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2019-2020年九年級物理 《19.1 我們周圍的材料》教學設計 滬科版 教學目標 1．知識與技能 知道材料的分類，知道不同材料具有不同的物理性質(zhì)． 2．過程與方法 通過實驗體驗不同物質(zhì)具有不同的物理性質(zhì)． 3．情感、態(tài)度與價值觀 了解材料在人類發(fā)展的歷史進程中的作用；認識到合理利用資源，有效保護環(huán)境的重要性． 教學準備 實驗器材：鋼釘、 空心豎直管、堅硬底座、自選若干待測材料，如肥皂、橡皮泥、塑料、鋁片、瓷片等 教學設計 說明 教師活動 學生活動 引入 第一節(jié) 我們周圍的材料 材料的分類 材料的物理性質(zhì) 材料的物理性質(zhì) 材料與社會發(fā)展 小結(jié) 作業(yè) 當今我們的生活中，可以說物質(zhì)極大豐富，我們周圍大大小小的物品都是由各種材料制成的。板題 探究：你周圍有哪些物品？是由什么材料制成的？ 小結(jié)，進行鼓勵性評價。 讓學生閱讀“形形色色的材料”，指出材料的分類及各種材料的特點及應用。 板書材料的分類。 說明 材料的分類方法很多．可以從應用性、導電性、導熱性等方面分類． 練習1：根據(jù)材料不同的特點將下列材料分類．（銅、陶瓷、半導體、鋼、棉花、橡膠、鋼筋混凝土、白紙、玻璃鋼．） 材料的物理性質(zhì)包括：導熱性、導電性、磁性、密度、比熱容、彈性、硬度、延展性、透光性、狀態(tài)等 1、 什么是彈性？讓學生讀P151最后一段，思考回答。 補充有關彈性的說明 練習2 彈簧門在推開以后能自己關閉，如圖所示，從能的轉(zhuǎn)化來說明這一現(xiàn)象. 2、 材料有軟有硬。較硬的材料能使較軟的材料產(chǎn)生凹陷、劃痕，或切削，磨損較軟的材料。什么是硬度？讓學生讀P152 思考回答 在科學研究和生產(chǎn)實際中常用莫氏硬度來評價材料的堅硬程度。 實驗探究——材料的硬度 實驗裝置如圖，自選若干待測材料如肥皂、 橡皮泥、塑料、鋁片、瓷片等，將被測材料置于一個空心豎直管的底部，從管的頂部釋放一鋼釘，鋼釘作用在該材料上會產(chǎn)生一個小小的凹痕。從凹痕的大小和深度，判斷材料的硬度并排序。 說明：比較物質(zhì)的硬度最簡單的方法就是相互“較量” 3、具有延展性的材料可以鍛打成片、拉成絲；不具有延展性的材料在外力作用下容易破碎、斷裂． 說明 ①大部分金屬都具有延展性．常見的玻璃、陶瓷等材料不具有延展性． ②實際應用中需要改變物體的形狀，則應選用延展性好的材料． 練習3 如右圖所示物體中，利用材料的延展性制成的是() 分析：鐵門、金屬容器靠鍛打等方式構(gòu)成不同形狀．因此，本題中只有鐵器利用了材料的延展性． 答案 B 依據(jù)課本P153交流與討論欄目，組織學生交流與討論： 讓學生閱讀“材料與社會的發(fā)展”后思考： ①材料與社會發(fā)展的關系？ ②我國在材料發(fā)展的歷史中有何重要貢獻？③材料的發(fā)展與資源浪費和環(huán)境污染問題． 對照板書，讓學生總結(jié)鞏固 課內(nèi)完成：見附頁“當堂訓練題”，并進行回饋矯正 課后思考：課本P155頁1、2 探究：身邊的物品及材料 如：文具盒、鋼筆、鉛筆、圓珠筆、課本、桌凳、黑板、墻壁、門窗、粉筆、電線、燈具…… 進行交流討論。 閱讀“形形色色的材料”，知道 根據(jù)材料不同的特點，材料可分為金屬、無機非金屬、有機高分子材料及復合材料．