21.3跨学科_材料的利用与开发--2025-2026学年沪科2024版物理九年级全册教学同步课件（26页PPT）

21.3跨学科_材料的利用与开发 第二十一章 能源、材料与社会 沪科版2024版物理九年级全册 跨学科_材料的利用与开发 教案 一、教学目标 （一）知识与技能目标 学生能够综合化学、物理、材料科学等多学科知识，阐述常见材料（金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料）的组成、结构、性能特点及制备方法。 理解材料在建筑、交通、电子、医疗等领域的应用原理，掌握材料选择与设计的基本原则，能够根据实际需求初步筛选合适的材料。 了解材料开发过程中的前沿技术与研究方向，如纳米材料制备、智能材料设计等，并能分析其对社会发展和科技进步的潜在影响。 （二）过程与方法目标 通过跨学科案例分析、小组合作探究、实验操作与实地调研，培养学生整合多学科知识解决实际材料问题的能力。 引导学生运用科学研究方法，对材料的性能、应用及开发进行系统分析，提高学生的观察能力、实验能力、数据处理能力和创新思维能力。 （三）情感态度与价值观目标 激发学生对材料科学的探索兴趣，让学生体会跨学科知识融合在材料领域的重要性和应用价值，培养学生的科学精神和创新意识。 增强学生的环保意识和可持续发展观念，认识到材料的合理利用与开发对人类社会和生态环境的深远影响，树立正确的材料观和价值观。 二、教学重难点 （一）教学重点 不同类型材料的性能特点、制备方法及其在各领域的应用。 材料选择与设计的基本原则及方法，以及材料开发中的前沿技术与应用前景。 （二）教学难点 综合多学科知识深入理解材料的微观结构与宏观性能之间的关系，以及材料在复杂应用环境中的行为机制。 引导学生从跨学科和可持续发展的角度，提出创新性的材料应用方案和开发思路。 三、教学方法 案例分析法、小组合作探究法、实验演示法、实地调研法、讲授法 四、教学过程 （一）情境导入（5 分钟） 展示一系列现代科技产品和建筑的图片，如智能手机、高铁列车、摩天大楼、航空航天器等，同时播放一段关于材料在不同领域应用的视频，视频中呈现材料从原始状态到加工成型，再到最终应用的过程。 提问引导：“同学们，在我们眼前这些令人惊叹的科技成果和宏伟建筑背后，都离不开材料的支撑。从智能手机轻薄坚固的外壳，到高铁高速运行所需的高性能合金轨道，再到航空航天器能够在极端环境下工作的特种材料，材料的性能和应用不断推动着人类社会的进步。那么，这些神奇的材料究竟是如何被开发出来的？它们在不同领域又是怎样发挥作用的呢？今天，就让我们从跨学科的视角深入探索材料的利用与开发。” （二）新课讲授 1. 材料的分类与性能特点（10 分钟） 理论讲解： 从化学学科角度，介绍材料的分类方式，将材料分为金属材料（如钢铁、铝合金等）、无机非金属材料（如陶瓷、玻璃、水泥等）、有机高分子材料（如塑料、橡胶、纤维等）和复合材料（由两种或两种以上不同性质的材料通过物理或化学方法复合而成，如碳纤维复合材料）。讲解各类材料的化学组成特点，例如金属材料由金属元素组成，具有金属键；无机非金属材料多由金属与非金属元素通过离子键或共价键结合而成；有机高分子材料则是由大量有机小分子通过聚合反应形成的高分子化合物。 结合物理学科知识，阐述不同类型材料的性能特点，如金属材料具有良好的导电性、导热性、延展性和较高的强度；无机非金属材料一般具有较高的硬度、耐高温、耐腐蚀等特性，但脆性较大；有机高分子材料具有质轻、绝缘性好、可塑性强等优点，但强度相对较低；复合材料则综合了各组成材料的优点，具有优异的综合性能。 互动活动： 组织学生进行材料性能分类小游戏，准备一些常见材料的样品（如铁片、陶瓷片、塑料片、碳纤维布等）和写有不同性能描述（如导电性好、硬度高、质轻、延展性强等）的卡片，让学 ... ...