1、20.3 材料的开发和利用知识目标：了解材料与社会发展的关系。 知道导体、 半导体 和绝缘体的导电特点，了解它们在社会生活及科技中的应用。了解超 导材料的特点，及 超导材料 对人类生活和社会发展可能带来的影响。了解纳米材料的应用和发展前景。能力目标：在探究过程中，培养学生的观察能力、分类能力、实验设计能力、分析推理能力和表达信息的能力。教学重点：导体、半导体、绝缘体、半导体的导电特性，超导材料和纳米材料的特点。教学难点：半导体二极管的单向导电性、超导材料和纳米材料的应用。来源:学优高考网教学方法：观察法、分析法、实验法、讨论法、推理法。教学用具：能组成电路的一般元件，如干电池、导线、开关，常见
2、的导体和绝缘体，如塑料、陶瓷、铁钉、铅等，半导体二极管和三极管。教学过程情景导入以色列科学家目前正在研制一种机器人，这种机器人自动且不间断地在身体内“巡逻” ，如图所示，锁定病灶后它们就会自动释放所携带的药物，遇到治疗不了的疾病，它们就会把疾病信号通过计算机传给医生，以使医生作出精确诊断。这种机器人将由什么材料制成呢？新课教学一、材料与社会我们周围的物品很多，这些物品各是由什么材料制成的呢？人类社会的发展与人们对材料的认识、开发和利用密切相关。来源:学优高考网 gkstk材料的发展为科学技术的发展提供了物质基础。说明：根据材料的不断进化，人们把人类活动的历史长河，划分为旧石器时代、新石器时代、
3、陶器时代、青铜器时代、铁器时代、钢铁时代、塑料时代、合金时代、复合材料时代等。二、材料的导电性实验探究（1）如图，在 A、 B 两个夹子之间分别接入硬币、铅笔芯、橡皮、塑料尺，观察小灯泡的发光情况。实验结论：能使灯泡发光的物体是硬币、铅笔芯，不能使小灯泡发光的物体是橡皮、塑料尺。（2）找一只晶体二极管：取一个灯泡和它连接成如图（a）所示的电路，闭合开关，观察灯泡发光情况；把电池的正、负极互相调换后，连接成如图（b）所示的电路，闭合开关，观察灯泡发光情况。实验结论：图（a）中，灯泡发光，电池的正、负极调换后，灯泡就不发光了。说明晶体二极管具有单向导电性。1.材料的分类：根据材料的导电性能，材料可
4、分为导体、半导体及绝缘体三大类。2.导电性能的强弱：材料的导电性能是由材料内部电子的运动状况决定的。金属导体的电阻较小，绝缘体的电阻很大，半导体的导电性能介于导体与绝缘体之间，具有一些特殊的物理性质。3.半导体的独特功能：半导体二极管具有单向导电性，即仅允许电流由一个方向通过元件。说明：（1）导体和绝缘体之间并没有绝对的界限，在一定的条件下，它们之间可以相互转化。（2）二极管的“+” 、 “-”极如图所示，电流只有从二极管的“+”极流入， “-”极流出，二极管才能发光，否则二极管开路。三、开发新材料为了制造物美价廉、性能更好的物品，人们正不断研究性能更好、更容易制造的材料，这样的材料应具备什么
5、样的功能呢？1.超导材料：特点：超导材料是一种电阻为零的材料；发现：1911 年由荷兰物理学家昂内斯发现；特异性能：零电阻特性和超导磁浮现象；应用：远距离大功率输电和实现交通工具的无摩擦运行。2.纳米材料：大小：纳米材料统指合成材料的基本单元大小限制在 1100nm 范围的材料；性能：纳米材料除了其基本单元尺度小以外，在力、热、声、光、电、磁等方面还表现出许多特殊的性能，如它可以大大提高材料的强度和硬度，降低烧结温度，提高材料的磁性等。说明：（1）超导临界温度：超导材料的电阻变为零时的温度叫做这种超导材料的超导转变温度或超导临界温度，用 Tc表示。超导材料的温度低于 Tc时具有超导性，高于 T
6、c时失去超导性。目前，超导材料还只应用在科学实验和高新技术中，这是因为一般的金属和合金的超导临界温度都比较低。（2）纳米材料的应用前景：纳米技术就是将物质通过复杂的纳米机器制成纳米级粉体，以1100nm 的范围为研究对象的前沿科学。纳米科技，象征着人类对世界的认识和改造能力进入一个新的层次，为人类揭示了一个可见的原子、分子世界，它能直接利用原子和分子制成具有特定功能的产品。科学工作者正在通过分子或原子的操纵，实现心中的理想。来源:gkstk.Com课堂小结达标反馈1.人们常把集成电路称为微电子器件，这个“微”字不只是微小的意思，在物理学中微电子器件是指芯片中的电路线宽在 1m 左右。目前，世界
7、上最先进的芯片的线宽已经降到 0.3m。数年后，有可能降到 0.05m，即 nm，合 m。现在科学家们正在研究纳米范围的纳电子器件，它标志着 21 世纪上半叶，信息技术将从微电子时代发展到纳电子时代。2.小东在安装如图所示的电路装置时，发现导线不够长他用下列哪个物体将 A、 B 两点连接后，按下开关，灯泡却始终无法发亮（ ）A塑料直尺 B石墨圆棒 C钢制刀叉 D 银质筷子3.超导现象是指某些物质在温度很低时电阻变为零的现象。如果某种超导材料能应用于实际，最适合用来制作（ ）A.保险丝 B.电炉丝C.电动机线圈 D.变阻器的电阻丝4.如图甲是将二极管两次接入电路中的实验电路图。来源:学优高考网甲（1） 由(a)、(b)两图可以得出的结论：_。（2）根据(1)中结论，请你标出如图乙中二极管的正、负极。来源:学优高考网（3）如图丙所示的电路，若闭合开关 S，则电动机_会工作。（4）如果将一只二极管接入到如图丁所示的以交流发电机为电源的电路中，则通过灯泡的电流的方向_发生改变，灯泡发光时的亮度_改变。(选填“会”或“不会”)布置作业课本 P209 作业达标反馈 参考答案1.50 510-82.A3.C4.（1）二极管具有单向导电性 （2）左“” 右“” （3） M 2 （4）不会 会课本 P210211 本章练习
