資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第四節《探索新材料》教學設計
一、核心素養目標
1. 物理觀念：
了解材料發展的歷史脈絡
掌握常見新材料的特性與應用
理解材料科學與社會發展的關系
2. 科學思維：
運用歷史唯物主義分析材料演變規律
通過案例對比建立特性應用的關聯思維
培養可持續發展的辯證思維
3. 科學探究與實踐：
完成材料演變的社會調查
設計新材料特性探究實驗
制定環保材料使用方案
4. 科學態度與責任：
體會材料科學對人類文明的推動作用
樹立合理使用材料的環保意識
增強科技創新的社會責任感
二、教學重難點
重點：新材料的特性及其社會應用
難點：材料發展與環境保護的辯證關系
三、教學準備
教具：多媒體課件、新材料實物（碳纖維布、柔性玻璃等）、環保案例視頻
學具：社會調查表、實驗記錄單、環保倡議書設計模板
四、教學過程
1.新課導入（5分鐘）
播放一段展示各種新材料在現代科技、生活、工業等場景中發揮神奇作用的短視頻，如石墨烯在電子設備中的應用、氣凝膠在航天服中的隔熱效果等，迅速吸引學生的注意力，激發學生對新材料的好奇心和學習興趣。
視頻結束后，提問學生：“同學們，剛剛我們看到了一些神奇的材料，它們在各個領域都有廣泛的應用。那么，隨著科學技術的發展和人們生產生活需要的日益豐富，新材料不斷被研發出來，并對我們的社會和生活產生了深遠的影響。今天，就讓我們一起走進新材料的世界，去探索它的奧秘吧！”
布置調查報告任務，圍繞新材料的種類、特點、應用，以及新材料對社會發展的作用和對環境的影響展開調查，讓學生對本節課的學習內容有一個初步的方向和目標。
2. 進行新課（30分鐘）
任務一：認識材料對社會發展的作用（10分鐘）
■ 以文字書寫材料的演化為例，從最早的獸骨、龜甲等天然材料，到后來的竹簡、木牘，再到紙質材料，直至現代的電子存儲材料，通過圖片展示和簡要的文字描述，引導學生思考每一種材料的出現如何滿足當時社會記錄信息的需求，以及對文化傳播、知識傳承等方面產生的影響。組織學生分組討論，每組推選一名代表發言，分享討論結果，教師進行總結和補充，強調材料進步是社會發展的基礎。
■ 開展實踐活動，讓學生以我國服飾材料的演化為例，自主調查不同時期服飾材料的變化。教師提前將學生分成若干小組，每組負責一個朝代或一個階段的服飾材料調查。各小組通過查閱書籍、網絡資料等方式，收集最早的衣服由獸皮簡單縫制，到商代以絲、麻為主，漢代棉花傳入后棉布逐漸普及，現代又出現化纖、混紡等材料的相關信息，并整理成表格，包括材料名稱、特點、應用等。在課堂上，各小組展示調查成果，分享從調查中學到的知識和感受，教師進行點評和總結，進一步深化學生對材料對社會發展作用的理解。
任務二：認識新材料（12分鐘）
■ 通過圖片、視頻、實物模型等多種形式，向學生介紹新材料的概念，強調其具有傳統材料所不具備的優異性能和特殊功能。以石墨烯、氣凝膠、泡沫金屬等新材料為例，詳細講解它們的特性和應用領域。
■ 組織學生進行小組討論，讓學生結合生活經驗，思考還有哪些新材料在生活中發揮著重要作用，以及它們具有哪些獨特的特性。每個小組推選一名代表進行發言，分享小組討論的結果。教師對學生的回答進行總結和補充，進一步拓展學生對新材料的認知范圍。
■ 開展實踐活動，讓學生調查生活和生產中的新材料。教師提前布置任務，讓學生在課前以小組為單位，調查身邊的物品或生產領域中所使用的新材料，如碳纖維自行車、折疊手機中的柔性玻璃等。在課堂上，各小組展示調查成果，分享調查過程中遇到的問題及解決方法。教師對學生的調查結果進行點評，引導學生分析這些新材料在性能、成本、環保等方面的優勢和挑戰，加深學生對新材料在實際應用中復雜性的理解。
任務三：認識材料發展對環境的影響（8分鐘）
■ 展示飲料瓶、農用地膜、一次性餐具、塑料袋等塑料制品造成“白色污染”的圖片、視頻或實物，直觀地讓學生感受到這些難以降解的材料對土壤、水體、野生動植物以及人類生命安全帶來的嚴重危害。引導學生思考這些危害是如何產生的，以及為什么會對環境造成如此長久的影響。
