超导体的教案设计[5篇]

第一篇：超导体的教案设计

知识目标

了解超导体以及超导体在现代科学技术中的应用.能力目标

通过超导体知识的学习，扩展知识面.情感目标

知道超导体在现代以及未来科技中的重要性，学习科学家的坚韧精神.教材分析

教材从介绍昂尼斯发现水银超导现象的物理学史知识入手，讲述超导体的一般概念，基础知识.进一步讲解超导的优点、缺点和目前科学家面临的问题.教法建议

本节的教学要注重科技的联系，避免孤立的学习，要注意联系实际.可以提出问题学生自主学习，学生根据提出的问题，可以利用教材和教师提供的一些资料进行学习.也可以教师提出课题，学生查阅资料，从收集资料、信息的过程中学习，提高收集信息和处理信息的能力.【教学过程 设计】

方法

1、学生阅读教材，教师提供一些关于超导体的材料，教师提出一些问题，学生阅读时思考，例如：什么是超导体现象?采用超导体有什么经济效益?

方法

2、对于基础较好的班级，可以采用实验探究和信息学习的方法.实例如下

实验探究：可以组织学生小组，图书馆、互联网查阅有关超导体方面的资料，小组讨论，总结超导体的优点、缺点以及讨论超导体的未来发展方向.【板书设计 】

1.超导体

概念

超导现象

2.超导体的优缺点

3.我国的超导体的研究

探究活动

【课题】超导现象的历史

【组织形式】个人或学习小组

【活动流程】

制订子课题;制订查阅和查找方式;收集相关的材料;分析材料并得出一些结论;评估;交流与合作.【参考方案】

1、尝试总结超导体的发展现况.2、讨论超导体的未来发展趋势.【资料来源】

1、图书馆、互联网查找资料.2、交流，发现共性和差异.

第二篇：超导体材料的“面子”趣谈

超导体材料的“面子”趣谈

引言

俗话说：“人活一张脸，树活一张皮。”人类其实是爱“面子”的动物，“面子”对人至关重要。对于凝聚态物理学来讲，其实也存在类似的东西。下面我们就来看看固体材料的“面子”，尤其是超导材料的“面子”很是有趣。

一、固体的“面子”

插图二：固体材料的“面子”——费米面，指的是固体中电子按照能量从低到高填充而形成的最大等能面

对于具有周期结构的固体材料来讲，电子在里面的运动并不是杂乱无章的。我们可以把周期性排列的原子内部结构简单地分成两部分：外层电子一般比较容易摆脱原子的束缚而自由运动，我们把它们叫做价电子；而内层电子被带正电的原子核束缚住，可以把它们和原子核看成一个带正电的整体，我们把它叫做原子实。这样，价电子在固体中的运动就可以看成是在一片具有周期结构的正电背景下的运动。根据量子力学的基本原理，我们很自然地知道价电子的动量分布应该是某些一系列的值，即它的能量分布也是某些特定的系列值。泡利指出，同一个系统中不能有两个或两个以上的电子处于完全相同的状态。那么，具有周期结构的固体材料中每个价电子的动量都不相同，注意到能量只和动量大小有关而跟动量方向无关，因此具有相同动量大小的电子将构成一个等能面。如果我们把电子按照能量从低到高排列的话，排完所有的电子之后它将形成一个实心体，体的表面就是电子的最大等能面。我们把它叫做——“费米面”。这就是固体材料的“面子”，对于固体材料来讲，材料的结构决定了费米面的结构，而费米面的结构则决定了它的物性。研究一个材料的费米面结构是凝聚态物理学研究中的一个有力手段，它能直接揭示材料物性的本质，对人们理解和应用材料特性都有重要的指导意义。

插图三：金属钾、铜、钙的费米面

一般来讲，最为理想化的费米面应该是一个完全各向同性的球面。不过因为实际的固体结构千奇百怪，这就必然形成各种不同形状的费米面。“世界上没有两片完全相同的树叶，”当然，也没有两张完全相同的脸。固体中的费米面就是千奇百怪、变化多端的。对于金属钾而言，原子的排布是一个简单的立方体，因此它的费米面就是一个球形。但是对于金属铜而言，它的费米面就多了好几个“窟窿”，而对于金属钙，这些“窟窿”长的更大，使得这个所谓的“球面”只剩下了一些小片相连。

二、超导和费米面

超导是一种宏观量子现象，当温度降到某个临界温度以下时，超导体将进入超导态。这个时候电子在里面运动将不受到阻碍，即是零电阻状态，而所有的外界磁场将被排出超导体，从热力学方面来讲，电子之间产生关联且被“凝聚”了。巴丁、库伯、施里佛指出常规的金属及合金超导体中，超导现象是因为费米面附近的电子配对后相干凝聚而形成的。这些配成对的电子就叫做库伯对。

插图四：超导体中的库伯对形成机理。

我们可以简单地从上面假设的晶体结构理解这个理论。当电子在周期性结构的正电背景中运动时，它必然受到晶格的吸引作用，而原本的晶格也会因这个吸引作用而产生畸变。当下一个电子经过的时候，这种晶格的畸变就等同于给它一种额外吸引相互作用（注意库伦相互作用大小和距离平方成反比）。这样就等同于两个电子之间形成了一种相互吸引的作用。这就像冰面上两个人抛球，他们之间通过球这个媒介形成了一种配对作用。考虑到能量最低才能使配对最稳定，因此两个配对的电子要求是能量相同、自旋相反和动量相反的。要拆散配对的电子必须克服它们之间配对的能量，这就使得库伯对在一定温度一下比较稳定。这样的电子对在固体中运动，若其中一个电子受到散射，另一个电子必然受到相反方向的散射，两者相互抵消，对于整个电子对的运动而言，它的运动就是不受阻碍的，因而实现了零电阻的状态。

超导体中电子配对是发生在费米面附近的，因此，费米面的结构对于超导的形成过程以及超导体的各种特性有着密切的联系。令人感到惊讶的是，随着对超导的不断深入研究，各种类型的超导体不断被发现，而这些超导体的费米面可谓是众生百态。

三、常规超导体的“众生相”

