紧密相联
[经验介绍]
关于导体与绝缘体，学生在玩与实验中掌握它们的概念、区别与联系，而对导电原因，学生无法直接观察得到，所以教师课前需要准备好多媒体，进行模拟演示。
三、教学文档
[课前准备]
四人一组：铜片、铝片、塑料直尺、玻璃棒、铅笔芯、食盐水、蒸馏水、硬币、粉笔等
教师：红烧玻璃实验、多媒体课件
[教学流程]
演示实验：取出一段导线，当场剖开，可看到外面的塑料外套和里面的金属丝。
问：为什么所有导线都是这样设计的？我能不能换一换，用塑料或橡胶做内导线，金属做外套？这样会有什么问题产生？
板书一：探究物质导电能力
展示：铜片、铝片、塑料直尺、玻璃棒、铅笔芯、食盐水、蒸馏水、硬币、粉笔等等。
问：根据生活经验，谁能把这些物质分分类，一类是能够导电的，另一类是不能导电的？
生：回答 [板书]
师：这是我们由生活常识得到的结论，正确与否我们得用事实来说话，动手做一做实验，验证我们的猜想。首先我们要来设计实验方案，画出它的电路图。
讨论：1、用什么方法可以显示或说明电路中有电流通过？
2、什么情况下电路中会产生电流？
生：讨论后汇报，通过生生评价来完善
师：物质的导电能力就是要检验物质能否通过电流，这就要依赖用电器显示或电流表检测出来。要设计这样的电路，还需要的器材有：导线、开关、电源及用电器（小灯泡、发光二极管或音乐卡片均可）。这些答案可引导学生得出，并训练他们把设计的实验方案用电路图的形式表达出来。
师：电路中只接电流表而不接小灯泡等其它负载是否可以？
生：回答短路的危害
小结：当被测物体是导电性能良好的导体时，电路中会因为电流过大超过电流表量程而导致电流表被烧坏。（重新强调电流表使用的规范）
小组合作实验：同时完成书P138的填空
汇报实验结果：
小结： 容易导电的物质叫导体，有金属、石墨、人体、大地和食盐水。不容易导电的物质绝缘体，橡胶、玻璃、瓷、塑料、干木头、油和干燥的空气都是绝缘体。（纯净的水机蒸馏水是不导电的，但普通水中往往溶有大量杂质，能够导电）
板书：1、导体：容易导电的物质
2、 绝缘体：不容易导电的物质
师：那么绝缘体永远不容易导电吗？
演示实验：烧红的玻璃能够导电（注意点：用酒精喷灯加热；电源电压控制在20伏左右；负载用发光二极管。）
师：请观察实验，它说明了什么？
生：观察后回答
结论：物质的导电能力不是绝对的。有些绝缘体在条件改变时会变成导体，有些导体的表面若被氧化或腐蚀后，会使它的导电能力下降。
板书：3、物质的导电能力不是绝对的
师：家庭电路中的所有导线都是用塑料或橡胶等绝缘层包裹着的目的是什么？
生：回答
师：半导体：导电能力介于导体与绝缘体之间。常见的半导体材料有硅、锗。
学生交流：在上课前要布置学生调查有关半导体的有关资料，在课堂上进行交流，使所学内容贴近当代科技，激发学习热情。
过渡：为什么金属的导电能力会比较好？
板书：二．金属导电的微观解释
多媒体展示动画：观看动画后说一说：金属的构成与导电的微观原理
生： 原子是由原子核和绕原子核高速运动的电子所构成。电子带负电，原子核带正电。金属内部原子核位置是相对固定的，但有大量能自由移动的电子，它们能从一个地方移动到另一地方，当电路中接入电源，并接通后，金属中的这些自由电子都向同一方向（由电源的负极经导线向电源的正极）移动，从而形成了电流。
板书：金属导电的原因是：具有大量的自由电子
师：拓展导体能导电的原因是：具有大量的自由电荷
师：我们已经知道有些物质容易导电叫做导体，有些物质不容易导电叫做绝缘体。那在物理上到底怎样来比较物质导电能力的强弱呢？我们就引入电阻这个概念。
三．电阻
问：导体的电阻和绝缘体的电阻大小关系如何？
小结：电阻是导体对电流的阻碍作用，导体对电流的阻碍作用越强，电阻就越大。所以，电阻越大，导体的导电能力越弱。
板书：1、电阻用R来表示
2、单位：欧姆，简称欧，符号为Ω
3、单位换算：1兆欧（MΩ）= 千欧（kΩ）= 欧（Ω）
课堂总结： 本堂课你得到了什么？
布置作业：课后练习和作业本
四、学业诊断
1、绝缘体不容易导电，这是因为 （ ） A．绝缘体中没有电子 　　　　　　　　B．绝缘体中几乎没有电子
C．绝缘体中存在大量的自由电荷　　　　D．绝缘体中自由电荷很少
分析：概念混淆：⑴自由电子与电子：电子包括自由电子和被束缚的电子；　⑵自由电子与自由电荷：自由电荷包括自由电子。
五、精彩存盘
1、如图1所示电路,把两个金属夹子夹在下面哪个物体
的两端,闭合开关后小灯泡能发光 ：（ ）
A.铁钉 B.塑料尺 C.橡皮 D.玻璃
2、如图所示的胶木盖闸刀开关中，进线座、出线座、
、 是导体，其余都是绝缘体。
3、 雨天气，手拿在雨伞柄上好还是拿在雨伞杆上好？
4、 金属导体和绝缘体的区别在于（ ）
A、金属导体中有电子，绝缘体中没有电子　
B、金属导体中的电子能自由移动，绝缘体中没有电子
