活动方案设计参考

    一、目的

    1、本次活动是在学生已有的导体、绝缘体、不良导体知识基础上，再了解一些现代尖端科学技术知识，如“超导体”和超导现象等知识，达到开阔眼界、增长知识的目的。

    2、通过制作模型可以学会一定的认图、剪切、胶合等加工技能。

    3、通过让学生学习一些较先进的科学技术和科学知识，激发学生探索科学的兴趣，产生发明创造的动机。

    二、内容要点

    本次活动是以制作为主要内容的活动。

    1、人类发明了车轮，把自己从身背肩扛的笨重的体力劳动中解放出来，有轮车在技术进步中做出了重大贡献。人再发明无轮的车在科学技术上又是一个飞跃，超导磁悬浮列车就是划时代的产物。 学生搜集以磁悬浮列车为主要内容的，有关超导技术的资料，大家互相交流通报。

    2、制作流线型的纸本模型。通过制作，除掌握技能外，对其基本原理和主要构造能有概括的了解。

    3、畅谈超导技术在交通、国防、医疗、科研等方面的广泛应用。

    三、形式和方法

    1、搜集有关超导技术的书、报、图片等资料，大家研究讨论。这种形式活泼新鲜且知识面广，不同于老师讲学生听，能充分发挥学生们的积极主动性。会对新的尖端科学知识产生兴趣。

    2、有条件的学校可以放映有关的电影或录像带。

    3、制造流线型的车身，用纸制材料和简单的工具做出接近流线型的车身是一种从理论知识到具体事物反复转变的过程，对学生来说，比其它的几何形体变化能得到更多的锻炼。

    4、漫谈超导技术的应用和前景，让学生进行科学畅想，想的思路是有科学根据的，尽管属于幼稚的萌芽状态，也是很可贵的。学生可在超导这个主题内可表各种各样的理想发明，并说出简单的处理方法，不要做漫无边际的幻想游戏。

    四、注意事项

    学生广泛搜集资料是一种很好的学习形式。这样的知识信息量大面宽，许多学生能积少成多。学生通过讨论、思考、争论可学得透，印象深，不会是注入式的结果。

    制作活动可以使科学知识具体物化，便于学生理解掌握。学校很难进行超导材料和超导现象的实验，简单的模型使他们有了物质依托，并不要求真有实际的性能。教师辅导制作的要求是学生能做出外观接近的目视流线型。教师要多充实有关超导科学知识。

    事物有它本身的科学规律，当外界温度变化时引起了材料的物理性能的变化。在临界温度条件下有了本质的改变，科学家抓住这个突破点开拓了新的领域，将这些内容对学生进行教育，对培养孩子们的兴趣，心灵中埋下立志攀登科学高峰的种子是有益的。

    评估学生的成绩，在制作上要着重流线型的车身与底盘的合理性，在讨论发言中要有科学性、切题、有独立思考表现。

知识背景材料

·大显身手的超导·

    超导是当代高新科技的研究领域，近年来有突飞猛进的发展，在理论、材料和应用诸多领域都取得了明显的进展。

    在电学领域中，人类对导体、不良导体、半导体都有相当成熟的认识和应用。对超导认识则比较晚。世界上首次发现超导现象是荷兰物理学家昂内斯的实验。他试验许多金属或合金在低温条件下的性质，大多数导体常是随着温度的降低，电阻也相应的降低。1911年在一次试验汞（水银）低温条件下的电阻时发现奇怪的事，当用液态氦做制冷剂，温度降低到4.2K（相当－268.8℃）时汞的电阻突然消失！这种现象就叫超导现象。这种状态的物质称为超导体，从此开辟了新的科学研究领域。

    人类发明了车轮改变了搬运货物的面貌。人背马驮的效率都很低，在地面上拖拽十分费力，滑动磨擦变为滚动磨擦则大大减少了物体移动的阻力，运输的效率有成倍的提高。中国古代的驿站换马接力每昼夜跑约250千米，只相当现代高速列车1小时的速度。使车辆增快速度是提高交通效率的最重要指标，有几种办法可以达到快速的目的。一是增大发动机的功率，这有一定限度，功率越大耗能越多费用越大，并不实用。如用两台大功率喷气发动机推动单人赛车能达到每小时1200千米的速度，这样的车毫无实用价值。再有就是减少空气的阻力，把车设计制造成流线型，车身就能有效地把空气阻力降低到最低的状态，这是完全能做到的。最后是减少车轮的阻力，目前的汽车胶轮和滚珠轴承技术不会再有新的突破，火车的车轮也不会再有新的突破。只好再做一次新的革命，取消车轮。让车辆的滚动磨擦也消失为零。那只好让车辆悬空移动了。有谁能支持车辆庞大的重量呢？科学家想到了磁力。电磁起重机能吸起成吨的铁，磁力是有前途的大力士。

    好的永久磁铁或永久磁体（它的成分不一定是铁）能吸引起或推起相当于它本身重量的铁。它的磁场强度约数千高斯。电磁铁的磁场可达约3万高斯。若欲使电磁铁再增强磁力只有加大电磁铁线圈的电流强度，由于铜质导线具有一定的电阻，随着电流强度加大，它的温度必然升高，最后会把线圈烧毁。如用大量的水来冷却线圈势必增大电磁铁的体积和重量。耗费大电功率与增大电磁体的全积重量都不能造出有实用价值的车辆。

    超导技术的进步为理想的高速列车创造了条件。超导材料的电阻为零，能在线圈中通过超强度的电流却不会发热，这样，体积重量很小的超导电磁体就可以产生强大的磁力来举起列车。超导磁体重量轻、体积小、耗电省。这项技术可以造出实用的列车。

    当前有许多超导材料，如合金、氧化物等，它们都是液态氮做冷剂的条件下出现超导性能的材料。氮在空气中含量较高，约占空气的80％，氮的液化温度比氦高得多，是78K（相当－195.8℃）。价格也比液氦低得多，能有实用价值。我国科学家能制出含锑铋系列的超导材料，在－141℃就显出超导性能，已进入世界超导领域的前列。科学技术在发展，更高临界温度的超导材料会在科研、交通、国防、医疗、能源等诸多领域中得到广泛的应用。