各種材料的特點及應用 答案 金屬：銅、鋼；無機非金屬：陶瓷、半導體；有機高分子材料：棉花、橡膠、白紙；復合材料：鋼筋混凝土、玻璃鋼 讀P151最后一段，思考回答 材料受力會產(chǎn)生拉長、壓縮或彎曲等形變，除去外力后材料又自動回復原狀，這就是彈性． 筆記有關彈性的補充說明 ①材料的彈性是有限度的，在彈性限度內(nèi)，彈簧的伸長與所受拉力成正比．②彈性具有減震作用.③ 彈性物體可以儲存能量，發(fā)生彈性形變的物體具有彈性勢能 答案 推門時，使彈簧發(fā)生彈性形變，具有彈性勢能；松開手后，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為門的動能，使門關上 讀書后明確：硬度就是描述材料堅硬程度，即阻止其被刮破、刮傷或產(chǎn)生凹陷能力的物理量。 探究結(jié)論：由軟 到硬的順序是：橡皮泥、肥皂、塑料、鋁片、 瓷片 探究實踐：探究你身邊的物品的硬度，說出你的實驗方法。 閱讀課文P153延展性部分，知道具有延展性的材料和不具有延展性的材料的特點。 列舉生活中一些物品所用材料的名稱，討論其物理性能與用途 閱讀“材料與社會的發(fā)展”，思考老師提出的問題。（社會的發(fā)展帶動了材料的研究和開發(fā)；新材料的出現(xiàn)又促進了社會的發(fā)展．合理地利用資源，有效地保護環(huán)境是每個人應盡的義務） 對照板書，總結(jié)鞏固 課內(nèi)完成“當堂訓練題 ” 金屬 無機非金屬 有機高分子材料復合材料 19—1 我們周圍的材料 一、材料的分類 二、材料的物理性質(zhì) 材料的物理性質(zhì)包括：導熱性、導電性、磁性、密度、比熱容、彈性、硬度、延展性、透光性、狀態(tài)等 三、材料與社會發(fā)展 當堂訓練題 1．下列關于材料的說法正確的是（ ） A所有的金屬都是結(jié)構(gòu)材料 B非金屬材料均屬無機非金屬材料 C鋼既是金屬材料又是結(jié)構(gòu)材料 D任意兩種材料組成的材料是復合材料 2．下列物體中，利用材料導電特性的是（ ） A鐵門B內(nèi)燃機的散熱金屬片 C燈泡內(nèi)的鎢絲D電飯煲的金屬鍋 3．下列物理過程中，防止材料導熱的事例是（ ） A飲具選用金屬B．暖氣管道外的塑料包層 C電磁鐵的芯選用鐵 D內(nèi)燃機的冷卻液選用水 4．根據(jù)圖寫出物質(zhì)的屬性． (a) ；(b) ；(c) ；(d) 5．請你設計一種實驗方法，比較圖中各種物品的物質(zhì)的硬度． 6．鋼鐵、鋁合金、塑料、玻璃是幾種常見物質(zhì)． (1)制造機器一般選用； (2)制造電器設備的外殼一般選用 ； (3)制造飛機多選用 ； (4)制造一般的家具多選用； 7．請參照圖示，將一雙竹筷和一把不銹鋼湯匙一起浸在熱水中，數(shù)秒后，兩只手摸到筷子和湯匙的冷 熱感覺有什么不同，為什么? 8．現(xiàn)在人們上街購物或買菜，商家都將物品用塑料袋包裝．請你就這個問題從正反兩個方面說明．日常生活中類似的事例還有哪些?我們在這些事情上應該注意些什么? 教學反思： 教學參考 莫氏硬度標 在科學研究和生產(chǎn)實際中常用莫氏硬度來評價材料的堅硬程度。1882年德國礦物學家穆爾列出10種礦物作為硬度標準。其中，鉆石的硬度最高，滑石最低。10種礦物的硬度從高至低依次排列如下： 鉆石10、金9、水晶8、石英7、正長石6、磷灰石5、氟石4、方解石3、石膏2、滑石1。 