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物理◆

預習檢測

◆1.納米是

單位,大小為十億分之一米(10-9m)。當材料的微粒小到

尺寸時,材料的

就會發(fā)生顯著變化。

2.導電性能介于導體與絕緣體之間的材料稱為

材料。晶體二極管具有

的屬性。

3.隱形材料的隱形原理是能將大部分的電磁波

,反射回去的卻很少,雷達就變成了“睜眼瞎”。

長度納米性能半導體單向導電吸收物理4.當溫度降低到一定程度,導體的電阻突然接近于

,電流幾乎通行無阻,材料的這種特性稱為

,具有這種特性的材料叫超導材料。

5.納米陶瓷材料可在室溫下任意

;納米碳管的

是鋼的100倍;納米磁性材料的

比普通磁性材料高10倍以上;納米復合材料對光的反射率低,能吸收

,可用作隱形飛機的涂層;氣體通過納米材料的

比通過一般材料的

大幾千倍。

零超導性彎曲強度磁記錄密度

電磁波擴散速度擴散速度物理◆

課堂基礎訓練

◆返回目錄一、填空題1.硅、鍺等半導體材料的導電能力比銅、鐵等金屬的導電能力

(選填“強”或“弱”)。某些物質在溫度很低時,電阻變?yōu)榱?這是

現(xiàn)象。

2.1911年,荷蘭物理學家昂內斯在做冷凍汞的實驗中發(fā)現(xiàn):當溫度降至4.2K(相當于-269℃)時,汞的電阻會突然變成

。材料的這種特性稱為超導性。若用它來輸電可大大節(jié)約

和

。

弱超導零能源材料物理3.如圖甲所示,電池有正負極,當開關閉合時,電流從電池的正極開始通過導線,流過開關和燈泡,最后回到電池的負極。圖乙中接上二極管后,燈泡發(fā)光,圖丙中,二極管對調之后,燈泡不發(fā)光,說明二極管具有

的特性。

單向導電

物理二、選擇題1.下列對材料的認識,正確的是(

)A.塑料和銅都是很好的絕緣材料B.各種材料中鐵的導電性能最好C.硅是應用較多的半導體材料D.碳是應用較多的半導體材料C物理2.下列設備中,沒有用到半導體材料的是(

)A.太陽能電池B.電腦內的微處理器C.錄音磁帶

D.收錄機C物理3.在電廠發(fā)電、輸送電力等方面要大大降低由于電阻引起的電能損耗,下列可作為最理想的輸電材料的是(

)A.超導體材料

B.絕緣體材料C.半導體材料

D.導體材料A物理4.納米陶瓷作為高新科技材料應用廣泛。采用氧化鋯材料精制而成的納米陶瓷刀,刀刃鋒利,能劃開鋼鐵,割斷玻璃等物質。其體現(xiàn)的物質特性主要是(

)A.延展性 B.導電性

C.硬度 D.導熱性C物理5.下列說法中,利用納米材料特殊作用的是(

)A.為了裝飾,在墻壁涂刷了漆,漆能吸附在墻上B.用膠水可以把兩張紙粘在一起C.用納米陶瓷粉制成的陶瓷不易撞碎,具有一定的韌性D.小雨天氣,羽絨服裝不易被雨水淋濕C物理6.當溫度降到一定程度時,某些物質的電阻會變?yōu)榱?這種物質叫超導體。當電流通過超導體時不發(fā)熱,故超導體的應用具有十分誘人的前景,假如科學家已研制出室溫下的超導體,你準備用它來制作(

)A.輸電導線 B.白熾燈泡的燈絲C.電爐的電熱絲 D.滑動變阻器中的電阻絲A物理◆

培優(yōu)提高訓練

◆返回目錄一、填空題1.不是所有材料達到納米尺度時就一定是納米材料,只有當材料到了納米尺度時

發(fā)生突變,才能稱為納米材料。只有產品的主導技術或主要材料是由

構成的,才是真正的納米產品。

2.2014年諾貝爾物理學獎頒發(fā)給藍色發(fā)光二極管發(fā)明者。二極管是用

(選填“導體”