■ 組織學生討論，如何在材料的研發和使用過程中實現環境保護。教師提供一些實際案例，如造紙行業的綠色發展之路，讓學生分組討論這些案例中采取了哪些措施來減少材料對環境的影響，以及還有哪些可以改進的地方。每個小組推選一名代表進行發言，分享小組討論的結果。教師對學生的回答進行總結和補充，強調通過研發更環保的材料、優化生產工藝等方式，綠色發展是可以實現的，培養學生的創新思維和環保意識。
3. 課堂小結（10分鐘）
引導學生回顧本節課所學內容，包括材料對社會發展的重要作用、新材料的特性及應用、材料發展與環境保護的關系等。提問學生：“同學們，通過今天的學習，你們都有哪些收獲呢？”讓學生自由發言，分享自己在知識、技能、情感等方面的學習體會。
教師對學生的學習情況進行總結和評價，肯定學生在課堂討論、小組活動中的積極參與和優秀表現，同時指出學生在學習過程中存在的不足之處，如對某些知識點的理解不夠深入、調查報告的撰寫格式不夠規范等，并提出改進的建議和期望，鼓勵學生在今后的學習中不斷進步。
六、板書設計
第四節 探索新材料
一、材料發展脈絡
自然材料→加工材料→新材料
二、新材料特性
輕質高強、智能響應、環境友好
三、可持續發展
開發綠色材料
優化生產工藝
踐行垃圾分類
六、教學反思
在教學過程中，通過多種教學方法的綜合運用，較好地激發了學生的學習興趣和主動性。但在小組活動環節，部分小組的討論不夠深入，存在個別學生主導、其他學生參與度不高的現象。今后應加強對小組活動的組織和引導，明確每個小組成員的分工和職責，確保每個學生都能積極參與到討論和探究中。同時，在講解新材料特性和原理時，對于一些較為抽象的概念，如石墨烯的導電導熱性能原理，講解還不夠透徹，部分學生理解存在困難。在后續教學中，應更加注重運用直觀、形象的教學手段，如實驗演示、動畫模擬等，將抽象的知識轉化為學生易于理解的形式，提高教學效果。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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第四節 探索新材料講課稿
同學們好！在開始今天的課程之前，老師想問問大家，隨著科技的發展，咱們身邊的東西是不是變得越來越新奇、越來越好用啦？這可都離不開新材料的功勞！今天，就讓我們一起走進新材料的奇妙世界，探索一下它們的奧秘。
在開始深入了解新材料之前，老師給大家布置一個有趣的任務。現在科學技術發展得特別快，咱們的生活和生產對材料的要求也越來越高，所以新材料不斷地被研發出來，在社會各個地方都有應用。請大家圍繞新材料的種類、特點、應用，還有它對社會發展的作用和對環境的影響，完成一篇調查報告。這就像是一場小小的科學探索之旅，大家可以去查閱資料、問問身邊的人，看看誰能發現最多有趣的新材料知識！
接下來，咱們先一起看看材料對社會發展都有哪些重要作用。就拿文字書寫這件事來說吧，同學們能想象到古代人用什么寫字嗎？早在殷商時期，人們就開始用甲骨來作為書寫材料啦。那時候，人們把文字刻在龜甲和獸骨上，記錄下各種重要的信息，雖然看起來有點“原始”，但在當時可是非常了不起的發明呢！
后來呀，材料有了新的變化，人們開始使用竹簡來記錄文字信息。竹簡造價比較低廉，制作起來也相對容易，在當時算是一種進步呢。可是，它也有個大缺點，就是太笨重啦！大家想想，如果讓你背著一捆竹簡去上學，那得多累呀，而且還不方便保存和傳播。
再后來，到了春秋戰國時期，出現了一種在絹帛上撰寫文字的帛書。帛書可比竹簡輕便多啦，拿在手里輕松多了。但是呢，它的造價特別昂貴，一般人根本用不起，所以也沒辦法廣泛地使用。
直到東漢時期，蔡倫改進了造紙術，這可真是一個偉大的發明！從那以后，紙就開始被廣泛地用于文字和圖形信息的記錄和傳遞。紙既輕便又便宜，還容易保存和傳播，極大地促進了人類文明的發展。同學們可以想象一下，如果沒有紙，我們現在看書、寫字、學習得多不方便呀！
除了文字書寫，咱們再來看看服飾材料的變化。最早的時候，人們的衣服是用獸皮簡單縫制而成的，或者用樹皮、樹葉、草編織起來穿在身上，那時候的衣服主要就是為了遮體保暖。