我们习惯上把巴丁、库伯、施里佛的理论描述的超导体称为“常规超导体”。从超导材料的发现历史来看，常规超导体一般指的都是金属单质或者合金。其实超导体并不神秘，我们常见的许多金属甚至非金属都可以超导，有的在常压下就可以实现超导，有的需要在高压下才能超导。不过总体来讲，这些元素单质的超导临界温度都很低。我们可以从元素周期表中看出，目前发现的元素当中，超导元素占了大多数。

插图五：超导元素占了元素周期表的大部分

下面我们摘取几个超导元素单质的费米面来看看。金属铌的费米面像一簇盛开的喇叭花，你从几个方向去看都是一个个的“大喇叭”。而金属铟的费米面像一个帐篷顶，满满地撑开还有棱有角似的。至于金属钨的费米面，有点像一堆凌乱的小孩玩具，各种形状的都有，很是缤纷多姿。但是不管何种形状，他们应该都是一个面或者多个面，即是闭合的。但是对于高温超导体来说，它的费米面变得更加令人困惑。

插图六：超导铌、铟、钨的费米面

四、高温超导体的“变脸术”

每个人都很爱惜自己的脸面，在外人面前，总是希望有个美好的展现，不给自己丢脸。常规超导体的面子固然各式各样，不过至少脸面还是比较完全的。但对于高温超导体，甚至有些时候“撕破了脸”，或者干脆“不要脸”。所谓的高温超导体是相对于原先的常规金属超导体而言的，因为金属和合金的超导临界温度都很低，根据巴丁他们的理论预言，常规超导体临界温度不可能超过30K.但是1986年及以后发现的铜氧化物超导体临界温度都大大超过了这个数值，最高的记录是136K，在加压情况下甚至可以达到160K.我们就把这一类超导体称为“高温超导体”。实际上“高温”一点都不高，即使是160K也是零下100摄氏度左右，这只不过是相对于“低温”到只有10K甚至更低的金属超导体而言。

有趣的是，物理学中还有所谓的“低温等离子体”，其实指的是3000K左右的等离子体，这个“低温”一点也不低!自从高温超导体发现以来的20多年里，关于高温超导的形成机理还存在广泛的争论，不过还好的是，至少已经有了一些明确的结论。高温超导的机理和常规超导是不大一样的，只是高温超导体里面同样存在库伯对，但库伯对配对和相干凝聚并不是在同一个温度点发生的，而提供配对的相互作用媒介也不大像是晶格本身。高温超导体机理问题中最大麻烦制造者就是电子本身。

常规的金属而言，电子的巡游性很强，可以把它们独立起来近似看成自由电子；但是对于高温超导体而言，电子和电子之间存在很强的相互作用，它们之间是强烈相互关联在一起的，所谓“牵一发而动全身”，只要一个电子运动状态发生变化，所有电子都要受到影响。就像一个教室里每个同学都手拉手在一起，下课了要出门将是一件很困难的事情。物理学对处理这种多体关联的问题很是一筹莫展。正是如此，研究高温超导体的费米面将带来许多有价值的信息，令人无比惊讶的是，高温超导的费米面太出乎人的意料了。

为了解释这个问题，我们必须先说明一些概念。在高温超导体中按照载流子的性质分两大体系，一个是电子型的、另一个是空穴型的。所谓空穴其实就是电子的空位，只不过用空穴来描述更为简洁一些而已。目前人们对空穴型的高温超导体研究的比较深入透彻，结论也比较统一，因此我们就关注这一类高温超导体吧。

高温超导神奇的地方是，它的超导临界温度是在一定范围内可调节的。这就是所谓的掺杂的问题，在同一个材料结构里，随着掺杂的空穴浓度的变化，超导临界温度从零开始增加，达到一个最大值后又继续下降，形成所谓“钟形”结构，就像倒扣的中国式古铜钟一样。我们一般把左边空穴浓度比较低的区域叫做欠掺杂区，最大临界温度点的掺杂称为最佳掺杂点，右边较大浓度的掺杂称为过掺杂区。另外，高温超导体是准二维的层状结构，超导主要发生在二维的铜氧面上。因此，高温超导体的费米面其实可以认为是二维的。好了，下面我们就开始上演高温超导的“变脸术”。

插图七：高温超导的费米面随着掺杂浓度的变化而变化

因为高温超导体的性质是随着掺杂浓度不同而变化的，这让人很自然地想到它的费米面也应该是随着掺杂变化而变化的。事实上确实如此!高温超导体在零掺杂的情况下是一个绝缘体，因为它的母体是一种陶瓷——看看我们用的碗就知道，它会是导电的么？但是随着掺杂浓度的增加，它的金属性逐渐增强，直到出现超导。若掺杂很多又使超导消失了，这时我们就可以得到一个和常规金属差不多的东西。从绝缘体走向金属，也使得它的费米面变得非常古怪。

需要提醒读者的是，我们这里说的是空穴型的高温超导体，因此费米面也是空穴型的，空穴型的费米面和前面出现的电子型的费米面不同的是，它的弧是朝外弯的，弧外侧是空穴内侧才是电子。我们先看看过掺杂区，因为这个区域最接近正常金属，因此它的费米面是一个连续的大面。最佳掺杂点的费米面则略微收缩一些，不过你可以把图中方块不断连续重复，你会发现这些大弧仍然是闭合的（相对电子而言）。

但到了欠掺杂区，这张“脸”就面目全非了。原来连续闭合的大圆圈被打断成了一段一段的弧，我们把它们叫做“费米弧”（Fermi arc）。这是非常奇异的，因为真正的费米面应该是闭合（电子按能量堆积出来的总是一个闭合的面），何况不闭合的何以叫做一个“面”？但这个欠掺杂高温超导体却偏偏不走寻常路，把费米面撕的支离破碎，很是奇怪。许多人都认为，这和库伯对在超导临界温度以上就形成的机制有关，但究竟什么造成这样的结果，还存在一些争论。

插图八：高温超导体的费米面：大费米面、费米弧和费米口袋

当然，还有更令人困惑的是，2007年的一篇Nature文章报道说欠掺杂区域的费米面根本不是一个大的费米面，而是一个小的费米口袋（Fermi pocket）。在我们所看到的那一段段费米弧下面，其实隐藏的是一个个小小的口袋，口袋里面装满了电子。实验数据本身是没有必要怀疑的，但是这样的结论却引发了许多讨论。这让高温超导的“面子”更加扑朔迷离。如果我们把大费米面、费米弧、费米口袋画在一起的话，就形成了插图八那样的“费米面”。这就是神奇的高温超导体，神奇的大“变脸”！