納米技術 隨著素質(zhì)教育的深入開展，課程趨于綜合，各學科知識相互滲透，學生可能提出教科書外的關于現(xiàn)代科學技術方面的問題?，F(xiàn)對問題簡介如下(供參考)。 什么叫納米技術? 納米是一個長度的單位，即lnm是lm的十億分之一(1nm＝10-9m)。納米技術就是將物質(zhì)通過復雜的納米機器制成納米級粉體，以0.1～100nm的范圍為研究對象的前沿科學。納米科技，象征著人類對世界的認識和改造能力進入一個新的層次，為人類揭示了一個可見的原子、分子世界。它能直接利用原子和分子制成具有特定功能的產(chǎn)品。 物質(zhì)達到納米顆粒時，它的理化性質(zhì)都有所變化，具有一些奇異和反常的性質(zhì)。如塊狀金的熔點是10640C，而制成納米的超細顆粒后，熔點只有330C；銅到了納米級就不導電；而絕緣的二氧化硅在20nm時卻開始導電；通過納米技術，陶瓷可以變得有韌性；通常在高溫下才能燒結(jié)的材料，通過納米技術在低溫下就能燒結(jié)，而且能將不易互熔的金屬冶煉成新的合金。 納米顆粒具有優(yōu)異的光、力、電、熱、磁性質(zhì)，應用前景極為廣泛。諸如現(xiàn)在有納米電子學、納米微生學、納米機械學、納米化學、納米天文地質(zhì)學等。預計納米技術將超過計算器工業(yè)，成為未來信息技術時代的核心。到那時，納米電子學將用量子組件代替微電子器，巨型計算機可以裝入口袋里；通過納米技術，將現(xiàn)在幾噸重的衛(wèi)星可以制成幾克的衛(wèi)星；微型機器人可進入人體血管進行工作。英特爾公司今年已制造出30nm的量子半導體管。納米技術將使人類進一步掌握物質(zhì)的規(guī)律，掌握改造微觀世界的武器。 2000年10月29日，中國科學院納米技術科學研究中心成立，進行納米基礎理論與應用開發(fā)的研究。 與物理學知識相關的環(huán)境污染現(xiàn)象 物理學作為自然基礎科學之一，對推動社會發(fā)展有著巨大的作用。歷史上許多與物理學直接有關的重要技術發(fā)明，推動了人類社會的發(fā)展。但事物的發(fā)展一般具有兩面性，這些重要的科技發(fā)明對環(huán)境也產(chǎn)生了重大的影響。如18世紀中葉，歷史上第一輛蒸汽機車的發(fā)明就得益于熱學的研究發(fā)展。蒸汽機的使用，促進了手工生產(chǎn)向機械化大生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變，并使陸上和海上較大規(guī)模的長途運輸成為可能，這大大推動了社會的發(fā)展。但同時也將能源的開采及利用所造成的環(huán)境問題擺在了世人的面前。再如，科技發(fā)展所生產(chǎn)出的電視、電話、計算機、空調(diào)、電傳等電器，給人類社會生活帶來了極大的便利，大大縮短了人們的空間距離，使很多復雜的事物變得簡單。但同時電器設備也成為新的、隱性的污染，讓人擔憂。據(jù)科學家們分析，各種電子設備和產(chǎn)品在使用過程中，都會不同程度地釋放出波長不一、頻率各異的電磁波，這些電磁波縱橫交織，相互輻射，彼此干擾，雜亂無章。這些電磁雜波在建筑物有限的空內(nèi)充斥著、散射著，構(gòu)成人們看不見、摸不著，但具有傷害力的“電子霧”，人們形象地稱它為現(xiàn)代“隱形殺手”。