到了商代，衣服的材料有了很大的改變，開始以絲、麻為主。絲就是我們常說的絲綢，它是由蠶絲紡織而成的，摸起來特別光滑柔軟，穿上也很舒服；麻呢，就是麻布，是用麻類植物的纖維紡織成的，相對來說比較粗糙，但很透氣。那個時候，人們穿上絲綢和麻布做的衣服，可比用獸皮、樹葉做的衣服好看多啦！
后來，棉花在漢代傳入我國，到了明代以后，棉布就成為了我國衣服制作的主要材料。棉布不僅價格實惠，而且穿著舒適、保暖，所以深受大家的喜愛。
到了現代，隨著化工產業的興起和加工工藝的發展，衣服的材料變得更加多樣化啦！出現了化纖、混紡、仿皮毛、仿絲綢等各種各樣的材料。這些新材料制作的衣服，不僅款式多樣，而且功能也越來越強大，比如有的衣服防水、有的保暖性特別好，讓我們的生活變得更加豐富多彩。
同學們，我們了解了材料在書寫和服飾方面的發展變化，現在老師給大家布置一個實踐活動。大家可以去調查某一物品或某一領域所用材料的演化變遷，比如咱們每天用的鉛筆，從最早的石墨棒到現在的各種木質鉛筆、自動鉛筆，材料都發生了哪些變化呢？又或者是家里的鍋具，從以前的鐵鍋到現在的不粘鍋，材料又有什么不同呢？大家可以通過查閱資料、詢問長輩等方式去了解，然后和同學們分享你的發現哦！
接下來，咱們認識一下什么是新材料。人類早期的時候，都是直接從自然界獲取材料，然后進行簡單加工，做成各種器具。比如說石鏟，那時候人們把石頭打磨一下，就變成了可以用來挖土的工具。
到了夏商時期，人們掌握了新的技術，通過煉制青銅材料制作出了青銅鏟。青銅鏟可比石鏟厲害多啦，它更加堅硬、耐用，大大提高了人們的生產效率。
再到現代，科技越來越發達，人們使用高硬度合金鋼材料制作出了合金鏟。合金鏟的性能又比青銅鏟更上一層樓，它的硬度更高、更耐磨，能適應各種復雜的工作環境。
現在，在高科技領域，新材料制品已經被廣泛使用啦！就像嫦娥五號的機械鏟，它就是用了特殊的新材料制作的。這些新材料具有很多傳統材料沒有的優異性能和特殊功能，比如在密度、強度、硬度、耐磨性、耐腐蝕性、抗輻照等方面，都表現得非常出色。
下面，老師給大家介紹幾種有趣的新材料。先來說說氣凝膠，它可是世界上最輕的固體之一哦，密度僅有0.2克每立方厘米，甚至更小，就像“凍結的煙”一樣，看起來特別神奇！氣凝膠不僅輕，還有很多厲害的特點，它耐壓、熔化溫度高、隔熱性能好、對光的偏折能力低、絕緣性能也好，所以在航天探測中，它可是非常重要的材料呢！
還有一種微晶格材料，它是用鎳金屬通過3D打印制成的，也是世界上最輕的金屬材料之一，密度約為0.9千克每立方米。這種材料具有超強的抗壓縮和能量吸收能力，就像一個超級“減震器”，非常適用于抗壓減振。比如在一些高端的汽車、飛機上，就可能會用到微晶格材料來提高安全性和舒適性。
同學們，現在我們來做一個實踐活動，調查一下生活和生產中的新材料。大家可以看看身邊的東西，像我們用的手機，有些手機屏幕是柔性玻璃做的，它柔韌性特別好，用在可折疊手機上，能給我們提供更大的屏幕空間，是不是很方便呢？還有碳纖維，它常常被用來制作碳纖維自行車、碳纖維釣魚竿，因為它密度小、強度高，用它做出來的東西既輕便又結實耐用。大家也可以想一想，生活中還有哪些地方用到了新材料，它們都有什么特性和用途呢？把你發現的新材料記錄在這個表格里（展示表格）。
雖然新材料給我們的生活帶來了很多便利，但有些材料也會對環境造成污染。比如說我們常見的塑料袋、農用地膜、一次性餐具、飲料瓶等塑料制品，它們很難降解，會在土壤、水體中存在上百年，這就是我們常說的“白色污染”。這些塑料制品會對生態環境造成嚴重的破壞，給野生動植物和我們人類的生命安全都帶來危險。有些動物可能會誤食塑料袋，導致生病甚至死亡；塑料垃圾還會污染土壤和水源，影響農作物的生長和我們的健康。
不過，大家也別太擔心，材料的研發和使用與環境保護并不是沖突的。就拿造紙來說吧，以前造紙行業產生的廢水量特別大，曾經一度占工業廢水總量的五分之一，對環境造成了很大的污染。但是現在，我國制漿造紙水污染全過程控制循環技術取得了突破，讓造紙行業走上了清潔生產、循環經濟的道路，既可以造紙，又能減少對環境的污染。