“半導體”或“絕緣體”)材料制成的。正是因為集齊

、綠、藍三原色的LED光,才能產生照亮世界的LED白色光源。

性能納米結構單元

半導體紅物理3.利用超導體的

特性可以實現(xiàn)遠距離的大功率輸電,因為超導輸電線可以

地輸送極大的電流,這意味著用很細的電線就可以輸送強電流。

4.當材料的微粒小到納米尺寸時,材料的性能就會發(fā)生顯著的變化,這就是

的特性。黃金在正常情況下呈金黃色,而它的納米顆粒卻變成了黑色,尺寸越小,顏色越深,且

顯著下降。還有銀白色的鉑(白金)在納米尺寸下變成了鉑黑,金屬鉻變成鉻黑。利用納米的這種特殊的光學性質可以制成高效率的光熱、光電轉換材料,將太陽能轉變?yōu)?/p>

能、

能。

零電阻

無損耗納米材料熔點熱電物理5.超導材料是一種

為零的材料。因此,人們想到既能用它來實現(xiàn)遠距離輸送極大的電流,又不會因為導線存在電阻而損失電能。但目前還沒有研制出常溫下的超導材料,因為一般物質都是當其溫度

.

(選填“升高”或“降低”)到一定值時,才出現(xiàn)超導現(xiàn)象。

6.納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺寸(0.1~100nm)或由它們作為基本單元構成的材料,1nm=

m。半導體的導電性比導體

(選填“強”或“弱”),一般用于制作電腦芯片。

電阻降低10-9弱物理二、選擇題1.納米陶瓷作為高科技材料應用廣泛,它具有耐磨、耐腐蝕、耐高溫、防浸透、完全無磁性等特點,但它不可用于下列哪項技術中(

)A.納米陶瓷刀

B.磁性IC卡C.“嫦娥二號”外表涂層

D.裝濃硫酸的容器B物理2.下列用電器中可以利用超導體工作的是(

)A.電熱水器

B.電飯鍋C.電風扇

D.電暖器C物理3.自動照相機能夠根據(jù)光的強弱自動調整曝光量,所用的感光元件是一個光敏電阻。制成光敏電阻的主要材料是(

)A.超導材料

B.導體材料C.半導體材料

D.絕緣材料C物理4.我國新研制的殲20飛機具有一定的隱身功能,主要是由于飛機的機身(

)A.對電磁波有吸收作用B.對電磁波有反射作用C.對超聲波有吸收作用D.對超聲波有反射作用A物理5.關于納米材料,下列說法正確的是(

)①納米材料可大大提高材料的強度和硬度②納米材料可提高材料的磁性③納米材料能制作高貯存密度的量子磁盤④納米機器人“醫(yī)生”能進入人體殺死癌細胞⑤納米是長度單位A.①②③④⑤

B.②③④C.②③④⑤

D.①②③④A物理三、綜合能力題1.閱讀短文,回答問題。石墨烯——改變世界的神奇新材料一片碳,看似普通,厚度為單個原子,卻使兩位科學家獲得諾貝爾獎,這種全新材料名為“石墨烯”。

石墨烯是目前世上最薄、最堅硬的納米材料,作為電導體,它有著和銅一樣出色的導電性;作為熱導體,它比目前任何其他材料的導熱效果都好,而且它幾乎是完全透明的,利用石墨烯,科學家能夠研發(fā)一系列具有特殊性質的新材料。比如,石墨烯晶體管的傳輸速度遠遠超過目前的物理硅晶體管,因此有希望應用于全新超級計算機的研發(fā);石墨烯還可以用于制造觸摸屏、發(fā)光板,甚至太陽能電池。如果和其他材料混合,石墨烯還可用于制造更耐熱、更結實的電導體,從而使新材料更薄、更輕、更富有彈性,從柔性電子產品到智能服裝,從超輕型飛機材料到防彈衣,甚至未來的太空電梯都可以以石墨烯為原料。因此,其應用前景十分廣闊。(1)最近國外研究人員通過引入由多層石墨烯制成的交替散熱通道,解決了交通信號和電動汽車中使用半導體材料散熱的難題,這是利用石墨烯的

。

A.透光性好 B.硬度大 C.導熱性好 D.導電性強C物理(2)石墨烯有希望應用于全新超級計算機的研發(fā),是因為

.