長時間處在電子霧污染的環(huán)境中，人的神經(jīng)系統(tǒng)會受到干擾，引起人體生物鐘紊亂，人類長期形成的生理規(guī)律遭到嚴重的破壞，導致人體的免疫功能受損，抵抗力下降，從而誘發(fā)頭昏，無力，缺乏食欲，失眠或嗜睡等病狀。國外曾報導過這樣的事實：生活在電視發(fā)射塔附近的居民，得癌癥的比率遠遠高于其它地方。研究發(fā)現(xiàn)，這些居民的其它生活、工作環(huán)境與別的居民相近，唯一不同的是受到了太多的電子霧輻射。此外，諸如光污染、溫室效應、噪音污染、放射性污染等都與物理學有直接或間接的聯(lián)系。 正因為環(huán)境污染與物理知識有密切的聯(lián)系，我們在指導學生學習物理知識引導學生掌握研究思想方法、培養(yǎng)學生各種能力的同時，還必須適時適地的滲透環(huán)境教育介紹基礎性的環(huán)境治理和保護的物理原理、技術工藝等知識，培養(yǎng)學生的環(huán)境意識。如： ①介紹有關環(huán)境問題 利用課堂這一教育主陣地，結(jié)合相關的物理知識點，在教學中引入一些環(huán)境污染問題，讓學生了解到生產(chǎn)、生活中一些環(huán)境污染的形成、特征及危害，引導學生去建立環(huán)境保護的意識。如學習熱學內(nèi)容時，可向?qū)W生介紹“城市熱島”、“溫室效應”現(xiàn)象及形成原因。學習光學時，跟學生談談“光化學煙霧”等光污染方面的知識。讓學生確確實實感受到污染與生產(chǎn)生活同在，人類必須加強環(huán)境保護、環(huán)境治理工作。 ②指導學生觀察、思考環(huán)境污染的問題 為促進學生環(huán)境意識的培養(yǎng)，在學生對有關物理知識和環(huán)境問題有了初步了解的基礎上，可充分發(fā)揮學生的學習主體地位，讓學生利用課余去觀察、發(fā)現(xiàn)、思考一些環(huán)境問題。教師可以布置像《光的污染的現(xiàn)象、成因及防治》、《天衣有洞，臭氧層亮起紅燈》、《人和噪聲》等課外小論文，給學生較為充分的時間去準備，并作為課外實踐活動在班級進行交流，評選優(yōu)秀的論文向上推薦到?？颦h(huán)保報刊發(fā)表。這樣能較好地調(diào)動學生的積極性和主動性。 《中國21世紀議程》在教育與可持續(xù)發(fā)展能力建設這一章中指出：“發(fā)展中小學義務教育和廣泛進行環(huán)境保護教育，提高全民族的環(huán)境保護意識……這些工作為中國可持續(xù)發(fā)展能力建設奠定了堅實的基礎。”在中學物理教學中滲透環(huán)境教育，在課外活動中引導學生去關注環(huán)境，并以一些小發(fā)明、小制作類的實踐活動去培養(yǎng)學生的環(huán)境意識，增強環(huán)境保護的責任感和參與環(huán)保的能力，環(huán)境教育也是素質(zhì)教育的一個方面，相信隨著社會對環(huán)境問題的日益重視，我們廣大物理教育工作者也將在環(huán)境教育方面做得更出色。 漫談廢舊電池 電池與人們?nèi)粘Ｉ钣兄芮械年P系，隨著科學技術的不斷進步，人們生活水平的不斷提高，對各種電池的需求量也越來越大。由于電池中一般含有對環(huán)境有較大危害的物質(zhì)如汞、鎘等元素。因而，隨意亂扔廢舊電池將給環(huán)境帶來較大的危害。因此，廢舊電池的回收及處置辦法，應成為環(huán)境保護工作的一個重要課題。 ①廢舊電池的危害及特點 日常生活中使用的電池，根據(jù)其使用方式可分為一次電池和二次電池。一次電池為用完即廢棄的電池，如手電筒用的普通干電池，石英表用的鈕扣電池。