所以呀，為了減少材料的使用對環境造成的危害，我們要樹立環保意識。在生活中，不要使用對環境有不可逆破壞的材料制品，少使用對環境有嚴重影響的材料制品。比如說，我們可以盡量少用一次性塑料袋，出門自帶環保袋；做好日常生活垃圾分類，把可回收物、有害垃圾、廚余垃圾和其他垃圾分開投放，讓垃圾得到合理的處理和利用。這樣，我們就能為保護生態環境貢獻自己的一份力量啦！
好啦，今天的課就快結束啦，同學們來想一想，通過這節課的學習，你都收獲了什么呢？可以是學到的新材料知識，也可以是對環境保護的新認識。大家可以和身邊的同學分享一下，然后老師請幾位同學來和全班同學分享你的收獲哦！
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第六章 質量和密度
6.4 探索新材料
新課導入
隨著科學技術的發展和人們日益豐富的生產生活需要，新材料被不斷研發出來，并廣泛應用于社會的各個領域。請你圍繞新材料的種類、特點、應用，以及新材料對社會發展的作用和對環境的影響，完成一篇調查報告。
進行新課
任務一 認識材料對社會發展的作用
以文字書寫為例：
早在殷商時期，人們便開始用甲骨作為書寫材料。
后經發展，開始使用竹簡記錄文字信息。竹簡造價低廉且容易制作，但過于笨重，不利于保存和傳播。
春秋戰國時開始出現在絹帛上撰寫文字的帛書。帛書輕但造價昂貴，不利于廣泛應用。
東漢蔡倫改進了造紙術，之后紙開始被廣泛用于文字、圖形信息的記錄和傳遞。紙的發明制造極大地促進了人類文明的發展。
以我國服飾所用材料為例：
最早的衣服由獸皮簡單縫制而成，或用樹皮、樹葉、草編織而成
獸皮、樹皮、樹葉、草
實踐活動：調查某一物品或某一領域所用材料的演化變遷
商代，衣服的材料開始以絲、麻為主，絲即絲綢，由蠶絲紡織而成，麻即麻布，由麻類植物的纖維紡織而成
絲、麻
絲綢衣服
麻布衣服
棉花在漢代傳入我國，明代以后棉花紡織而成的棉布成為我國衣服制作的主要材料
棉花
棉布
棉布衣服
現代， 隨著化工產業的興起和加工工藝的發展，出現了化纖、混紡、仿皮毛、仿絲綢等材料，衣服的材料更加多樣化
化纖、混紡等
化纖布料
仿皮毛衣服
任務二 認識新材料
人類早期直接從自然界獲取材料，進行簡單加工后制成各種器具。
石鏟
青銅鏟
夏商時期人們通過煉制青銅材料制作青銅鏟。
到了現代，人們使用高硬度合金鋼材料制作合金鏟。
合金鏟
如今，高科技領域已廣泛使用新材料制品。
嫦娥五號的機械鏟
新材料是指新出現的或正在發展中的材料，它具有傳統材料所不具備的優異性能和特殊功能，如在密度、強度、硬度、耐磨性、耐腐蝕性、抗輻照等某一方面或多個方面具有優異的性能。
石墨烯
氣凝膠
泡沫金屬
科學窗
輕質材料
1.氣凝膠
氣凝膠是世界上最輕的固體之一，密度僅有0.2kg/m3，甚至更小，被稱為“凍結的煙”。
具有密度小、耐壓、熔化溫度高、隔熱性能好、對光的偏折能力低、絕緣性能好等特點，是航天探測中的重要材料。
2.微晶格材料
用鎳金屬通過3D打印制成，是世界上最輕的金屬材料之一，密度約為0.9kg/m3 。
具有超強的抗壓縮和能量吸收能力，非常適用于抗壓減振。
實踐活動：調查生活和生產中的新材料
材料名稱 用途 特性 便利
柔性玻璃
折疊手機
碳纖維布
碳纖維自行車
任務三 認識材料發展對環境的影響
某些材料很容易造成環境污染
塑料袋
農用地膜
一次性餐具
飲料瓶
這些塑料制品難以降解，會在土壤、水體中存在上百年，被稱為“白色污染”，會對生態環境造成嚴重污染，給野生動植物和人類生命安全帶來危險。
材料的研發和使用與環境保護并不沖突
通過不斷研發更環保的材料，優化生產工藝，綠色發展是能夠實現的。
以造紙為例，造紙行業產生的廢水量。曾一度占工業廢水總量的1/5，如今我國制漿造紙水污染全過程控制循環技術取得突破，讓造紙行業走上了清潔生產、循環經濟的道路。
樹立環保意識，保護生態環境
為減少材料的使用對環境造成的危害，我們應樹立環保意識，不使用對環境有不可逆破壞的材料制品，少使用對環境有嚴重影響的材料制品，做好日常生活垃圾分類，切實保護生態環境。
課堂小結
通過本節課的學習，你收獲了什么？

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