五、其他超导体的“多面术”

插图九：其他超导体的多重费米面结构

小时候看《镜花缘》，就为里面的“两面国”感到惊奇。一个人的脑袋前面是一张脸，后面还是一张脸，喜笑怒骂只需要转个身就可以了。对于某些超导体来说，这样的情况并不少见。我们来看看最近些年发现的三种超导体：MgB2，Sr2RuO4，LaFeAsO.我们可以看到，这些超导体里面费米面有两个甚至是多个。MgB2的费米面里面是一堆“塑料薄膜”连接在一起，四周是四个独立的小圆片（实际上是八个，里面还分别套着一个）。Sr2RuO4则像一圈卫生纸，一圈圈的没完似的。而LaFeAsO这个今年才发现的超导体，费米面也是有多重多样。对于这些有多个“脸蛋”的超导体，它们的特性是非常丰富的，因为不同的“脸面”之间还存在复杂的相互作用。研究它们的费米面以及费米面所决定的性质，可以为它们的各种应用打下坚实的基础。

结语

各种各样超导体的“面子”恐怕已经让您一饱眼福了，其实这不过是冰山一角。要是把所有超导体的费米面罗列出来的，那简直就是一副艺术画卷。的确，费米面那优雅的曲线就像一副艺术品，无论你从那个角度看它，都散发着自然界最神秘的美丽。探寻这种美丽的真谛，正是凝聚态物理学家们一生孜孜不倦的追求！

插图十：优雅的费米面就像一尊艺术品，充满着自然界最神秘的美丽

第三篇：超导体发展及应用调研报告

超导体发展及应用调研报告

超导是指在一定温度条件下物质电阻突然消失的现象，超导体是指能够产生超导现象的物质。1911年，荷兰物理学家昂纳斯（H•K•O•nnes）在观测汞的电阻与温度的关系时发现，温度下降到4.2K附近时，汞的电阻突然减小到无法测量的程度。由此发现了超导体„„

超导体自发现以来，得到了广泛的发展和应用。随着现代科学技术的发展及人们的生活需求，超导技术得到了进一步推进和发展，涉及了更为广泛的领域。为此，我查阅了一些资料，了解了当今最前沿的超导技术发展及运用。

一﹑超导技术的发现及其发展

1911年，荷兰物理学家昂纳斯（H•K•O•nnes）在观测汞的电阻与温度的关系时发现，温度下降到4.2K附近时，汞的电阻突然减小到无法测量的程度。后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性，由于它的特殊导电性能，卡茂林-昂尼斯称之为超导态。卡茂林由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。这一发现引起了世界范围内的震动。在他之后，人们开始把处于超导状态的导体称之为“超导体”。

1933年，迈斯纳和奥克森菲尔德两位科学家发现，如果把超导体放在磁场中冷却，则在材料电阻消失的同时，磁感应线将从超导体中排出，不能通过超导体，这种现象称为抗磁性。经过科学家们的努力，超导材料的磁电障碍已被跨越，下一个难关是突破温度障碍，即寻求高温超导材料。但这里所说的“高温”，其实仍然是远低于冰点0℃的，对一般人来说算是极低的温度。

直到二十世纪50年代以后，超导技术才逐步发展起来。由于超导体同时具有零电阻、完全抗磁两个独特的性质，它可以无电阻地传输电流的特性，使人们在发现超导现象后立即想到利用超导体来传输电流。但是不久人们就发现用这些金属超导体制作的导线只在传输很小的电流时才具有零电阻特性，当电流增大时又恢复了一般的导体电阻特性。1953年至1973年间，发现了以NbsSn，NbTi，NisGa为代表的铌合金超导体。其临界超导温度为23.2K，这一记录保持了近13年。一些铌合金超导体可以传输较大电流而仍能保持零电阻特性，人们利用超导体无电阻地传输电流的愿望在发现这些铌合金超导体后才成为可能。1962年仅20多岁的剑桥大学实验物理研究生约瑟夫逊在著名科学家安德森指导下研究超导体能隙性质，发现了直流约瑟夫逊效应和交流约瑟夫逊效应。将超导体放在磁场中，磁场透入氧化层，这时超导结的最大超导电流随外磁场大小作有规律的变化。70年代超导列车成功地进行了载人可行性试验，列车时速高达500千米/时。1986年，设在瑞士苏黎世的美国IBM公司的研究中心报道了一种氧化物（镧钡铜氧化物）具有35K的高温超导性。此后，科学家们几乎每隔几天，就有新的研究成果出现。1986年，美国贝尔实验室研究的超导材料，其临界超导温度达到40K，液氢的“温度壁垒”（40K）被跨越。

1987年3月12日中国北京大学成功地用液氮进行超导磁悬浮实验。1987年，美国华裔科学家朱经武以及中国科学家赵忠贤相继在钇－钡－铜－氧系材料上把临界超导温度提高到90K以上，液氮的“温度壁垒”（77K）也被突破了。1987年底，铊－钡－钙－铜－氧系材料又把临界超导温度的记录提高到125K。从1986－1987年的短短一年多的时间里，临界超导温度提高了近100K。这在材料科发展史上，堪称一大奇迹！

1992年1月27日第一艘由日本船舶和海洋基金会建造的超导船“大和”1号在日本神户下水试航。超导船由船上的超导磁体产生强磁场，船两侧的正负电极使水中电流从船的一侧向另一侧流动，磁场和电流之间的洛化兹力驱动船舶高速前进。这种高速超导船直到目前尚未进入实用化阶段，但实验证明，这种船舶有可能引发船舶工业爆发一次革命，就像当年富尔顿发明轮船最后取代了帆船那样。

1992年一个以巨型超导磁体为主的超导超级对撞机特大型设备，于美国得克萨斯州建成并投入使用，耗资超过82亿美元。

1996年改进高温超导电线的研究工作取得进展，制成了第一条地下输电电缆

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自2007年12月开始，中国科学院物理研究所的陈根富博士已投入到镧氧铁砷非掺杂单晶体的制备中。

2008年3月25日和3月26日，中国科学技术大学陈仙辉组和物理所王楠林组分别独立发现临界温度超过零下233.15℃的超导体，突破麦克米兰极限，证实为非传统超导。

