2020-2021学年第二章 物质世界的尺度、质量和密度四 新材料及其应用教学设计

这是一份2020-2021学年第二章 物质世界的尺度、质量和密度四 新材料及其应用教学设计，共2页。教案主要包含了纳米材料，“绿色”能源，记忆合金，课堂小结等内容，欢迎下载使用。

1．初步认识纳米材料的高科技应用。
2．常识性了解“绿色”能源。
3．常识性了解记忆合金在各种领域的应用
4．通过介绍一些新材料的应用，激发学生学习物理的热情，调动学习的积极主动性。
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。
学生课前准备
学生上网查找有关纳米材料的资料，并分类总结。
教学过程
一、纳米材料
21世纪是科技高速发展的一个世纪，其主要方向之一就是新材料的研制和应用。新材料的研究是人类对物质性质的认识和应用向更深层次的进军。
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。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1～100nm，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。一些新颖的纳米材料被应用到某些产品上，产生了神奇的效果。
（投影）纳米材料的应用：
（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，就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。
教师总结：纳米材料在高科技上还有很多应用，下面就由同学们来介绍吧，请同学们将昨天老师布置的要求你们上网查找有关纳米材料的资料拿出来。
学生发言并讨论。
教师总结，并对同学们的表现给予肯定和表扬。
二、“绿色”能源
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0.534g／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，并且完全不会造成污染。
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，1m2的面积可以提供100多瓦的电力。人造卫星离不开它，家庭生活中也可以使用它。
三、记忆合金
（播放录像）：科普博览会上的神奇金属花。
同学们刚才看到的这种金属花很奇特吧，它是根据什么道理制成的呢？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，表现了它具有“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，从而导致了外型的变化。
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。
四、课堂小结
1．我们学习了纳米材料的高科技应用。
2．了解“绿色”能源和记忆合金。