第四节 超导体物理教案

(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．