二次電池在其電能釋放后，可通過充電，反復多次使用，如手機電池，各類可充電電池。若按電池的重要組成元素來分，常將電池分為堿錳電池、鎳鎘電池、鋰電池、氫鎳電池等。從環(huán)保的角度可將電池分為環(huán)保電池和非環(huán)保電池，環(huán)保型電池主要是指無汞堿錳電池、可充電鎳氫電池等不含汞、鎘的有利于環(huán)保的電池。 日常生活中的電池，由于其低質(zhì)易耗、體積小、無直觀危害和直接的環(huán)境污染等原因，因而不易引起人們的注意。電池用完后，人們習以為常地隨手棄之，使廢舊電池撒落自然界的各個角落。殊不知，這些看起來并不起眼的電池，由于含汞、鎘污染環(huán)境的物質(zhì)，當其撒落在自然界后，隨著外層金屬的銹蝕，汞、鎘等有害物質(zhì)就會慢慢地從電池中溢出，進入土壤，或經(jīng)過雨水的沖淋進入河流，進入地下水；當垃圾焚燒時，垃圾中廢舊電池內(nèi)所含的汞便會以汞蒸氣的形式進入大氣。據(jù)測試，一粒鈕扣電池中所含的汞，可使6X105L水受污染，一節(jié)一號電池爛在地里，可使lm2的土地失去農(nóng)用價值。進入土壤中的汞、鎘等可通過植物的吸收，通過動物的呼吸，通過引水，通過食物鏈，間接或直接進入人體，井在人體內(nèi)長期蓄積、難以排除，損害神經(jīng)系統(tǒng)、造血功能、腎臟和骨骼等。隨意亂扔廢舊電池將給環(huán)境留下潛在的、長期的污染，故電池業(yè)對環(huán)境危害的特點是：“體積小，危害大，集中生產(chǎn)，分散污染，短時使用，長期危害?！? ②電池元素對人體健康的影響 鎬 鎘對生物機體的毒性很大，人體的鎘中毒主要是通過消化道和呼吸道攝取被鎘污染的水、食物和空氣而引起的。日本發(fā)現(xiàn)某些地區(qū)由于長期食用被污染的、含鎘量很高的米和水而發(fā)生骨痛病，主要病變?yōu)楣擒浕?，疼痛始于下肢，后遍及全身直至臥床不起。鎘對人體組織和器官的毒害是多方面的，能引起肺氣腫、高血壓、神經(jīng)痛、骨質(zhì)松軟、骨折、腎炎和內(nèi)分泌失調(diào)等病癥。有關報導指出，男性前列腺患者也與人體攝入過量鎘有關。 鎘對土壤的污染途徑主要有兩個：一是工業(yè)廢氣中鎘擴散沉降累積于土壤之中；二是用含鎘廢水灌溉農(nóng)田，致使土壤受到嚴重污染。如果人長期食用這種含鎘的米等，便會發(fā)生骨痛病。日本的富山事件就是由于長期食用這種含鎘量高的稻米引起的中毒。食用含鎘量高的魚、蝦、蟹類、海帶、蛤蜊(對鎘有很強富集作用)也同樣可能引起人體中毒。鎘也可影響水的色、嗅、味。當水中鎘的濃度為o．1mg/L時，可抑制水體的自凈作用；大于2mg／L時，水出現(xiàn)混濁；大于25mg／L時，水有澀味。 鉻 酸鹽粉塵及鉻酸霧可引起鼻中隔穿孔，部分長期接觸者有頭痛、消瘦、消化功能紊亂及胃腸道潰瘍、輕度胃損傷等癥狀。鉻的致癌問題越來越引起注意，煉鉻鐵工人肺癌發(fā)病率較其它職業(yè)的人高。 鎳 通常從飲食中攝入，被認為可誘發(fā)肺癌和鼻竇癌。國外曾報導，鎳引起的肺癌平均發(fā)病工齡為27年。鎳中毒主要引起呼吸系統(tǒng)損害，嚴重者神志模糊或昏迷，并發(fā)心肌損害。 汞 具有脂溶性?？赏ㄟ^血腦屏障進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)。汞分布于各組織器官，早期主要分布于肝臟，進入體內(nèi)第二周后85％一90％存于腎臟。