八年级物理上册 第二章 物质世界的尺度、质量和密度 四 新材料及其应用教学实录设计（pdf）（新版）北师大版

八年级物理上册第二章物质世界的尺度、质量和密度四新材料及其应用教学实录设计（pdf）（新版）北师大版学校授课教师课时授课班级授课地点教具教材分析本章节内容选自八年级物理上册第二章“物质世界的尺度、质量和密度”，重点讲解新材料及其应用。通过学习，学生能够了解常见的新材料，如纳米材料、超导材料等，以及它们在生活中的应用。课程内容与课本紧密相关，贴近实际，有助于培养学生的科学素养和创新能力。核心素养目标1.培养学生运用科学探究方法，分析新材料特性和应用的能力。

2.增强学生对新材料在科技发展和社会生活中的重要性的认识。

3.培养学生关注科技发展，树立创新意识和可持续发展观念。教学难点与重点1.教学重点，

①理解纳米材料、超导材料等新材料的特性和应用领域。

②掌握计算密度和比较不同材料密度大小的方法。

③分析新材料在现实生活中的具体应用案例。

2.教学难点，

①纳米材料微观结构的理解及其实际应用中的复杂性问题。

②超导材料在低温条件下的特性以及其应用中的技术挑战。

③将抽象的物理概念与具体的生活实例相结合，培养学生的迁移能力。教学资源-实物教具：纳米材料模型、超导材料样品、不同密度的物质样本。

-多媒体课件：包含新材料特性和应用的PPT、视频资料。

-课程平台：学校内部教学资源库、在线学习平台。

-信息化资源：网络搜索工具、在线实验模拟软件。

-教学手段：互动式教学软件、投影仪、白板。教学流程1.导入新课（用时5分钟）

-教师展示生活中常见的材料，如塑料、金属、陶瓷等，引导学生回顾物质的种类和特性。

-提问：同学们，你们知道这些材料是如何制作的吗？它们有哪些特殊的用途？

-引出新材料的概念，介绍纳米材料、超导材料等，激发学生的学习兴趣。

2.新课讲授（用时15分钟）

-讲解纳米材料的基本概念、特性和应用，如纳米银线在抗菌材料中的应用。

-介绍超导材料的基本概念、特性和应用，如超导磁悬浮列车。

-讲解密度的概念、计算公式，通过实例演示如何计算不同物质的密度。

3.实践活动（用时10分钟）

-学生分组，每组准备不同密度的物质，如金属块、塑料块、泡沫块等。

-学生测量各物质的体积和质量，计算密度，并记录数据。

-学生比较不同物质的密度大小，讨论影响密度的因素。

4.学生小组讨论（用时10分钟）

-学生分组讨论以下问题：

①纳米材料在生活中的应用有哪些？

②超导材料在科技发展中的地位如何？

③如何从日常生活中发现新材料的应用？

-举例回答：

①纳米材料在防晒霜、防污布、智能传感器等领域有广泛应用。

②超导材料在电力传输、磁悬浮列车、医学成像等领域具有重要作用。

③从新型建筑材料、智能穿戴设备、生物医疗材料等方面可以发现新材料的应用。

5.总结回顾（用时5分钟）

-教师引导学生回顾本节课所学内容，强调纳米材料和超导材料的重要性。

-强调密度的概念和计算方法，提醒学生关注生活中不同物质的密度。

-鼓励学生在日常生活中发现新材料的应用，培养创新意识和可持续发展观念。知识点梳理1.新材料的基本概念

-新材料是指具有特殊性能、结构和功能的新型材料。

-新材料与传统材料相比，具有更高的性能、更优的结构和更广泛的用途。

2.纳米材料

-纳米材料是指至少在一个维度上尺寸在1-100纳米范围内的材料。

-纳米材料的特性包括：高比表面积、优异的力学性能、独特的光学性能等。

-纳米材料的应用领域：抗菌材料、传感器、能源存储、电子器件等。

3.超导材料

-超导材料是指在特定条件下（如低温）电阻降为零的材料。

-超导材料的特性：零电阻、完全抗磁性、高临界磁场等。

-超导材料的应用领域：磁悬浮列车、粒子加速器、医疗成像等。

4.密度的概念

-密度是指物质单位体积的质量，是物质的基本特性之一。

-密度的计算公式：密度=质量/体积。

5.影响密度的因素

-物质的种类：不同物质的密度不同。

-物质的温度：温度升高，多数物质的密度会减小。

-物质的压力：压力增大，多数物质的密度会增大。

6.密度的应用

-密度计：利用密度原理测量液体或固体的密度。

-物质鉴别：通过比较不同物质的密度，鉴别物质的种类。

-材料选择：根据密度选择合适的材料，如船舶制造、建筑结构等。

