教案-全国-2007_高中物理第二册超导及其应用教案[整理两套].rar

用心爱心专心14.4超导及其应用【教学目标】1、知识目标(1)理解超导现象的概念、转变温度的概念；(2)理解超导的应用前景，知道超导在一些领域的重要意义；(3)知道研究高温超导的意义。2、能力目标通过让学生访问教材提供的网址，培养学生通过多种途径获取新知识的能力。【教学重点】(1)理解超导现象的概念、转变温度的概念；(2)了解超导的应用前景和研究高温超导的意义。【教学难点】对超导现象的理解。【教学方法】网络教学或讲授与多媒体教学。【课时安排】1课时【教学过程】一、导入新课由前面的学习我们知道，大多数导体的电阻率都随着温度的降低而减小。温度如果能一直降下去，那将会出现什么现象呢？能不能出现电阻为零的时刻呢？本节课将作这方面的知识介绍。二、新课教学1、超导现象(1)超导现象1911年荷兰的科学家昂尼斯(1853－1926)在做低温实验时发现，当温度降到4.2K时，水银的电阻突然变为零。随后人们发现，大多数金属在温度降到某一值时，都会出现电阻突然降为零的现象。某些物质当温度降到一定程度时，电阻突然降为零的现象，称为超导现象。(2)超导体能够发生超导现象的物质，称为超导体。(3)转变温度导体由普通状态向超导态转变时的温度称为超导转变温度，或临界温度。用TC表示。金属超导体的临界温度物质临界温度t/K物质临界温度t/K钨（W）0.012镤（Pa)1.4铪（Hf)0.134铊(Tl)2.39铱（Ir)0.140铟(In)3.4035钛（Ti)0.39锡(Sn)3.722钌(Ru)0.49汞(Hg)4.153锆（Zr)0.546钽(Ta)4.4831镉（Cd)0.56镧(La)4.92锇(Os)0.655钒(V)5.30铀（U)0.68铅(Pb)7.193锌（Zn)0.75锝(Tc)8.22钼（Mo)0.92铌(Nb)9.25镓（Ga)1.091铌三铝(Nb3AL)17.2铝(Al)1.196铌三锗(Nb3Ge)22.5钍（Th)1.368铌三锡(Nb3Sn)182、高温超导(1)金属超导体与氧化物超导体的转变温度①金属超导体的转变温度很低到1986年上半年，已经发现许多金属及合金都具有超导现象，但是临界温度最高仅为23K。②氧化物超导体的转变温度较高1986年7月以后，人们发现氧化物超导体的转变温度比金属超导体的转变温度高，美国、英国和中国等国家在超导方面的研究在世界处于领先地位。到1992年初，已经开发出70多种超导氧化物，将超导转变温度提高到125K左右。(2)高温超导体氧化物超导体的转变温度已经从金属超导体的液氦温度(4.2K)提高到比较容易实现的液氮温度(77K)。为了与原来液氦温度下的超导相区别，人们把氧化物超导体称为高温超导体。跟金属超导相比，高温超导体除了TC较高外，制备也比较简单。3、超导的应用前景(1)超导体的特性①零电阻性超导体达到超导状态以后，其电阻为零，这是超导体的零电阻特性。一个超导体环移去电源之后，还能保持原有的电流。有人做过实验，发现超导环中的电流持续了二年半而无显著衰减。②完全抗磁性只要超导材料的温度低于临界温度而进入超导态以后，该超导材料便把磁感线排斥体外，因此其体内的磁感应强度总是零。这一现象是1933年德国物理学家迈斯纳等人在实验中发现的，这种现象称为“迈斯纳效应”。(2)制约超导应用的因素①超低温的获得制约超导应用的第一个因素是超低温的获得，125K的转变温度对于实际应用来说，还是太低了。②超导理论的研究超导电性的本质究竟是什么。一开始人们便从实验和理论两个方面进行探索。不少著名科学家为此负出了巨大努力。然而直到50年人才获得了突破性的进展，“BCS”理论的提出标志着超导电性理论现代阶段的开始。“BCS”理论是由美国物理学家巴丁、库珀和施里弗于1957年首先提出的，并以三位科学家姓名第一个大写字母命名这一理论。这一理论的核心是计算出导体中存在电子相互吸引从而形成一种共振态，即存在“电子对”。1962年英国剑桥大学研究生约瑟夫森根据“BCS”理论预言，在薄绝缘层隔开的两种超导材料之间有电流通过，即“电子对”能穿过薄绝缘层（隧道效应）；同时还产生一些特殊的现象，如电流通过薄绝缘层无需加电压，倘若加电压，电流反而停止而产生高频振荡。这一超导物理现象称为“约瑟夫森效应”。这一效应在美国的贝尔实验室得到证实。“约瑟夫森效应”有力的支持了“BCS理论”。因此。巴丁、库珀、施里弗荣获1972年诺贝尔物理奖。约瑟夫森则获得1973年度诺贝尔物理奖。但是超导理论的研究还远不够成熟，对超导理论的研究将有助于指导超导现象的应用。③常温超导材料的研究继续进行超导材料的研究，寻找常温下的超导材料。高温超导材料的不断问世，为超导材料从实验室走向应用铺平了道路。(3)超导的应用前景超导技术被认为是21世纪最具有战略意义的高新技术