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第四节 超导体


*第四节 超导体 

(一)教材 人教社九年义务教育初中物理第二册

(二)教学目的

  1.常识性了解什么叫超导现象,超导体和超导转变温度.

  2.常识性了解发现超导体的意义.

  3.常识性了解超导的历史和最新发展.

(三)教具

  圆环形磁体四个,绝缘支座一个.

(四)教学过程

  1.复习

  什么叫导体的电阻?导体的电阻跟哪些因素有关?

  2.引入新课

  金属的电阻随温度的升高而增大,当金属的温度降低时,它的电阻减小.1911年,荷兰物理学家昂内斯在测定水银在低温下的电阻值时发现,当温度降到-269℃左右时,水银的电阻变为零,这种现象叫超导现象.

  3.进行新课(以讲授的方式进行)

  (1)超导

  ①超导现象:当温度降到某一温度时,金属的电阻变为零的现象.

  ②超导体:能够发生超导现象的物质,叫做超导体.(注意:不是所有物体都会发生超导现象)

  ③超导转变温度(又叫超导临界温度):物质的电阻降到一定温度时,才会出现超导现象,物质电阻变为零的温度叫做超导转变温度,用Tc表示.

  几种超导体的超导转变温度(Tc).

  铝:-271.76℃.铅:-265.97℃.锡:-269.43℃.水银:-268.99℃.钨:-273.14℃.

  (2)超导体的应用前景

  因为超导体在很低的温度下才会发生超导现象,目前超导体还不能在常温下应用于实际生产和生活中,只应用于科学实验和高新技术中.如果能应用于实际,会给人类带来很大的好处.举几例如下:

  ①输电导线利用超导体,可以大大降低输电的电能损耗.

  ②如果把发电机和电动机的线圈用超导体制成超导线圈,可以使发电机和电动机的质量减小,功率增大,效率提高.

 

  ③利用超导体可制造出磁悬浮列车,它的速度可达几百千米每时.

  讲授磁悬浮现象可做图11所示的实验.其中A、B、C、D是圆环形磁体,它的上、下两个平面分别是两个磁极.使相邻的两个圆环的南极和南极相对,北极和北极相对.由于排斥力使B、C、D三个圆环悬浮在空中,这种现象叫磁悬浮.

  在磁悬浮列车中,有超导体制成的超导线圈,当发生超导现象时,线圈中电流可以达到很大的程度,强大的电流产生很强的磁性.地上有用超导线圈铺设的轨道,跟列车底部超导线圈相对,它们产生的磁性都很强,相互正对的一面磁极相同,在强大的磁力作用下,列车悬浮在空中,列车向前运行时不受地面的摩擦阻力,只受到较小的空气阻力,就使列车的速度能提高很多倍.

  可用有关影片资料或参观科技馆使学生获得直观的认识.

  (3)超导研究的历史和发展前景

  1911年,昂内斯首先发现水银的超导现象.

  1911年~1986年3月经过75年的努力,找到具有高转变温度的超导材料——铌三锗,Tc为-250℃.

  1987年2月24日,我国宣布获得Tc为~173℃以上的超导体.

  1989年,我国已找到Tc为-141℃的超导体材料.

  目前,各国科学家还在继续研究Tc值更高的超导体材料,以将超导应用到生产和生活中去.

  4.小结

  超导的应用具有诱人的前景,所以各国科学家不断努力研究,取得了很大的进展,在这一领域中,我国科学家做出了很大的贡献,走在世界的前列.这堂课我们初步了解了什么是超导,在什么条件下才会出现超导现象,它的应用前景和发展情况.希望大家对这一领域发生兴趣.

(五)说明

  1.“超导体”这节课内容属于常识性了解的知识.目的是使学生对“超导现象”这一科技领域中的最新研究情况和应用前景有所了解.因此讲授本课内容不易过深,有的知识还要做到深入浅出.例如:输电线路的电能损失,可以用挑一担水作比喻,在路上洒的越多,挑回去的水就越少.

  2.关于“磁悬浮”和磁悬浮列车,可以用挂图,实验讲解,最好配合有关影片资料和参观科技馆里的磁悬浮列车的模型,以获得较好的教学效果.

  3.有关超导体方面的研究,将不断会有所报道,讲授时应不断补充有关内容,使学生获得最新的信息.


《第四节 超导体》
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