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第四節(jié) 超導(dǎo)體

時(shí)間:2022-08-17 08:47:26 高二物理教案 我要投稿
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第四節(jié) 超導(dǎo)體

*第四節(jié) 超導(dǎo)體 

(一)教材 人教社九年義務(wù)教育初中物理第二冊(cè)

(二)教學(xué)目的

  1.常識(shí)性了解什么叫超導(dǎo)現(xiàn)象,超導(dǎo)體和超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度.

  2.常識(shí)性了解發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)體的意義.

  3.常識(shí)性了解超導(dǎo)的歷史和最新發(fā)展.

(三)教具

  圓環(huán)形磁體四個(gè),絕緣支座一個(gè).

(四)教學(xué)過(guò)程

  1.復(fù)習(xí)

  什么叫導(dǎo)體的電阻?導(dǎo)體的電阻跟哪些因素有關(guān)?

  2.引入新課

  金屬的電阻隨溫度的升高而增大,當(dāng)金屬的溫度降低時(shí),它的電阻減。1911年,荷蘭物理學(xué)家昂內(nèi)斯在測(cè)定水銀在低溫下的電阻值時(shí)發(fā)現(xiàn),當(dāng)溫度降到-269℃左右時(shí),水銀的電阻變?yōu)榱悖@種現(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象.

  3.進(jìn)行新課(以講授的方式進(jìn)行)

  (1)超導(dǎo)

 、俪瑢(dǎo)現(xiàn)象:當(dāng)溫度降到某一溫度時(shí),金屬的電阻變?yōu)榱愕默F(xiàn)象.

 、诔瑢(dǎo)體:能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物質(zhì),叫做超導(dǎo)體.(注意:不是所有物體都會(huì)發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象)

  ③超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度(又叫超導(dǎo)臨界溫度):物質(zhì)的電阻降到一定溫度時(shí),才會(huì)出現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象,物質(zhì)電阻變?yōu)榱愕臏囟冉凶龀瑢?dǎo)轉(zhuǎn)變溫度,用Tc表示.

  幾種超導(dǎo)體的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度(Tc).

  鋁:-271.76℃.鉛:-265.97℃.錫:-269.43℃.水銀:-268.99℃.鎢:-273.14℃.

  (2)超導(dǎo)體的應(yīng)用前景

  因?yàn)槌瑢?dǎo)體在很低的溫度下才會(huì)發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象,目前超導(dǎo)體還不能在常溫下應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)和生活中,只應(yīng)用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)和高新技術(shù)中.如果能應(yīng)用于實(shí)際,會(huì)給人類(lèi)帶來(lái)很大的好處.舉幾例如下:

  ①輸電導(dǎo)線(xiàn)利用超導(dǎo)體,可以大大降低輸電的電能損耗.

 、谌绻寻l(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的線(xiàn)圈用超導(dǎo)體制成超導(dǎo)線(xiàn)圈,可以使發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的質(zhì)量減小,功率增大,效率提高.

 

  ③利用超導(dǎo)體可制造出磁懸浮列車(chē),它的速度可達(dá)幾百千米每時(shí).

  講授磁懸浮現(xiàn)象可做圖11所示的實(shí)驗(yàn).其中A、B、C、D是圓環(huán)形磁體,它的上、下兩個(gè)平面分別是兩個(gè)磁極.使相鄰的兩個(gè)圓環(huán)的南極和南極相對(duì),北極和北極相對(duì).由于排斥力使B、C、D三個(gè)圓環(huán)懸浮在空中,這種現(xiàn)象叫磁懸。

  在磁懸浮列車(chē)中,有超導(dǎo)體制成的超導(dǎo)線(xiàn)圈,當(dāng)發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象時(shí),線(xiàn)圈中電流可以達(dá)到很大的程度,強(qiáng)大的電流產(chǎn)生很強(qiáng)的磁性.地上有用超導(dǎo)線(xiàn)圈鋪設(shè)的軌道,跟列車(chē)底部超導(dǎo)線(xiàn)圈相對(duì),它們產(chǎn)生的磁性都很強(qiáng),相互正對(duì)的一面磁極相同,在強(qiáng)大的磁力作用下,列車(chē)懸浮在空中,列車(chē)向前運(yùn)行時(shí)不受地面的摩擦阻力,只受到較小的空氣阻力,就使列車(chē)的速度能提高很多倍.

  可用有關(guān)影片資料或參觀科技館使學(xué)生獲得直觀的認(rèn)識(shí).

  (3)超導(dǎo)研究的歷史和發(fā)展前景

  1911年,昂內(nèi)斯首先發(fā)現(xiàn)水銀的超導(dǎo)現(xiàn)象.

  1911年~1986年3月經(jīng)過(guò)75年的努力,找到具有高轉(zhuǎn)變溫度的超導(dǎo)材料——鈮三鍺,Tc為-250℃.

  1987年2月24日,我國(guó)宣布獲得Tc為~173℃以上的超導(dǎo)體.

  1989年,我國(guó)已找到Tc為-141℃的超導(dǎo)體材料.

  目前,各國(guó)科學(xué)家還在繼續(xù)研究Tc值更高的超導(dǎo)體材料,以將超導(dǎo)應(yīng)用到生產(chǎn)和生活中去.

  4.小結(jié)

  超導(dǎo)的應(yīng)用具有誘人的前景,所以各國(guó)科學(xué)家不斷努力研究,取得了很大的進(jìn)展,在這一領(lǐng)域中,我國(guó)科學(xué)家做出了很大的貢獻(xiàn),走在世界的前列.這堂課我們初步了解了什么是超導(dǎo),在什么條件下才會(huì)出現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象,它的應(yīng)用前景和發(fā)展情況.希望大家對(duì)這一領(lǐng)域發(fā)生興趣.

(五)說(shuō)明

  1.“超導(dǎo)體”這節(jié)課內(nèi)容屬于常識(shí)性了解的知識(shí).目的是使學(xué)生對(duì)“超導(dǎo)現(xiàn)象”這一科技領(lǐng)域中的最新研究情況和應(yīng)用前景有所了解.因此講授本課內(nèi)容不易過(guò)深,有的知識(shí)還要做到深入淺出.例如:輸電線(xiàn)路的電能損失,可以用挑一擔(dān)水作比喻,在路上灑的越多,挑回去的水就越少.

  2.關(guān)于“磁懸浮”和磁懸浮列車(chē),可以用掛圖,實(shí)驗(yàn)講解,最好配合有關(guān)影片資料和參觀科技館里的磁懸浮列車(chē)的模型,以獲得較好的教學(xué)效果.

  3.有關(guān)超導(dǎo)體方面的研究,將不斷會(huì)有所報(bào)道,講授時(shí)應(yīng)不斷補(bǔ)充有關(guān)內(nèi)容,使學(xué)生獲得最新的信息.


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