C、金属导体中有大量自由电子，绝缘体中几乎没有自由电子
D、金属导体中没有自由电子，绝缘体中有自由电子
5、 兆欧（MΩ）= 千欧（kΩ）= 欧（Ω）
六、资料链接
1、半导体
我们知道，容易导电的物体称为导体，不容易导电的物体称为绝缘体．其实，导体和绝缘体之间没有绝对的界限．绝缘体并非绝对不导电，只是绝缘体的电阻率很大．在室温下，金属导体的电阻率一般约为10-8Ω·m～10-6Ω·m，绝缘体的电阻率一般约为108Ω·m～1018Ω·m．长为1m、横截面积为1×10-4m2的一段绝缘体，两端加以1V电压，通过的电流约为10-14A～10-4A．可见电流是多么微小了．
有些材料，它们的导电性能介于导体和绝缘体之间，而且电阻不随温度的增加而增加，反随温度的增加而减小，这种材料称为半导体，半导体的电阻率约为10-5Ω·m～106Ω·m．锗、硅、砷化镓、锑化铟等都是半导体材料．半导体的导电性能可以由外界条件所控制，如改变半导体的温度，使半导体受到光照，在半导体中加入其他微量杂质等，都可以使半导体的导电性能成百万倍地发生变化．这种性能是导体和绝缘体所没有的
正因为半导体具备这种特性，人们用半导体制成了热敏电阻、光敏电阻、晶体管等各种电子元件，并且发展成为集成电路．把晶体管以及电阻、电容等元件，同时制作在很小的一块半导体晶片上，并且把它们按照电子线路的要求连接起来，使之成为具有一定功能的电路，这就是集成电路．在超大规模集成电路中，在面积比小拇指的指甲还小的一块半导体晶片上可以集成上百万个电子元件．集成电路的制成开辟了微电子技术的时代．
集成电路的制成，微电子技术的发展，使电子计算机得以更新换代，由20世纪40年代约为30吨重的第一台庞大的电子计算机发展成为今天日益普及的个人计算机．个人计算机中的处理器（包括运算器和控制器）、存储器都是由大规模集成电路制成的．半导体，它在现代科学技术中发挥了重要的作用．
2、超导体
金属的电阻率随温度的降低而减小．人们发现，有些物质当温度降低到绝对零度附近时，它们的电阻率会突然减小到无法测量的程度，可以认为它们的电阻率突然变为零．这种现象叫做超导现象，能够发生超导现象的物质称为超导体．材料由正常状态转变为超导状态的温度，叫做超导材料的转变温度Tc．例如铅的转变温度Tc＝7.0K，水银的转变温度Tc＝4.2K，铝的转变温度Tc＝1.2K，镉的转变温度Tc=0.6K．
超导体的电阻率几乎为零，如果用超导体材料制成一个闭合线圈，在这个线圈里一旦激发出电流，不需要电源，电流就可以持续几十天之久而不减小，并且发热的功率很小．
在远距离输电中，在很长的输电线上白白地消耗掉大量的电能，如果使用超导输电线，将可避免电能的大量消耗．在大型的电磁铁和电机中，通过线圈的电流很强，损耗的电能很多．如果用超导材料做成线圈，耗损的功率大大降低，则可以制成强大功率的超导电磁铁和超导电机．各种电子器件如果能实现超导化．将会大大提高它们的性能．电子计算机实现超导化，将使个人计算机具有超级计算机的性能．超导体的应用具有十分诱人的前景．
超导材料的转变温度很低，要维持这样低的温度，在技术上是非常困难的．几十年来，科学家们积极进行高温超导的研究．我国的研究工作走在世界的前列，在1989年，我国科学家发现了转变温度Tc=130K的超导材料．目前在世界范围内掀起了高温超导研究的热潮，期望得到在室温下就能工作的超导材料．以便使它能有广泛的实际应用．
3、相关网站：
中国半导体信息网 http://www./
中国科学院半导体研究所 http://www.semi.ac.cn/
二十一世纪半导体制造工艺前瞻 http://www./2001/06/0006C0301.htm
中国半导体在线 http://www./ ( http: / / www. / )
超导体的发明与发展 http://fxwl./science/wlqy/029.htm
超导体飞行器 http://beijing./activities/zgcdnj/homepage/changxindian/CTZ's Web/thesis.htm
纳米材料与超导http://www.bio-/plaza/subject/nami/nami8.asp
超导体和超流体 http:///gr/lg/caodao1.htm
御虎科普视野 http:///kpsy/2001/2/2-3.htm ( http: / / / kpsy / 2001 / 2 / 2-3.htm )
身边物理 http://www./wlwy/zy1/sbwl/a015.htm ( http: / / www. / wlwy / zy1 / sbwl / a015.htm )

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