教师指南Teachers’Guide.PDF

Teachers’ Guide 簡介 「神奇物質－材料科學展」帶領參觀者進入神奇的物質世界，深入認識材料科學怎樣應用在 人類的生活上。展覽展出40 多件互動展品，介紹一些有趣而實用的材料和它們背後的科學原 理，以及它們如何被應用於現今科技的產物如汽車避震器、眼鏡架框、數碼多功能影音光碟 （DVD ）播放機及高爾夫球桿等。此外，展覽還探索材料科學未來的應用。 聯繫課程 小學常識科：「日常生活中的科學與科技」 中一至中三科學科：「物質的粒子觀」、「金屬」和「物料新紀元」 新高中物理科必修部分：「電和磁」 新高中化學科必修部分：「微觀世界I 」、「微觀世界II 」和「金屬」 新高中化學科選修部分：「物料化學」 新高中組合科學科物理部分：「電和磁」 新高中組合科學科化學部分：「微觀世界」和「金屬」 參觀資料 展期：2014 年 12 月12 日至2015 年4 月15 日 地點: 香港科學館特備展覽廳 展廳平面圖 1. 展覽簡介 8. 材料測試站 2. 泡沫 9. 非晶態金屬 3. 重擊玻璃 10. 形狀記憶合金 4. 材料的演進 11. 晶體 5. 鐵磁流體 12. 從沙粒到超級電腦 6. 放大！ 13. 示範劇場 7. 結構與缺陷 P.1 展區精華介紹 放大！ 這裏分為六個部分，透過利用各種顯微鏡逐步放大材料（由宏觀尺度到原子尺度），探索神秘 的微觀世界。 教學重點： 老師可簡單介紹顯微鏡的發展史 ，由遠在十七世紀使用的光學顯微鏡到近代發明的電子顯微 鏡，物料的結構逐步呈現在材料科學家眼前 。展板當中展示了蛋白石在不同放大倍數下的迷 人結構，當倍數增加至100,000倍時，圖片可清晰看到形成蛋白石的天然玻璃球體緊密排列着。 另外，要界定物料是粗糙還是平滑，通常取決於放大倍率。比方說，砂紙的手感雖然粗糙， 但放大倍率足夠大時看到的卻是平滑的顆粒表面 。 結構與缺陷 這展品有兩面搖板，一面載有大小相同的滾珠，另一面則載有兩種大小不同的滾珠。透過搖 板，參觀者可學習金屬的結構以及如何善用缺陷令金屬變得更堅硬。 教學重點： 滾珠代表金屬中的原子，而大小不同的滾珠代表不同金屬的原子 。仔細觀察滾珠的排列 ，可 認識金屬的缺陷如晶粒界面及晶格空位。由於缺陷使原子在受力時無法順利移動，因此缺陷 愈多可令金屬更堅硬。老師還可運用這展品解釋為何非晶態金屬異常堅硬。另外，透過輕輕 擺動搖板，可模仿金屬加熱時出現的情況：原子自行重組形成較大晶粒，晶粒界面縮小，晶 格空位消失。 P.2 非晶態金屬 在彈跳測試中，參觀者可把數個彈珠同時撞上不同金屬板 。由於非晶態金屬異常堅硬，固此 撞上非晶態金屬板的彈珠彈跳次數遠較一般金屬多。 教學重點： 非晶態金屬是一種具有奇特原子結構的金屬，它的原子排列完全無序 。無規則結構使原子擠 在一起並很難移動，原子越不容易移動，金屬的硬度就越高 。老師可運用另一展品「結構與 缺陷」解釋缺陷如何令金屬變得更堅硬 。除了觀察彈珠的彈跳次數，老師還可引導學生觀察 金屬板的表面，看看是否出現了細小的凹坑。這些凹坑表明，質地較軟的金屬會被彈珠撞擊 變形。換句話說，對於質地較軟的金屬，彈珠的能量消耗在移動金屬板的原子上，而未完全 用在彈跳上。但對於非晶態金屬，凹坑並不存在。 鐵磁流體 鐵磁流體中的鐵粒沿磁力線聚攏，形成一個個尖刺。 教學重點： 鐵磁流體含有水和細微的鐵粒 ，當磁鐵靠近液體時，水中的鐵粒會被磁鐵吸引和拉動 ，沿磁 力線聚攏形成尖刺。鐵磁流體中的微粒大小只有 10 納米。若微粒太小 ，其磁力就會過弱，液 體不能形成尖刺 。若微粒太大，其磁力就會過強 ，以致微粒互相吸引，液體就會結塊。