慢性汞中毒的主要癥狀為易興奮癥、震顫、口腔炎，輕度中毒有神經(jīng)衰弱綜合征、植物神經(jīng)功能紊亂，以及急躁、易怒、好哭等；重度中毒時發(fā)生明顯的性格改變、情感障礙、智力減退。1953年，震驚世界的日本九州島熊本縣水俁鎮(zhèn)的“水俁病”，是由于氮肥生產(chǎn)中采用氯化汞和硫酸作催化劑，含甲基汞的廢水、廢渣排入水體，甲基汞被魚吃后在體內(nèi)富集，人們吃了富含汞的魚引起中毒?；颊呖邶X不清、聽覺失靈、視覺縮小，有的神經(jīng)錯亂，手指震顫，有的瘋狂、痙攣、驚厥、身體像弓一樣彎曲。受害的貓竟發(fā)瘋似的跳海自殺。這一事件中有1000多人受害，283人發(fā)病，50多人死亡。在巴西亞馬孫河，淘金者用汞分離從泥沙中淘出的金。由于方法簡陋，使汞大量泄漏到河中，在過去的15年中，淘金者已把xxt的汞傾倒在亞馬孫河，河里的汞也像水俁鎮(zhèn)那樣開始向兩岸的居民侵蝕，“水俁病”已不再是日本的特產(chǎn)。 鉛 主要是通過食物、飲料和大氣攝入的。美國研究認為，人體血鉛濃度增加，對人體健康的嚴重不利影響也相應增加。因為鉛不易被排泄，所以它會影響腎、肝、神經(jīng)系統(tǒng)和造血器官。從增高血壓(在中年人中增加心臟病發(fā)作的危險)、干擾腎功能和生殖功能，一直到不可逆轉(zhuǎn)地損傷大腦。高血鉛會使兒童出現(xiàn)行為問題、低智商和精力難以集中。鉛是人類最早發(fā)現(xiàn)并予以應用的金屬之一。古羅馬貴族、富豪用鉛管導水，用鉛制器皿作盛器，結(jié)果大量鉛進入人體，引起中毒，導致羅馬帝國的中途衰亡。當人體撮入多量鉛后，主要效應與四個組織系統(tǒng)相關：血液、神經(jīng)、腸胃和腎。急性鉛中毒通常表現(xiàn)為腸胃效應，在劇烈的爆發(fā)性腹痛后，出現(xiàn)厭食、消化不良和便泌。鉛中毒后對中樞神經(jīng)系統(tǒng)和周圍神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。 錳 為人體必需的微量元素，但吸收過量則引起中毒，錳可以經(jīng)呼吸道進入，也可經(jīng)消化道進入，吸入過量的錳可在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)蓄積。其排出較其它器官為慢。錳的天然風化每年3.8107t，從河流流向海洋輸送量為3106t，全世界錳的開采量每年達2．46108t，大于自然循環(huán)，人為排入環(huán)境中的錳會造成水污染。當水中含量為0.1510-6時，水即混濁；達0.510-6時，水有金屬味，各種錳的化合物都會造成水產(chǎn)品有味道。二氧化錳可使水染成紅色；吸附在工業(yè)品上，會產(chǎn)生難看的斑點。錳還能造成中毒，受錳污染的土壤，曾經(jīng)使棉花、花生等農(nóng)作物中毒。 ⑧廢舊電池回收的意義 廢舊電池的回收，看起來似乎是一件小事，但卻有著兩個意義：一是資源的回收利用，變廢為寶；二是防止環(huán)境污染，減輕環(huán)境負擔。廢舊電池中的有色金屬是寶貴的自然資源，處理100t廢舊電池能獲得25t鋅，5t錳，17t鋼皮。廢舊電池回收后，通過回收工業(yè)，對其有害成分進入集中回收或無害化處理，廢舊電池的有效回收及處理符合國家城市生活垃圾處理及污染防治技術政策，即“減量化，資源化，無害化”原則，是解決電池環(huán)境污染問題的有效途徑。