2008年3月29日，中国科学院院士、物理所研究员赵忠贤领导的小组通过氟掺杂的镨氧铁砷化合物的超导临界温度可达零下221.15℃，4月初该小组又发现无氟缺氧钐氧铁砷化合物在压力环境下合成超导临界温度可进一步提升至零下218.15℃。

相信在着日新月异的科学世界里，更多关于超导的尖端技术一定会有更新的进展。

二﹑超导材料的科学研究

1.非常规超导体磁通动力学和超导机理

主要研究混合态区域的磁通线运动的机理，不可逆线性质、起因及其与磁场和温度的关系，临界电流密度与磁场和温度的依赖关系及各向异性。超导机理研究侧重于研究正常态在强磁场下的磁阻、霍尔效应、涨落效应、费米面的性质以及T

2.强磁场下的低维凝聚态特性研究

低维性使得低维体系表现出三维体系所没有的特性。低维不稳定性导致了多种有序相。强磁场是揭示低维凝聚态特性的有效手段。主要研究内容包括：有机铁磁性的结构和来源；有机（包括富勒烯）超导体的机理和磁性；强磁场下二维电子气中非线性元激发的特异属性；低维磁性材料的相变和磁相互作用；有机导体在磁场中的输运和载流子特性；磁场中的能带结构和费米面特征等。

3.强磁场下的半导体材料的光、电等特性

强磁场技术对半导体科学的发展愈益变得重要，因为在各种物理因素中，外磁场是唯一在保持晶体结构不变的情况下改变动量空间对称性的物理因素，因而在半导体能带结构研究以及元激发及其互作用研究中，磁场有着特别重要的作用。通过对强磁场下半导体材料的光、电等特性开展实验研究，可进一步理解和把握半导体的光学、电学等物理性质，从而为制造具有各种功能的半导体器件并发展高科技作基础性探索。

4.强磁场下极微细尺度中的物理问题

极微细尺度体系中出现许多常规材料不具备的新现象和奇异特性，这与这类材料的微结构特别是电子结构密切相关。强磁场为研究极微细尺度体系的电子态和输运特性提供强有力的手段，不但能进一步揭示这类材料在常规条件下难以出现的奇异现象，而且为在更深层次下认识其物理特性提供丰富的科学信息。主要研究强磁场下极微细尺度金属、半导体等的电子输运、电子局域和关联特性；量子尺寸效应、量子限域效应、小尺寸效应和表面、界面效应；以及极微细尺度氧化物、碳化物和氮化物的光学特性及能隙精细结构等。

5.强磁场化学

强磁场对化学反应电子自旋和核自旋的作用，可导致相应化学键的松驰，造成新键生成的有利条件，诱发一般条件下无法实现的物理化学变化，获得原来无法制备的新材料和新化合物。强磁场化学是应用基础性很强的新领域，有一系列理论课题和广泛应用前景。近期可开展水和有机溶剂的磁化及机理研究以及强磁场诱发新化学反应研究等。

6.磁场下的生物学、生物－医学研究等

而我国最近有国家自然科学基金项目来研究强磁场下低维系统的输运性质和Shubnikov-deHaas效应。

三﹑超导技术的运用

超导技术是21世纪具有战略意义的高新技术。超导技术可广泛用于能源、信息、医疗、交通、国防、科学研究及国防军工等诸多领域。超导技术的广泛应用将会对国民经济和人类社会的发展产生巨大的推动作用。

由于超导体同时具有零电阻、完全抗磁两个独特的性质，它可以无电阻地传输电流的特性，使人们在发现超导现象后立即想到利用超导体来传输电流。.超导磁悬浮列车 利用超导材料的抗磁性，将超导材料放在一块永久磁体的上方，由于磁体的磁力线不能穿过超导体，磁体和超导体之间会产生排斥力，使超导体悬浮在磁体上方。利用这种磁悬浮效应可以制作高速超导磁悬浮列车。

磁悬浮列车是超导技术最先实现大规模运用的典范。2.超导电力设备

电力设备是超导技术应用的一个重要领域，主要利用超导体可以无电阻传输大电流的特点。目前世界各国开发的乇要超导电力设备包括超导电缆、超导限流器、超导变压器、超导电机和超导储能装置等。.超导磁体计算机

高速计算机要求集成电路芯片上的元件和连接线密集排列，但密集排列的电路在工作时会发生大量的热，而散热是超大规模集成电路面临的难题。超导计算机中的超大规模集成电路，其元件间的互连线用接近零电阻和超微发热的超导器件来制作，不存在散热问题，同时计算机的运算速度大大提高。此外，科学家正研究用半导体和超导体来制造晶体管，甚至完全用超导体来制作晶体管。

另外，超导核磁共振成像仪已在医学上应用。

四、我国超导技术的发展现状

过去的十余年中，在国家863专项计划、国家重点基础研究计划以及各地方科技计划的大力支持下，我国在超导技术领域的研发能力大大增强，获得了100多项专利。目前我国在超导各主要研究领域均有涉足，与世界先进水平之间的差距正日益缩小，某些方面处于国际领先地位。.超导材料技术

在铋系高温超导带材方面，300m长带的临界电流接近90A，达到国际先进水平，在满足国内需求的同时，产品还出口到韩国、欧洲等国家和地区。在高温超导单畴块材方面，我国在材料制备工艺上有知识产权，与国际先进水平的差距较小。制成直径5cm、冻结场7T（4.2K）、磁悬浮力16N／cm2的钇系块材；北京有色金属研究总院实现了直径4cm单畴材料的小批量生产，2000年12月利用自产的340余块钇系块材制备出了世界首辆载人高温超导磁悬浮实验车。

在低温超导材料方面，我国在熔炼加工和热处理上拥有自主知识产权。西北有色金属研究院熔炼的NbTi合金杂质含量低，综合性能高，成本低于国际同类水平，并且创造了国际最高Jc纪录。

2.超导强电应用技术

高温超导电缆、限流器、变压器、磁储能系统、电动机、MRI磁体等应用技术的研发均已启动。相关企业和投资界已经积极参与超导电力技术的产业化，一些研发型公司已经建立起来。

3.超导弱电应用技术

研制成功适合我国通信系统的GSM1800、GSM900和CDMA移动通信用高温超导滤波器系统，技术指标处于国际先进水平。2010年三月中国成为继美国后第二个将超导技术运用到移动通讯领域的国家。.超导技术在电力系统的应用