。(3)石墨烯是目前世上發(fā)現(xiàn)的最薄、最堅硬的納米材料。針對這一發(fā)現(xiàn)同學們提出了以下幾個問題,你認為最有價值且可探究的問題是

。

A.“石墨烯的硬度與石墨烯的厚度、面積有什么關系?”B.“如何提取石墨烯這種物質?”C.“石墨烯在生活中有什么用處?”D.“石墨烯為什么很薄?”

石墨烯晶體管的傳輸速度遠遠超過目前的硅晶體管A物理2.閱讀下列材料,回答問題。超導材料1911年,荷蘭科學家昂內斯用液氦冷卻水銀時發(fā)現(xiàn),當溫度下降到4.2

K(-268.98

℃)時,水銀的電阻完全消失。1913年昂內斯在諾貝爾領獎演說中指出:低溫下金屬電阻的消失“不是逐漸的,而是突然的”,水銀在4.2

K進入了一種新狀態(tài),由于它的特殊導電性能,可以稱為超導態(tài)。后來他發(fā)現(xiàn)許多金屬和合金都具有與上述水銀相類似的低溫下失去電阻的特性,這種現(xiàn)象稱為超導電性,達到超導時的溫度稱為臨界溫度,具有超導電性的材料稱為超導材料或超導體。物理1933年,邁斯納和奧克森爾德兩位科學家發(fā)現(xiàn),如果把超導材料放在磁場中冷卻,則在材料電阻消失的同時,外加磁場也無法進入超導體內,形象地來說,就是磁感線將從超導體內被排出,不能通過超導體,這種抗磁性現(xiàn)象稱為“邁斯納效應”。根據(jù)臨界溫度的不同,超導材料可以被分為:高溫超導材料和低溫超導材料。但這里所說的“高溫”只是相對的,其實仍然遠低于冰點0

℃,對常溫而言仍是極低的溫度。高溫超導材料的用途非常廣闊,由于其具有零電阻和抗磁性,用途大致可分為三類:大電流應用(強電應用)、電子學應用(弱電應用)和抗磁性應用。大電流應用即超導發(fā)電、輸電和儲能等;物理電子學應用包括超導計算機、超導天線、超導微波器件等;抗磁性主要應用于磁懸浮列車和熱核聚變反應堆。(1)許多金屬和合金具有在低溫下會失去電阻的特性,這種現(xiàn)象稱為

現(xiàn)象,達到這一現(xiàn)象時的溫度稱為

溫度。

(2)超導體

(選填”可以“或”不可以“)用來制作電熱毯。

超導電性臨界不可以

物理(3)如圖,在甲、乙兩圖中能表示”邁斯納效應“的是

圖。

乙物理3.因研究石墨烯而獲得2010年諾貝爾物理學獎之后,安德烈·海姆研究氧化石墨烯薄膜并獲得新進展。為探究氧化石墨烯薄膜的物理特性,他進行了這樣一組實驗,如圖所示。物理①將氧化石墨烯薄膜覆蓋在有刻度的空燒杯口上,測得其總質量m1;②將薄膜揭開,向燒杯內倒入酒精與水的混合物,蓋緊薄膜,測得其總質量m2;③一個月后,檢查發(fā)現(xiàn)薄膜覆蓋緊密完好,燒杯內液體體積明顯減小,測得此時總質量m3;④以后,燒杯內液體體積保持不變。已知ρ酒精=0.8×103kg/m3,問:物理(1)一個月后,燒杯內剩余的液體密度是多少?

。是何種物質?

。

(2)實驗說明氧化石墨烯薄膜具有怎樣的物理特性?(寫出兩點即可)

.

0.8×103

kg/m3酒精有較好的透水性;有良好的密封性。

八年級上冊5.5點擊新材料

情境導入1.在前面學習測量時學習到了一些常用的單位，我們學過的最小的長度單位是什么？提問引入課題：回答的很好，是納米2.納米與米的換算關系是怎樣的？1nm=10-9m今天我們就來研究納米（1）能列舉一些新材料(如納米材料、半導體材料、超導材料、隱形材料等)的一些特點及其應用.（2）通過對新材料的認識,關注前沿科學的新進展,認識到物理學的重要性.（3）會使用網(wǎng)絡查找新材料的應用.本節(jié)目標預習反饋2.納米技術在

