1、四、新材料及其应用 教学目标 (一)知识与技能 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。 (二)过程与方法 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。 (三)情感态度与价值观 通过认识和学习一些新材料,激发学生学习物理的兴趣,了解物理世界的强大。 教学重点 1、初步认识纳米材料的高科技应用。 教学难点 1、了解记忆合金的“记忆”能力。 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。
2、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 1100nm,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 了神气的效果。 (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
3、动机的缸体,汽车会 跑的更快。 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
4、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,1m3 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 (播放录象):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。