由国产超导线材制造的我国第1组、世界上第3组并网试运行的超导电缆于2004年4月19日在昆明普吉变电站投入运行，该组三相交流33.5m 35kV／2kA超导电缆系统运行状态良好，其部分性能指标优于目前已经_并网运行的美国和丹麦的超导电缆。该组超导电缆系统由超导电缆本体、终端、制冷及其监控系统、超导电缆监控与保护系统等4部分组成。二相超导电缆本体在变电站场地上平行布置，以转角90度敷设，B相转弯半径5m。终端是连接超导电缆、高压母线、液氮制冷系统三者的接口，每根电缆两端各有一套。制冷及其监控系统安装于电缆附近的热工房内，通过真空液氮输送管连接到终端上，对电缆和终端进行冷却。超导电缆监控与保护系统安装于主控室内，可实现对超导电缆系统的远程监控与保护。

5.超导技术在交通领域的应用

目前，我国已拥有载人高温超导磁悬浮系统技术，处于国际先进水平，并已承载两万多人次，实质上已具有一定的商业价值，这开拓了在磁悬浮技术上实现超越发展的可能性。此外，高温超导磁悬浮技术的发展及其应用，将极大地推动高温超导材料的研发和产业化发展，并将为我国稀土及稀土永磁工业提供巨大的市场和发展需求。

我国计划在2010年，超导产业对我国GDP的贡献达到20亿美元，超导电力技术、超导通讯技术、超导量子干涉器件得到实际应用。我国超导材料产业初具规模，并以低温超导材料（NbTi，Nb3Sn）和铋系高温超导带材为主，材料性能达到国际先进水平，能够满足国内应用。低温超导材料达到1000t的年生产能力；铋系高温超导带材达到10000km的年生产规模；高温超导第二代带材（YBCO涂层导体）达到实用化水平；高温超导大面积薄膜实现产业化。

通过这次调研，我充分了解了超导技术的发展历史，也看到了超导技术诱人的运用前景。相信在将来的社会里，超导技术一定能为人类带来更多的财富和便利。我国也将紧随世界的脚步，向更加宽广的超导领域迈进！

第四篇：教案设计

教案设计(精选多篇)

《事物是普遍联系的》教案设计

教学设计指导思想：本课件运用多媒体技术，综合利用图片和视频资料，结合课堂师生互动的及课堂讨论等多种方式，引导大学生主动求知，积极思考，进入哲学的思维，使原理课的教学能够有一个好的效果。

一、教学目标

1.知识方面：

理解和掌握联系的含义 理解事物的联系是普遍的 理解事物的联系是客观的

2.能力方面：引导学生学会归纳基本概念、基本原理，并初步掌握用联系的观点去观察、分析社会现实问题,以培

养学生的分析运用等辩证思维能力。

二、教学方法：多媒体课件、案例讨论和师生互动相结合

三、课堂设计：

1、运用达尔文《物种起源中》关于“猫和三叶草”的案例，引入本课件的教学。在社会中，借用最近热映的《同桌的你》电影中主人公提到的著名的“六度分割理论”以及“蝴蝶效应”，让同学们讨论人类社会中普遍联系的生存状态：世界上任何事物都不能孤立存在，都同周围的其它事物联系着。以恩格斯在《反杜林论》中的著名论断作为本阶段课堂讨论的结束语。

2、以孔子“三人行，必有我师”为导引，引入哲学上对“联系”范畴做出的定义。

3、以对联系范畴的理解引入联系客观性的特点。引入古人对“日食”现象的理解并结合生活中自己的例子加以详解，让同学们举出生活中主观臆造的联系的例子，并展开讨论。“喜鹊报喜”、“乌

鸦报丧”；幸运数字等等。得出结论，联系是客观的，不能主观臆造的，恋爱中的情侣切忌捕风捉影，主观臆断。

4、由此引入联系的普遍性的特点。播放视频《十分钟看懂金融危机》，从经济全球化的角度，论证人类社会生活中人们相互依存的紧密度和普遍性。

5、普遍存在的事物之间的偏西是多种多样的，引入联系的多样性的特点，并举例加以论证。

6、普遍联系的方法论意义。运用纪晓岚祝寿的例子，论证听言务尽，切忌断章取义，主观臆断。“这个婆娘不是人，九天仙女下凡尘。儿孙个个都是贼，偷得蟠桃奉至尊。”

四、教学后记：

1.利用多媒体信息教学，并结合案列和生活中的实例进行课堂讨论，能够增加课堂教学信息的密度和活跃度，增强师生互动，从而提高课堂教学的效果。同时也能够增加大学生对哲学原理课的兴趣，加深了对“事物是普遍联系的”理

解，哲学本就是生活。

2.通过组织学生讨论和课堂发言，充分发挥了学生作为课堂学习主体的主观能动性，从而学生改变对原理课“死记硬背”、“枯燥乏味”的旧认识，真正认识到源自生活的哲学，本就是生活本身。从而以自己独特的视角加深对生活的深入思考，而不再是“死记硬背”、“背过就忘”。使哲学真正能够融入大学生的生活中。

《信客》教案设计一

教学目标：熟悉课文内容，掌握全文结构，感受信客的品格和精神。

教学重点：熟悉全文内容，掌握课文结构。

教学难点：感受信客的品格和精神。

教学时间：2课时

教学过程

第一课时

一、导入

1.作者简介

作者余秋雨是我国当代著名的艺术理论家、文化史学者、散文家。曾被授予“国家级突出贡献专家”称号。主要著作有《文化苦旅》、《秋雨散文》、《山居笔记》、《行者无疆》、《千年一叹》等，其中散文集《文化苦旅》曾获得多个书评大奖，《山居笔记》更获得海外华文文学最高奖第一名。

2.导语

现在通讯事业发达了，电话、互联网的出现使我们的沟通方便多了，但是传统的书信联系在很多地方仍然扮演着重要的角色。而邮递员也延续着他们的工作。不知道大家对邮递员有什么印象呢？