、

、

、

等各個方面都有顯著的應用．1.納米是長度的單位，大小為

米．當材料的微粒小到納米尺寸時，_______________就會發(fā)生顯著變化．3.涂有隱性材料的物體能將雷達發(fā)射出的

大部分吸收掉，

的很少．十億分之一材料的性能工業(yè)農業(yè)能源環(huán)保電磁波反射回去課堂探究一、納米材料1、特點當材料的微粒小到納米尺寸時，材料的性能就會發(fā)生顯著變化。黃金黃金的納米顆粒課堂探究2、應用工業(yè)、農業(yè)、能源、環(huán)境保護、醫(yī)療、國家安全等方面將煤炭中的原子重新排列鉆石向沙子中加入一些微量元素，并將原子重新排列電腦芯片土壤、水和空氣的原子重新排列馬鈴薯細胞老化時一個分子一個分子地制造出來新細胞生命無限延長課堂探究課堂探究課堂探究納米機械零件課堂探究藥物做成納米顆粒納米鏡面將來人們可以用納米技術一個一個地將原子組裝起來制成各種納米機器典例分析例1：下列關于納米的敘述錯誤的是（）A．納米是一個長度單位，符號是nmB．人們在納米尺度內發(fā)現(xiàn)很多新的現(xiàn)象，給技術上帶來很多新進展C．納米技術是現(xiàn)代科學技術的前沿，我國在這方面的研究具有世界先進水平D．所有的高科技產品都與納米技術有關解：A、納米是一個長度單位，符號是nm．不符合題意．B、納米尺度給技術上帶來很多新進展，如納米機器人、量子磁盤等．不符合題意．C、我國以納米材料和納米技術注冊的公司有近100個，建立了10多條納米材料和納米技術的生產線，我國對于納米技術的研究具有世界先進水平．不符合題意．D、納米技術知識高科技的一部分．有些高科技產品與納米技術有關．符合題意．故選D．D課堂探究二、半導體材料讓我們來看兩組半導體的圖片課堂探究半導體元件課堂探究課堂探究半導體照明裝飾天花板繼白熾燈，熒光燈之后的新一代電光源——半導體照明燈，它極為安全，身體接觸無任向危險、也可用水清洗等、非常節(jié)能，由于光譜中沒有紫外線和紅外線、故沒有很高的熱量、屬于新型綠色照明光源，使用壽命長。課堂探究半導體交通信號燈路燈采LED與電源模塊分離式設計易于往后維修保固。最佳化散熱管理技術，有效將燈具光衰現(xiàn)象降至最低。燈具防塵防水保護等級IP66。課堂探究數(shù)字電視機選擇數(shù)字電視便是選擇了一種高品質，新時代的生活方式。課堂探究計算機的心臟——微處理器課堂探究半導體材料的發(fā)展歷程及應用領域

半導體材料是半導體工業(yè)的基礎，是信息技術和產業(yè)發(fā)展的“糧食”。半導體材料應用已經成為衡量一個國家經濟發(fā)展科技進步和國防實力的重要標志。典例分析例2：2014年諾貝爾物理學獎被授予日本科學家赤崎勇、天野浩和日裔美國科學家中村修二，以表彰他們在藍光LED方面的發(fā)現(xiàn)，LED燈是一種高效的節(jié)能光源，其核心元件是發(fā)光二極管．發(fā)光二極管的主要材料是（）A．超導材料B．合金材料C．半導體材料D．磁性材料解：發(fā)光二極管具有單向導電性，主要材料是半導體．故選C．C課堂探究三、超導材料

1、特點當溫度降到一定時，材料的電阻變?yōu)榱愕奶匦苑Q為超導體課堂探究2、超導材料的應用：（１）利用超導零電阻特性實現(xiàn)遠距離大功率輸電可無損耗輸送強電流。（２）超導材料種類多，應用廣泛。如：

超導磁懸浮列車：用超導實現(xiàn)交通工具的無摩擦運行。如圖：課堂探究課堂探究課堂探究課堂探究超導材料種類多，應用廣泛。如：課堂探究課堂探究超導電流引線高溫超導列車課堂探究高溫超導磁體

典例分析例3：物理知識是從實際中來的，又要應用到實際中去，沒有物理學就不會有今天的科技發(fā)展，下列技術及其應用中說法正確的是（）A．新型電熱毯的電阻絲是用超導體材料制成的B．LED燈中的發(fā)光二極管主要是由半導體材料制成的C．人們利用超聲波的反射制成的聲吶來測量地球到月球