新滬科版九年級全一冊初中物理 第三節(jié) 材料的開發(fā)和利用 教學(xué)課件

1、第二十章 能源、材料與社會 第三節(jié) 材料的開發(fā)和利用1.常識性了解人類社會發(fā)展中人們對材料的認(rèn)識、開發(fā)和利用情況。2.知道材料的分類，了解導(dǎo)體、半導(dǎo)體及絕緣體的性能和用途。3.了解超導(dǎo)材料和納米材料，并知道其相關(guān)應(yīng)用。 我們周圍大大小小的物品都是由各種材料制成的。一、材料與社會人類社會的發(fā)展與人們對材料的認(rèn)識、開發(fā)和利用相關(guān)。按照制造技能的劃分，人類經(jīng)歷了舊石器、新石器時代和青銅器時代。舊石器時代：這段時期的人類開始制作出石制工具，掌握了制造簡單的組合工具的能力，學(xué)會了鉆木取火的技能。 新石器時代：人類已經(jīng)能夠制作陶器，開始進行紡織。工具則以磨制石器為主。 青銅器時代：這個時期是使用青銅器為標(biāo)

2、志的人類物質(zhì)文化發(fā)展階段。青銅是紅銅(純銅)與錫或鉛的合金，因為顏色青灰，故名青銅。在冶煉銅時，為什么要加入少量的錫？思 考 加入少量的錫，可以獲得比純銅更堅硬、密度更小、強度更高的青銅。人類大規(guī)模制造機器的基礎(chǔ)是什么？如今，什么已經(jīng)成為材料家族的主體？生鐵鋼鐵 生鐵的利用；以鐵為主發(fā)展出的高性能鋼鐵材料。 討論 1.材料在人類社會發(fā)展的歷史進程中具有極其重要的作用。舊石器新石器青銅器鐵器，材料的發(fā)展推動了社會的進步與發(fā)展。 2.利用材料所具有的電、光、磁、熱等功能和物理效應(yīng)，按材料的用途分類，如建筑材料、耐火材料、電工材料、光學(xué)材料、感光材料等。歸 納二、材料的導(dǎo)電性根據(jù)材料的導(dǎo)電性能：材料

3、可分為1. 導(dǎo)體：容易導(dǎo)電的材料。 常見導(dǎo)體：各種金屬；酸、堿、鹽的水溶液；人體、大地、石墨、水銀等。2. 絕緣體：不容易導(dǎo)電的材料。 常見絕緣體：陶瓷、玻璃、橡膠、塑料、各種油等。3. 半導(dǎo)體：導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料。 常見半導(dǎo)體：二極管、三極管、熱敏電阻、光敏電阻、集成塊等。 半導(dǎo)體的材料：硅、鍺、砷化鎵等。實驗探究：發(fā)光二極管的獨特功能實驗材料：電源、燈泡、開關(guān)、導(dǎo)線、接線板、接線柱、半導(dǎo)體二極管 實物圖 操作現(xiàn)象 結(jié)論發(fā)光二極管A接正B接負二極管發(fā)光發(fā)光二極管具有單向?qū)щ娦訟接負B接正二極管不發(fā)光探究：光敏電阻的獨特功能實物圖操作現(xiàn)象 結(jié)論光敏電阻1.光敏電阻接入電路二極管

4、發(fā)光光敏電阻的阻值隨光照強度而改變2.再用手指捏住光敏電阻二極管變暗探究：熱敏電阻的獨特功能 實物圖操作現(xiàn)象 結(jié)論熱敏電阻1.熱敏電阻接入電路燈不亮熱敏電阻的阻值隨溫度改變而改變2.再用燭焰加熱燈亮典例分析例如圖所示，用導(dǎo)線把燈泡、電池和四種物品分別相連，燈泡一定不發(fā)光的是（ ）【解析】四種材料中，塑料筆外殼是絕緣體，不容易導(dǎo)電，所以燈泡不能發(fā)光。D 三、開發(fā)新材料超導(dǎo)材料 為了制造物美價廉、性能更好的物品，人們正在不斷地研究性能更好、更容易制造的材料。 其中有一種性能較好的材料叫超導(dǎo)材料。 1911年，昂內(nèi)斯在研究汞電阻隨溫度的變化時，觀察到在測試溫度降低到4.2K時，汞的電阻突然降低到測量

5、不到的微小值。從而發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象。O4.2溫度T/K電阻R/汞電阻隨溫度變化的圖線超導(dǎo)體 1.超導(dǎo)現(xiàn)象和超導(dǎo)體：當(dāng)溫度降低到絕對零度附近時，某些材料的電阻率突然減小到無法測量的程度，可以認(rèn)為其電阻率突然變?yōu)榱?，這種現(xiàn)象叫做超導(dǎo)現(xiàn)象，能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物質(zhì)稱為超導(dǎo)體。 2.轉(zhuǎn)變溫度TC ：材料由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)的溫度，叫做超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度。 3.超導(dǎo)體的兩個基本特性：零電阻性、抗磁性。超導(dǎo)材料出現(xiàn)以后，人們首先想到的是利用超導(dǎo)體的零電阻性實現(xiàn)遠距離大功率輸電。很細的超導(dǎo)絲就可以輸送強大的電流邁斯納和奧林菲爾德發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)磁浮現(xiàn)象有什么重大意義？ 用超導(dǎo)體可以實現(xiàn)交通工具的無摩擦運行，大大提高