二、听了几个同学对邮递员的看法后，我们看看余秋雨先生所写的邮递员也就是信客的故事。

1.自由朗读课文，找出生字词，并给文章的四个部分各写一个小标题。

生字词：克扣 接济 唏嘘 稀罕 噩耗 呵斥 诘问 焦灼 伎俩 颠沛 吊唁

文绉绉

穷愁潦倒 风尘苦旅 鸡零狗碎 低眉顺眼 连声诺诺 生死祸福

文章结构：信客当信客的原因---信客是怎样做信客的---信客为什么不做信

客了---信客为什么当教师、校长也是好样的

2.阅读课文一遍后，文中的信客给你怎样的印象呢？可以用形容词来描述一下吗？

任劳任怨 待人宽容 善良厚道 恪尽职守 有才干

3.结合课后练习第一大题的3个小问题，再次仔细阅读课文，然后分小组讨论，看看文中主要写了信客的哪些故事，各个故事又体现信客怎样的为人呢？

任劳任怨：代读写书信 帮忙料理乡人后事、安抚死者家属

待人宽容：遭别人怀疑、遭同乡诬称为小偷仍不计较

恪尽职守：前后当了三十年的信客

有才干： 当教师、校长同样受到赞誉

4.在信客的这么多的故事中，哪个最让你感动呢？并说说原因。

5.解答课后的练习

三、小结

回顾文中信客的故事和他的为人，如果让你在信客的墓碑上写碑文，你回用一句怎样的话来写呢？

板书设计：

信客当信客的原因---信客是怎样做信客的---信客为什么不做信客了

任劳任怨：代读写书信 帮忙料理乡人后事、安抚死者家属

待人宽容：遭别人怀疑、遭同乡诬称为小偷仍不计较

恪尽职守：前后当了三十年的信客

有才干： 当佬都同样受到赞誉

第二课时

一、感受信客的品格和精神。

二、完成课后习题。

三、拓展延伸。

板书设计：

信客

信客信客就在一个信字-----诚信无私

终年跋涉，非常辛苦-----任劳任怨

收入微薄，生活贫穷-----待人宽容

教学后记：信客一文的学习，学生对信客的品质和精神都能能较好地体会，对文章的结构基本能把握，朗读能力有提高。

物理教案设计电功率

目标教学教案课题

二、电功率课 型新授授课教师贺日明课时分配2课时授课日期2014年月日教材分析主要知识点重点难点

1、理解电功率的含义。

2、会用公式p=w/tp=ui进行简单的计算。

3、知道额定电压与额定功率

1、理解电功率的含义。

2、会用公式p=w/tp=ui进行简单的计算。会用公式p=w/tp=ui进行简单的计算。教学目标

1、知道电功率表示消耗电能快慢，知道电功率的单位是瓦。

2、会用功率的计算公式p=w/t进行简单的计算。

3、会用功率的计算公式p=ui进行简单的计算。

4、知道额定电压与额定功率

5、了解实际功率与额定功率的关系

6、培养实事求是的科学态度。教学过程教 师 活 动学 生 活 动

一、复习巩固

1、电能利用的实质是什么?

2、电流做功的实质是什么？

3、电功的物理意义是什么？

4、电功大小的决定因素是什么？

5、电功的计算公式都有哪些？

6、电功的国际单位、常用单位分别是什么？它们的换算关系如何？思考并回答：

1、利用过程实质上是电流的做功过程2|、电流做功的过程实质上是电能转化成其他形式能的过程。

3、电功是用来表示电流做功多少的物理量。

4、电功的大小与导体中的电流和导体两端的电压成正比，与通电时间成正比。

5、w=uitw=uq?w=i2rtw=u2t/r

6、的国际单位是：ｊ目标教学教案教学过程教 师 活 动学 生 活 动

二、引入新课：投影给出图片提出问题：怎样比较电流做功快

慢？在物理学中，我们把电流单位时间内完成的功叫做电功率。

三、进行新课g 三dgdff一.电功率

1、电功率的物理意义：理解：电流做功快，电功率就大；电流做功慢，电功率就小.2、电功率的定义：

3、电功率的计算电功率的定义公式为p=w/t 电功率的普遍适用公式是p=ui电功率推导式一：p=u2/r电功率推导式二：p=i2r4、电功率的单位：由p=w/t可知，当w取其国际单位ｊ,t取其国际单位s时，可得，p的国际单位是ｊ/s。当ｊ/s用作电功率的单位时，物理学中给他一个特定的名称，叫做瓦特。国际单位：瓦特简称:瓦符号：w 等效单位：1w=1ｊ/s=1va常用单位：千瓦符号：kw换算关系：1kw=103w电功的常用单位是：kw·h?他们的换算关系是：1 kw·h=3.6 x 106ｊ

二、看图片并进行分析得出结论：一般情况下我们用相同时间内电流做功的多少来比较电流做功的快慢。电功率是用来表示电量流做功快慢的物理量。电流单位

时间内完成的功叫做电功率 学生推导公式并识记内容与教师共同总结内容 目标教学教案教学过程教 师 活 动学 生 活 动

5、例题：某用电器的电功率为250w，正常工作时的电压为220v，每天使用3h，一天用电多少千瓦时？二：额定功率 1．额定电压与额定功率额定电压： 额定功率： 2．实际电压与实际功率实际电压： 实际功率： 实际功率：

3、实际功率与额定功率的关系u实

u额p实>p额用电器可能损坏学生分组进行练习。用电器正常工作时的电压叫做额定电压用电器在额定电压下的功率叫做额定功率用电器实际工作时的电压叫做实际电压实际功率用电器在实际电压下的功率叫做实际功率．

一、适用年级 小学中高年级

二、活动目标

1．通过活动，让学生初步了解一些影视配音的基本知识。

2．培养学生的观察、想象能力和语言表达能力。

3．利用影视片对学生进行美的熏陶，提高审美鉴赏力。

三、活动准备

影视片《小马过河》，“招考启事”一张，台词每生一份，“聘任书”一份。

四、活动过程

创设情境，引入课题

生：导演……

师：怎么样？找到配音员了吗？

生：垂头丧气地摇着头。

师：这样吧！我们来招考配音员。

生：好主意！我来写招考启事。

师：今天我们活动的内容就是“招考配音员”。因为由我导演的动画片《小马过河》已经到了后期的配音制作阶段了，但还是找不到合适的配音员。今天要从你们当中挑选几位，看看谁能过五关斩六将，取得最后的胜利。

