/ 让教学更有效 高效备课 | 物理学科 《21.3跨学科：材料的利用与开发》教学设计 课题 3.跨学科：材料的利用与开发 单元 21 学科 物理 年级 九 教材分析 本节内容位于《第二十一章 能源、材料与社会》的第三节，是连接物理知识与现实生活、科技前沿的重要桥梁。教材通过“人类早期对材料的利用”“导电性材料的利用与开发”“开发新材料”三个层次，系统呈现了材料发展史与现代科技中新型材料的应用。内容涵盖天然材料与人造材料的区分、导体、半导体、绝缘体的分类及特性、超导现象与纳米材料的突破性应用，以及气凝胶等跨学科材料的前沿成果，体现了“科学—技术—社会”一体化的课程理念。 2022新课标要求 结合2022版初中物理新课标内容，其对跨学科材料的利用与开发的具体要求：1.贴合固定主题框架：要围绕“物理学与日常生活”“物理学与工程实践”“物理学与社会发展”3个二级主题及下设的9个三级主题。2.聚焦多学科融合：打破学科壁垒，关联多学科知识。能结合实例了解一些新材料的特点及其应用，了解半导体、超导体、纳米材料等的主要特点。3.立足真实实践场景：材料要紧扣生活实际、工程应用和社会热点。 学习目标与核心素养 1.物理观念了解人类对材料的利用历史过程，了解历史上不同材料的利用对人类文明进程的影响。2.科学思维能从材料的导电性区分导体、绝缘体以及半导体材料，能知道超导材料和纳米材料的特殊性能。3.科学探究与创新完成开放性实验（自己设计实验电路，探究半导体二极管的单向导电性），自主规划实验步骤、分析数据并优化方案。4.科学态度与责任21世纪教育网独家资源通过讨论，培养探究新材料、保护环境的社会责任感。学习科学家的科研故事，弘扬科学精神，增强对科技推动社会发展的认同。 学情分析 九年级学生已掌握基本电路知识和物质结构初步概念，具备一定的实验操作能力与逻辑思维水平。他们对“手机为何能运行”“高铁如何悬浮”等生活现象充满好奇，但对半导体、超导、纳米等抽象概念理解较难。部分学生存在“材料=金属”的刻板印象，缺乏对非金属材料、功能材料的认知。教学中需借助实物观察、实验探究、多媒体展示等方式，将抽象原理具象化，激发学习兴趣，培养科学态度与创新意识。 重点 1.材料的导电性能分类及其实际应用。2.半导体二极管的单向导电特性与实验探究。 难点 1.理解超导材料零电阻与磁悬浮现象背后的物理机制。2.从微观尺度理解纳米材料特殊性能的成因及其跨学科价值。 材料准备 半电源 灯泡 开关 导线 接线板 接线柱 半导体二极管 超导磁悬浮演示等视频 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 情境导入超导磁浮现象科学技术的发展离不开材料的开发，科学技术的进步伴随着新材料的出现。那么，材料在人类社会发展中，开发和利用情况又是怎样的呢？ 观看图片超导磁浮现象 引起学生学习的兴趣，引出主题：材料的利用与开发 讲授新课 一、人类早期对材料的利用1.天然材料和人造材料21世纪教育网独家资源（1）天然材料：把直接取自自然界的材料称为天然材料，如木材、棉花和陶土等；（2）人造材料：由人工合成的材料称为人造材料，如塑料与合金等。 塑料树脂 合金2.石器时代、青铜时代和钢铁材料时代（1）石器时代100多万年前，原始人把不同性能的天然材料制成工具或生活用品。原始人制造的工具（2）青铜时代三星堆的文物21世纪教育网独家资源三星堆遗址出土的青铜面具，距今已有3000余年的历史，通过在冶炼铜时加入少量的锡，人们获得了比纯铜更坚硬、密度更小、强度更高的青铜。（3）钢铁材料时代铁的利用为人类大规模制造机器提供了材料基础，开创了人类历史的又一个新纪元。以铁为主发展出的高性能钢铁材料，如今已经成为材料家族的主体。二、导电性材 ... ...
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