2019-2020年高中物理 《材料科技與人類文明》教案 魯科版選修3-3.doc
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2019-2020年高中物理 《材料科技與人類文明》教案 魯科版選修3-3 一、教學目標 【知識與技能】 1.知道材料的各類和用途 2.知道新材料及其應用 【過程與方法】 通過查閱材料、上網等方式了解與本部相關的液晶和廣泛應用及半導體材料和納米材料的應用。 【情感、態(tài)度與價值觀】 展望新材料帶來的廣闊前景,激發(fā)學生的學習熱情和創(chuàng)新意識,為材料的明天而努力 二、教學過程 先讓學生用10分鐘的時間閱讀本節(jié)內容。 材料通常是人們揚幡招魂各種物品所用的物質,一般指固體,每一種材料都有自己的特性,按照不同分類標準可以把材料分為不同的種類不同的材料由于特性不同,所以用作也就不同。 (一)材料的分類 1.按材料特性分為:結構材料和功能材料 2.按應用領域分為:信息材料、能源材料、建筑材料、生物材料、航空航天材料等 3.按習慣分為: (1)金屬材料,一般包括金屬與合金 (2)無機非金屬材料,主要是陶瓷和玻璃等 (3)有機高分子材料,由碳、氫、氧、氮、硅、硫等元素的有機化合物構成的材料,之所以稱為高分子,就是因為它們的相對分子質量較大。天然高分子材料有木材、棉花、羊毛、貝殼等;人工高分子材料包括塑料、合成橡膠、合成纖維、膠黏劑和涂料等。 討論:觀察生活中的物品,分析一下它們是用什么材料制造的,特點是什么? (4)復合材料,由以上幾類不同材料通過復合工藝組合成的新型材料 (二)新材料 材料科學是研究材料的制造、結構與性能三者之間相互關系的科學。 1.發(fā)生形變后幾乎能100%恢復原狀的材料稱為形狀記憶合金 形狀記憶合金“尼特隆”,是一種含鎳55%,含鈦45%的合金,這種合金的“回憶”-“變形”本領可以反復使用500萬次,在工程機械、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生等領域都得到了廣泛應用。 2.半導體材料:半導體是具有優(yōu)異特性的微電子材料,主要是硅和砷化鎵。從導電發(fā)到性能上看,其電阻率介于金屬導體和絕緣體之間。 3.力、熱、聲、光、磁等方向的某些性能會發(fā)生突變的納米材料,其顆粒在1~100nm之間的材料。 納米是長度單位,1nm = 10-9m。 4.材料、信息和能源被 當今國際社會公認為現(xiàn)代文明的三大支柱。 三、問題探究 1.納米材料有哪些奇特效應? a. 量子尺寸效應:如銀的超細微微粒在溫度為1K時,會由導體變?yōu)榻^緣體。 b. 小尺寸效應:如當材料超細微微粒的尺寸與光波波長相當或更小時,將由超導狀態(tài)變?yōu)檎顟B(tài)。 c. 表面和界面效應:如納米材料活性極高,極不穩(wěn)定,很容易與其他原子結合。 d. 宏觀量子隧道效應:如低于某一臨界溫度時,其微觀粒子的運動速度基本上與溫度無關。 2.用_________________的鉚釘,是在常溫(或工作溫度)下把鉚釘做成鉚接后的形狀;然后降溫并將兩腳拉直,使之能順利插入鉚釘孔;插入后讓溫度回升,鉚釘恢復原狀,完成鉚接。 形狀記憶合金制造 3.查閱有關資料,納米材料在力學、熱學、電學、磁學、光學、化學等方面有哪些良好性能? 力學性能:具有高強、高硬和良好的塑性; 熱學性能:超細微微粒的熔點比常規(guī)粉體低得多 電學性能:在低溫時會呈現(xiàn)電絕緣性 磁學性能:當超細微微粒的尺寸小到臨界尺寸時,常規(guī)的鐵磁性材料會轉變?yōu)樘幱陧槾判陨踔脸槾艩顟B(tài)的納米材料 光學性能:半導體材料在室溫下具有光致發(fā)光特性、光電轉換特性、介電特性和壓電特性 化學性能:具有相當高的化學活性 四、研究性學習任務 上網查找納米技術的發(fā)展。- 配套講稿:
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