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      八年級物理新材料及其應用

      時間:2021-08-12 19:27:29 教案 我要投稿

      八年級物理新材料及其應用

        教學目標

      八年級物理新材料及其應用

        1、初步認識納米材料的高科技應用。

        2、常識性了解“綠色”能源。

        3、常識性了解記憶合金在各種領域的應用

        4、通過介紹一些新材料的應用,激發(fā)學生學習物理的熱情,調動學習的積極主動性。

        教學重點

        1、初步認識納米材料的高科技應用。

        教學難點

        1、了解記憶合金的“記憶”能力。

        學生課前準備

        學生上網(wǎng)查找有關納米材料的資料,并分類總結。

        教學過程

        一、納米材料

        21世紀是科技高速發(fā)展的一個世紀,其主要方向之一就是新材料的研制和應用。新材料的研究是人類對物質性質的認識和應用向更深層次的進軍。

        我們在本章開始的時候就學習了物質的尺度,知道了納米這個單位。這個單位實在是太小了,過去我們在生活中沒有關注它,但現(xiàn)在卻成了人們談論的熱門話題。原因是人們發(fā)現(xiàn),將某些物質的尺度加工到1~100nm,它們的物理性質或者化學性質與較大尺度時比,發(fā)生了異常的變化,這就稱為納米材料。一些新穎的納米材料被應用到某些產(chǎn)品上,產(chǎn)生了神氣的效果。

        (投影)納米材料的應用:

        (1)洗衣機桶的表面上用了納米尺度的氧化硅微粒和金屬離子的組合,就具有抑制細菌生長的功能。

        (2)普通領帶的表面經(jīng)過納米方法處理后,會有很強的自潔性能,不沾水,也不沾油。

        (3)用納米陶瓷粉制成的陶瓷,具有一定的可韌性,用于制造發(fā)動機的缸體,汽車會跑的更快。

        教師總結:納米材料在高科技上還有很多應用,下面就由同學們來介紹吧,請同學們將昨天老師布置的要求你們上網(wǎng)查找有關納米材料的資料拿出來。

        學生發(fā)言并討論。

        教師總結,并對同學們的表現(xiàn)給予肯定和表揚。

        二、“綠色”能源

        人類一直在尋找各種高效和“綠色”的能源,新材料在這方面扮演了重要的角色。以電源為例,長期以來使用的干電池具有輕便的優(yōu)點,但只能使用一次,丟棄后會污染環(huán)境;鉛蓄電池能反復使用,但是又太笨重了。鋰是密度最小的金屬,只有0。534g/cm3,大約是鉛的1/20、鎳的1/16。用鋰作電極制造出的鋰離子電池,它具有體積小、質量輕、能夠多次充電,對環(huán)境污染小等特點,已經(jīng)被廣泛地應用于移動通信、小型攝像機等設備上。并且完全不會造成污染。

        我們在第一章的學習中認識了晶體,最初的光電池就是用硅的單晶體制造的,面積只能做到幾十平方厘米。近年來開發(fā)的多晶硅和非晶硅材料,能夠制造出大面積的太陽能電池,發(fā)電的效率提高、成本下降,1m3的面積可以提供100多瓦的電力。人造衛(wèi)星離不開它,家庭生活中也可以使用它。

        三、記憶合金

        (播放錄象):科普博覽會上的神奇金屬花。

        同學們剛才看到的這種金屬花很奇特吧,它是根據(jù)什么道理制成的呢?

        原來它的花瓣是用一種特殊的金屬片——記憶合金制成的.,它原本是開放的,后來被彎成合攏的,當用燈泡把它加熱到一定的溫度時,就自動恢復原狀,表現(xiàn)了它具有“記憶”能力。

        記憶合金的主要成分是鎳和鈦,它獨有的物理特性是:當溫度達到某一數(shù)值時,材料內部的晶體結構會發(fā)生變化,從而導致了外型的變化。

        現(xiàn)在已經(jīng)有多種形狀的記憶合金醫(yī)用支架,用于外科手術。還可以將記憶合金制成的彈簧安裝在熱水器的出水閥門內,當水溫超過某一溫度(例如80℃)時,彈簧自動伸長,將閥門關閉而停止出水,避免發(fā)生燙傷人的事故。

        四、課堂小結

        1、我們學習了納米材料的高科技應用。

        2、了解“綠色”能源和記憶合金。

        五、布置作業(yè)

        上網(wǎng)查找有關“綠色”能源和記憶合金的應用,并完成一篇小論文。

        補充資料

        神奇的記憶合金

        1932年,瑞典人奧蘭德在金鎘合金中首次觀察到"記憶"效應,即合金的形狀被改變之后,一旦加熱到一定的躍變溫度時,它又可以魔術般地變回到原來的形狀,人們把具有這種特殊功能的合金稱為形狀記憶合金。記憶合金的開發(fā)迄今不過20余年,但由于其在各領域的特效應用,正廣為世人所矚目,被譽為"神奇的功能材料"。

        記憶合金在航空航天領域內的應用有很多成功的范例。人造衛(wèi)星上龐大的天線可以用記憶合金制作。發(fā)射人造衛(wèi)星之前,將拋物面天線折疊起來裝進衛(wèi)星體內,火箭升空把人造衛(wèi)星送到預定軌道后,只需加溫,折疊的衛(wèi)星天線因具有“記憶”功能而自然展開,恢復拋物面形狀。

        記憶合金在臨床醫(yī)療領域內有著廣泛的應用,例如人造骨骼、傷骨固定加壓器、牙科正畸器、各類腔內支架、栓塞器、心臟修補器、血栓過濾器、介入導絲和手術縫合線等等,記憶合金在現(xiàn)代醫(yī)療中正扮演著不可替代的角色。

        記憶合金同我們的日常生活也同樣休戚相關。僅以記憶合金制成的彈簧為例,把這種彈簧放在熱水中,彈簧的長度立即伸長,再放到冷水中,它會立即恢復原狀。利用形狀記憶合金彈簧可以控制浴室水管的水溫,在熱水溫度過高時通過"記憶"功能,調節(jié)或關閉供水管道,避免燙傷。也可以制作成消防報警裝置及電器設備的保安裝置。當發(fā)生火災時,記憶合金制成的彈簧發(fā)生形變,啟動消防報警裝置,達到報警的目的。還可以把用記憶合金制成的彈簧放在暖氣的閥門內,用以保持暖房的溫度,當溫度過低或過高時,自動開啟或關閉暖氣的閥門。

        作為一類新興的功能材料,記憶合金的很多新用途正不斷被開發(fā),例如用記憶合金制作的眼鏡架,如果不小心被碰彎曲了,只要將其放在熱水中加熱,就可以恢復原狀。不久的將來,汽車的外殼也可以用記憶合金制作。如果不小心碰癟了,只要用電吹風加加溫就可恢復原狀,既省錢又省力,實在方便。

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