6、了交通工具的運行速度。討論一下取向碳納米管材料 什么是納米材料？納米材料有哪些特殊性能？思 考 合成材料的基本單元大小限制在1100nm范圍內(nèi)的材料是納米材料，其基本單元的尺度小，可以大大提高材料的強度和硬度，降低燒結(jié)溫度，提高材料的磁性等。納米機器人納米導(dǎo)線歸 納(1)“納米”是長度單位，1nm = 10-9m。(2)納米材料統(tǒng)指合成材料的基本單元大小限制在 1100nm范圍的材料。(3)特性：特殊的力學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)和磁學(xué)性質(zhì)等。(4)應(yīng)用：大大提高材料的強度、硬度，降低燒結(jié)溫度，提高材料的磁性等。典例分析例由于導(dǎo)體存在電阻，電流通過導(dǎo)線時會因電流的_效應(yīng)而造成大量的能量損耗，1

7、911 年荷蘭科學(xué)家發(fā)現(xiàn)某些導(dǎo)體在極低溫度下_會突然消失，這種現(xiàn)象稱為超導(dǎo)現(xiàn)象，近年來我國在超導(dǎo)領(lǐng)域取得了舉世矚目的成就，用超導(dǎo)電纜輸電，可大大降低能量損耗，有一段輸電線路，輸電電流為200 A，輸電線路的電阻為0.5 ，若以超導(dǎo)電纜替代該線路輸電1 h，可節(jié)約電能_ kWh?！窘馕觥靠疾槌瑢?dǎo)現(xiàn)象、焦耳定律、電能計算等知識。熱電阻20常見材料彈性延展性超導(dǎo)材料納米材料材料的開發(fā)和利用半導(dǎo)體材料探索新材料硬度1. 有關(guān)導(dǎo)體和絕緣體，下列說法正確的是() A導(dǎo)體中有多余的電子，而絕緣體中沒有 B導(dǎo)體對電荷的移動沒有阻礙作用，而絕緣體有 C絕緣體中幾乎沒有自由移動的電荷 D絕緣體不容易導(dǎo)電是因為絕緣

8、體內(nèi)部沒有電荷C2. 如圖所示的電子體溫計通過流過半導(dǎo)體制成的感溫頭的電流來反映 人的體溫，這利用了半導(dǎo)體() A良好的導(dǎo)電特性 B良好的絕緣特性 C電阻隨溫度變化而變化的特性 D電阻隨光照變化而變化的特性C3. (多選)關(guān)于導(dǎo)體和絕緣體的說法錯誤的是( )A金屬和酸堿鹽的水溶液都能導(dǎo)電是因為它們內(nèi)部都有自由移動的電荷B導(dǎo)體能導(dǎo)電而絕緣體不容易導(dǎo)電是因為導(dǎo)體內(nèi)有電子，而絕緣體沒有C碳棒主要靠自由電子導(dǎo)電，而酸堿鹽的水溶液主要靠陰陽離子D人體、大地、所有金屬、酸堿鹽的水溶液都是靠自由電子導(dǎo)電的BD4. 下列關(guān)于半導(dǎo)體的說法中，正確的是() A半導(dǎo)體二極管可以放大電信號 B半導(dǎo)體三極管具有單向?qū)щ?/p>

9、性 C家用電器上的電源指示燈常用發(fā)光二極管 D半導(dǎo)體的導(dǎo)電性比導(dǎo)體的導(dǎo)電性強C5. 關(guān)于半導(dǎo)體的說法錯誤的是() A半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能受溫度、光照、壓力等外界因素的影響比較大 B收音機的二極管是半導(dǎo)體制成的 C鹽水的濃度對導(dǎo)電性能有很大的影響，調(diào)節(jié)鹽水濃度就可以使鹽 水成為半導(dǎo)體 D自動照相機里的光敏電阻就是半導(dǎo)體C 納米衣服不用洗、“納米水”喝出健康?！凹{米硫磺”，在面膜、膏霜等化妝品中應(yīng)用納米硫材料，對治療脂溢性皮炎、螨蟲、青春痘等有奇效。把用納米材料制成的骨頭構(gòu)架植入裂縫中，結(jié)果5個月后成功讓骨頭完全愈合。專家預(yù)言，借助納米技術(shù)，未來我們有可能用基因芯片、蛋白質(zhì)芯片組裝成“納米機器人”，通過血管送入人體去偵察疾??；攜帶D