第四節 超導體

第四節 超導體

(一)教材 人教社九年義務教育初中物理第二冊

(二)教學目的

　　1．常識性了解什么叫超導現象，超導體和超導轉變溫度．

　　2．常識性了解發現超導體的意義．

　　3．常識性了解超導的歷史和最新發展．

(三)教具

　　圓環形磁體四個，絕緣支座一個．

(四)教學過程

　　1．復習

　　什么叫導體的電阻？導體的電阻跟哪些因素有關？

　　2．引入新課

　　金屬的電阻隨溫度的升高而增大，當金屬的溫度降低時，它的電阻減小．1911年，荷蘭物理學家昂內斯在測定水銀在低溫下的電阻值時發現，當溫度降到-269℃左右時，水銀的電阻變為零，這種現象叫超導現象．

　　3．進行新課（以講授的方式進行）

　　(1)超導

　　①超導現象：當溫度降到某一溫度時，金屬的電阻變為零的現象．

　　②超導體：能夠發生超導現象的物質，叫做超導體．（注意：不是所有物體都會發生超導現象）

　　③超導轉變溫度（又叫超導臨界溫度）：物質的電阻降到一定溫度時，才會出現超導現象，物質電阻變為零的溫度叫做超導轉變溫度，用Tc表示．

　　幾種超導體的超導轉變溫度（Tc）．

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

　　(2)超導體的應用前景

　　因為超導體在很低的溫度下才會發生超導現象，目前超導體還不能在常溫下應用于實際生產和生活中，只應用于科學實驗和高新技術中．如果能應用于實際，會給人類帶來很大的好處．舉幾例如下：

　　①輸電導線利用超導體，可以大大降低輸電的電能損耗．

　　②如果把發電機和電動機的線圈用超導體制成超導線圈，可以使發電機和電動機的質量減小，功率增大，效率提高．

　　③利用超導體可制造出磁懸浮列車，它的速度可達幾百千米每時．

　　講授磁懸浮現象可做圖11所示的實驗．其中A、B、C、D是圓環形磁體，它的上、下兩個平面分別是兩個磁極．使相鄰的兩個圓環的南極和南極相對，北極和北極相對．由于排斥力使B、C、D三個圓環懸浮在空中，這種現象叫磁懸浮．

　　在磁懸浮列車中，有超導體制成的超導線圈，當發生超導現象時，線圈中電流可以達到很大的程度，強大的電流產生很強的磁性．地上有用超導線圈鋪設的軌道，跟列車底部超導線圈相對，它們產生的磁性都很強，相互正對的一面磁極相同，在強大的磁力作用下，列車懸浮在空中，列車向前運行時不受地面的摩擦阻力，只受到較小的空氣阻力，就使列車的速度能提高很多倍．

　　可用有關影片資料或參觀科技館使學生獲得直觀的認識．

　　(3)超導研究的歷史和發展前景

　　1911年，昂內斯首先發現水銀的超導現象．

　　1911年～1986年3月經過75年的努力，找到具有高轉變溫度的超導材料——鈮三鍺，Tc為-250℃．

　　1987年2月24日，我國宣布獲得Tc為～173℃以上的超導體．

　　1989年，我國已找到Tc為-141℃的超導體材料．

　　目前，各國科學家還在繼續研究Tc值更高的超導體材料，以將超導應用到生產和生活中去．

　　4．小結

　　超導的應用具有誘人的前景，所以各國科學家不斷努力研究，取得了很大的進展，在這一領域中，我國科學家做出了很大的貢獻，走在世界的前列．這堂課我們初步了解了什么是超導，在什么條件下才會出現超導現象，它的應用前景和發展情況．希望大家對這一領域發生興趣．

(五)說明

　　1．“超導體”這節課內容屬于常識性了解的知識．目的是使學生對“超導現象”這一科技領域中的最新研究情況和應用前景有所了解．因此講授本課內容不易過深，有的知識還要做到深入淺出．例如：輸電線路的電能損失，可以用挑一擔水作比喻，在路上灑的越多，挑回去的水就越少．

　　2．關于“磁懸浮”和磁懸浮列車，可以用掛圖，實驗講解，最好配合有關影片資料和參觀科技館里的磁懸浮列車的模型，以獲得較好的教學效果．

　　3．有關超導體方面的研究，將不斷會有所報道，講授時應不斷補充有關內容，使學生獲得最新的信息．

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