7.新材料在生活中的应用

-纳米材料在防晒霜、防污布、智能传感器等领域的应用。

-超导材料在电力传输、磁悬浮列车、医学成像等领域的应用。

8.新材料的发展趋势

-绿色环保：开发低能耗、低污染的新材料。

-智能化：开发具有自感知、自修复、自适应等特性的新材料。

-高性能：开发具有优异性能的新材料，如高强度、高韧性、高导电性等。

9.学生在日常生活中发现新材料的应用

-关注新型建筑材料、智能穿戴设备、生物医疗材料等。

-了解新材料在科技发展和社会生活中的重要作用。

-培养创新意识和可持续发展观念。典型例题讲解1.例题：一块铁的体积是20cm³，质量是160g，求这块铁的密度。

解答：

-根据密度公式，密度=质量/体积。

-将已知数据代入公式：密度=160g/20cm³=8g/cm³。

-所以，这块铁的密度是8g/cm³。

2.例题：一个铜制的圆柱体，直径为5cm，高为10cm，求该圆柱体的体积。

解答：

-圆柱体的体积公式为V=πr²h，其中r是底面半径，h是高。

-首先计算半径，半径r=直径/2=5cm/2=2.5cm。

-代入公式计算体积：V=π(2.5cm)²×10cm≈196.35cm³。

-所以，该圆柱体的体积约为196.35cm³。

3.例题：一个物体的质量是500g，当温度升高10℃时，它的体积膨胀了0.2cm³，求该物体的体积膨胀系数。

解答：

-体积膨胀系数的公式为α=ΔV/(V0×ΔT)，其中ΔV是体积变化，V0是原始体积，ΔT是温度变化。

-代入已知数据：α=0.2cm³/(500g×10℃)=0.2cm³/5000g·℃=0.00004cm³/g·℃。

-所以，该物体的体积膨胀系数约为0.00004cm³/g·℃。

4.例题：一个容器中装有液体，当液体的质量从100g增加到200g时，容器底部的压力从10Pa增加到30Pa，求液体的密度。

解答：

-压力公式为P=F/A，其中F是力，A是面积。

-由于容器底部面积不变，压力的变化仅由液体质量的增加引起。

-液体的重力变化ΔF=Δm×g，其中Δm是质量变化，g是重力加速度。

-代入公式计算压力变化：ΔP=ΔF/A=(Δm×g)/A。

-由于液体密度ρ=m/V，其中m是质量，V是体积，可得ΔV=Δm/ρ。

-代入ΔP和ΔV的关系：ΔP=(ρ×ΔV×g)/A=(ρ×Δm/ρ×g)/A=Δm/A×g。

-解得液体的密度ρ=ΔP/(Δm/A×g)=(30Pa-10Pa)/((200g-100g)/10cm²×9.8m/s²)≈0.988g/cm³。

-所以，液体的密度约为0.988g/cm³。

5.例题：一个物体在空气中受到的重力是20N，当它被浸入水中后，受到的浮力是15N，求该物体在水中的密度。

解答：

-物体在水中的浮力等于它排开水的重力，即F浮=ρ水V排g，其中ρ水是水的密度，V排是物体排开水的体积，g是重力加速度。

-物体在空气中的重力Fg=mg，其中m是物体的质量，g是重力加速度。

-物体在水中的重力Fg'=F浮+F浮'，其中F浮'是物体在水中受到的浮力。

-由于物体在水中受到的浮力小于在空气中的重力，可知物体在水中漂浮或悬浮。

-物体在水中的密度ρ物=F浮'/V排g=(Fg-F浮)/V排g。

-代入已知数据：ρ物=(20N-15N)/(20N/9.8m/s²)≈0.8g/cm³。

-所以，该物体在水中的密度约为0.8g/cm³。反思改进措施反思改进措施（一）教学特色创新

1.结合生活实例，让学生直观感受新材料的实际应用，提高学生的学习兴趣。

2.利用多媒体课件，展示纳米材料和超导材料的微观结构，帮助学生理解抽象概念。

反思改进措施（二）存在主要问题

1.在讲解纳米材料和超导材料的特性时，部分学生难以理解其微观结构，需要更直观的教学方法。

2.实践活动中，学生对密度的计算和比较存在一定困难，需要加强个别辅导和练习。

3.学生在小组讨论环节，对新材料应用的理解不够深入，需要引导他们从多角度思考问题。

反思改进措施（三）改进措施

1.对于纳米材料和超导材料的微观结构，可以采用动画演示、模型展示等方式，让学生直观感受其特性。

2.在密度计算和比较环节，增加实际操作练习，如让学生亲手测量不同物质的密度，并比较它们的大小。

3.在小组讨论环节，教师应引导学生从多个角度分析新材料的应用，如环保、能