宣布规则，明确目标。

师：宣布活动规则：

全班分成黄、红、蓝、绿四小队，以各小队为单位进行比赛。

让各队分别派两位学生组成裁判团，裁判长由老师担任。

裁判必须要公正。比赛时各队集体讨论后，要选派代表参赛。

每项活动所得的一、二、三、四名分别计4、3、2、1分，最后以累计分最高为胜，胜者被招聘为配音员。

进行活动，进入角色。

1．想象配音

放映没有配音的《小马过河》影片两次。让学生根据角色的动作、表情、形态想象影片的内容。

红、黄、蓝、绿各代表队进行讨论，讨论出各个角色的大致对话内容。

各小队分别派出四名代表，分角色分别为小马、老马、老牛、松鼠进行配音。

裁判团进行评判，评出名次。提倡配音不离内容，但欢迎风趣幽默的语言。

2．台词配音

师：刚才各队的同学根据自己的想象，做了维妙维肖的表演。但是真正的

配音却对我们提出了更高的要求，它要求我们必须做到台词要准确无误。根据这一要求，下面我们要进行一场背台词配音比赛。

发下台词，让学生用两分钟的时间记台词。

各队以四人为一组分配好角色，相互对台词。

各队选派出一组最好的作为代表，参加看影片配音比赛。

评分以台词的正确与否为准。如果都正确，可以各得四分。

3．对口形配音

师：要配好音，除台词要准确无误外，还必须做到声音和口形要一致。

再放小马过河影片两遍，各队以刚才的四人一组进行分组试对口形配音。

各队选派一组最好的进行对口形配音比赛。

以哪一组学生对准口形为胜，决定名次。

4．有感情配音

师：要当好一名合格的配音员，我们更重要的是必须能做到准确地把握每个角色的感情，而且准确地把它们表达出来。为了能达到这个要求，我们接下来要进行一场最关键的比赛。

各队分析、讨论各角色的性格、心理以及思想感情。概括了解各角色的性格特征。讨论以怎么样的语调、语气，准确地表达感情。

根据讨论结果，师小结：小马——依赖性强，声音略显娇气；老马——慈祥、亲切；老牛——有些老气横秋；松鼠——热心，语气要热情些。

各队分组，试着有感情配音。

各队派小组做为代表参加比赛，评分。

5．宣布得分

综合各项比赛的得分，宣布比赛的胜利者。当场出示“聘任书”，宣布聘任比赛胜利的一队为配音员。

6．配音表演

最后胜利的四位同学为大家做最

后一次配音表演。

总结活动，明白意义。

师：通过这节课的活动，我们不但了解了一些有关影视的配音知识，让我们知道了配音时必须要做到的几点要求。同时也锻炼了我们想象力和语言表达能力。

附板书：招考配音员

台词

正确无误招考启事————

声音口形一致————

准确表达感情————

名称：

姓名：高一英语教案设计张晓英

unit 5cananda-------“the true north”

period 1warming up and reading

教学重点

1.let studends read the passage and learn about the geography, populationg, main cities, natural beauty and natural resources of canada.2.get students to learn different

skills.教学难点

1.develop students` reading ability.2.enable students to learn about some basic information and talk about canada.三维目标

知识目标

1.get students to learn the useful new words and expressions in this part.2.let students learn the knowledge of canada.能力目标

1.develop students` reading ability and let them learn different reading skills.2.let students learn how to read a travelling report and how to use a map.3.enable students to learn about some basic information and talk about canada.情感目标

1.stimulate students` interest in

learning about foreign countries.2.develop students` sense of cooperative learning.教学过程

设计方案

step 1 leading-in and warming up

1.show a map of canada to students and talk about canada.then ask them the

following questions:

1)what kind of country is canada?

2)how large is it?

3)what else do you know about canada?

suggested answers:

1)canada is a multicultural country.2)it`s the second largest country in the world.it covers an area of 9984670 square

kilometers.it is a bit bigger than china.3)

2.make a quiz

show the following on the screen.how much do you know about canada?

1.what language do canadians speak?

a.english b.english and german c.english and french d.english and spanish

2.what is the capital of canada?

a.vancouverb.torontoc.calgaryd.ottawa

3.what is the national animal of canada?

a.beaverb.grizzly bearc.polar beard.penguin

4.what is the canadian leader called?

a.presidentb.prime minesterc.governord.king

5.how many great lakes are there in canada?

a.4b.3c.5d.6

let students work in pairs and answer this quiz.then have them compare

their answers with another pair.give them the correct answers and see how many students got 80﹪or better.step 2 pre-reading

1.1)

2)

3)

2.let students discuss the following questions: what is the longer trip you have ever taken? if you take a trip to canada, what dou you think you might see there? what three words would you use to describe canada? have students turn to page 34 of the text book, look at the title of the reading passage

and the pictures and predict what the passage is about.then have them read the passage quickly to see if they are right.step 3 reading

1.fast reading

ask students to skim the reading

passage and then answer the following questions:

1)what is the passage mainly about?

2)what is “the true north”?

3)how many cities are mentioned in the text? what are they?

three minutes later,check the answers with the whole class.suggested answers:

1)the passage is about a trip of two girls, and it tells us some information about

canada.2)“the true north”is the train that goes across canada.3)five.they are montreal, vancouver, calgary, thunder bay and toronto.2.intensive reading

allow students to read the passage carefully this to understand the main ideas of each paragraph and get the important

details, and then finish the following:

1)choose the best answer to each question according to the text.as you go eastward, you can see the following things except

a.mountainsb.thousands of lakesc.forests and wide rivers d.cows

who will take part in the calgary stampede?

a.cowboysb, people from canada

c.anyone who has a gift for ridingd.cowboys from all over the world

which of the following ststements is true?

a.one can cross canada in less than five days by train.b.many people think calgary is the most beautiful city in canada.c.in fact, the population of canada is more than thirty million.d.ocean ships cannot reach thunder bay.which of the following shows the right route of the cousin`s travel?

a.toronto→calgary→vancouver→thunder bay

b.vancouver→calgary→thunder bay→toronto

c.vancouver→thunder bay→calgary→toronto

d.toronto→thunder bay→calgary→vancouver

suggested answers: ddcb

2)answer the following questions in complete sentences.which continent were the cousins crossing?

why were they not flying directly to the atlantic coast?

why is the population of vancouver growing so rapidly?

what happens at the calgary stampede?

how are ocean ships able to reach the center of canada?

what are some of canada`s greatest natural resources?

3.reading and discussing

read the passage a third time and then work in pairs to discuss these questions.1)which part of the reading passage interests you most?

2)if someday you go to canada, where will you go?why?

4.dealing with language points

help students analyze some difficult ,long and complex sentences and guess the mianings of some new words and expressions.encourage them to try to deal with the language points in the context.give tehm explanations if necessary.listening and reading aloud

ask students to read the passage aloud to the tape and let them pay attention to the pronunciaton of each new word and the pauses within each sentence.tell them to pick out all the useful expressions or collocations from the passage while reading and copy them to the notebook after class as homework.read them aloud and try to learn them by heart.collocations: be on a trip to , rather than, take the aeroplane, all the way, take the train, at the airport, on the way to , chat about, as well as, less than, aboard the train, settle down, manage to do, catch sight of, be famous for, have a gift for, thousands of, in prizes, be amazed to do, at the top of, be surprised at, because of, fresh water.step 4.consolidation

give students 10 minutes or so and let them do the following:

1.work in pairs and fill in the table about the type of writing and summary of

the idea.a trip o “the true north”

type of writingthis is a piece of narrative writing.main idea of the passage li daiyu and her cousin liu qian went on a trip to canada, visiting their cousins and enjoying the beautiful scenery across the whole continent of canada from west to east.main idea of paragraph1 li daiyu and her cousin liuqian were on a trip to canada.main idea of paragraph2 having arrived in vancouver ,the most beautiful city in canada, they were to be taken to catch”the true north”, the cross-canada train.main idea of paragraph3 settling down in their seats in the train, they enjoued the wild scenery while crossing the rockey mountains to calgary.main idea of paragraph4 while

~ 26 ~

arriving at thunder bay, they learn more about canada, its population,resources,etc.main idea of paragraph5 the train rushed towards toronto while they were sleeping.2..complete the summary of the story with one word in each blank and then retell the whole story.li daiyu and liu qian were on aacross canada.instead of taking the aeroplanethe way, they would cross the whole continent of canada in aafter arriving vancouver by air.danny lin waitedthem at the airport and gave them a briefabout canada, the secondcountry in the world and vancouver, the most beautiful city of the country, while taking them tothe train,”the true north”

having settledin the seats, they looked out of windowthe wild scenery, the mountain goats, and grizzly bear.they

~ 27 ~

went by the city of calgary andin thundet bay, a city at theof the great lakes, learning more about canada of its population resources and so.their last stop is toronto, one of the southernmost cities in canada.keys: trip;all;train;for;intoduction;biggest;catch;down;at;arrived;top;on.step 5 homework

1.learn the useful new words and expressions in this part by heart.2.read the reading passage again and try to retell the passage.板书设计

unit 5 canada—“the true north”

warming up and reading

a trip on “the true north”

type of writingthis is a piece of narrative writing.main idea of passageli daiyu and her cousin liu qian went on a trip to canada, visiting their cousins and enjoying the beautiful scenery across the whole

~ 28 ~

continent of canada from west to east.main idea of paragraph1 li daiyu and her cousin liuqian

trip to canada.were on a

main idea of paragraph2 having arrived in vancouver ,the most beautiful city in canada, they were to be taken to catch”the true north”, the cross-canada train.main idea of paragraph3 settling down in their seats in the train, they enjoued the wild scenery while crossing the rockey mountains to calgary.main idea of paragraph4 while arriving at thunder bay, they learn more about canada, its population,resources,etc.main idea of paragraph5 the train rushed towards toronto while they were sleeping.~ 29 ~

~ 30 ~

第五篇：教案设计

教学设计模板

【教材简析与说明】【教学目标】【重难点分析】【教学过程】【设计意图】

第一课时（简案）

一、聚焦“课题”，激趣导入（或“质疑导入”）

【设计意图：课题是文章的眼睛，是学生阅读中最先接触到的文本信息。聚焦课文题目，充分调动学生阅读期待，有助于激发学生对文本的阅读兴趣，也有助于打开思维，走本文本，与文字对话。】

二、聚焦“预习”，学习字词

【设计意图：孩子学习的起点不是“0”。尤其对于中高年级的孩子来说，养成良好的预习习惯，是学习语文的基本要求和重要方法。作为预习的主要内容，字词的教学一方面要建立在学生自学的基础上，以学生的汇报、交流为主，一方面也要抓住词语在音、形、义不同方面的重点，分组学习，归类学习，提高课堂的效率。】

三、聚焦“文体”，整体把握

【设计意图：2011版课标特别强调学生对于课文“整体把握的能力”，这与学生阅读、写作中篇感、段感意识不强的现状密切相关。教学中，以“文体”特征为突破口，不仅有利于引导学生抓住文本的核心内容、关键特征、形式结构，也有利于学生积累基本的文体认识，形成初步的“文体”阅读的意识。】

四、聚焦“XX”，感知XX 【设计意图：】

第二课时

一、导入——找准切入点

【设计意图：问题是教学组织的根本途径。阅读课堂的问题设计应从学生的真实学习情出发，指向文本的主旨情谊与表达形式，设计统领全文学习的大问题、轴问题。这里抓住XXX，正是引导学生关注文本核心价值所在，也为学生对文本表达方式的学习作了铺垫，起到“提领而顿，百毛皆顺”的学习效果。】

二、品读——夯实语言点

【设计意图：崔峦老师再三强调，阅读教学不能再跟着课文内容后面转圈圈。阅读教学更在关注文本在“文章表达顺序和基本表达方法”上多下工夫，多做文章。文本中XXX的语言的点，不仅是这篇文本的写作特色之一，也是符合这一年段学生阅读、习作中普遍存在的问题。教学时，通过理解内容，进而发现形式的秘密，真正实现得“意”而不忘“言”。】

三、训练——激活迁移点

【设计意图：管建刚老师认为，阅读教学要有为写作服务的意识。阅读课上写作能力的训练，要建立在文本表达形式特点的发现之上，指向的是“写作方法”，而不是“写作内容”。这里的XXX练习设计，正建立在学生阅读发现的基础之上，力图实现写作方法的迁移与运用。】

四、拓展——内化知识点

【设计意图：2011版课标强调，不刻意追求语文知识的“系统性”“完整性”，但同时指出，可以“随文学习必要的语文知识”。通过本课的学习，XXX这样的知识点应该成学生阅读和积累的内容之一，加以必要的拓展性阅读，这样的语文知识，就能为学生语文能力的建构、语文素养的提升打下坚实的基础。】