23材料及其應用教案-高中物理選擇性必修第三冊

物理魯科版選擇性必修第三冊教案第2章固體與液體第3節(jié)材料及其應用【教學目標】了解材料的分類和用途．了解型材料的覺察和應用，知道它在生活、生產(chǎn)中的應用前景．【教學重難點】了解半導體、納米材料和石墨烯的有關學問及應用．【教學過程】一、材料對人類社會的影響1材料的變化直接影響著社會的變化，每一種重要材料的開發(fā)和應用，都把人類文明推向一個的階段。2的三大支柱．二、材料的種類1、依據(jù)材料的特性，可將材料分為構(gòu)造材料和功能材料兩類。電、磁等特性。2物材料、航空航天材村等。3、習慣上，人們把材料分為金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料和復合材料。4、金屬材料般包括金屬與合金。合金是由兩種或兩種以上的金屬，或者金屬與非金屬結(jié)合而成的具有金屬特性的材料。例如，鋼是鐵和碳的合金，再加上鉻就成了不銹鋼，不銹鋼具有很強的耐腐蝕性，廣泛用于制造餐具、外科手術器械及化工設備等。5、無機非金屬材料主要有陶瓷和玻璃等。傳統(tǒng)的陶瓷材料主要用于制造碗、碟、衛(wèi)生潔具等日常生活用品。如今，陶瓷材料有驚人的耐腐蝕性能，能耐受強堿氫氧化鈉、幾乎全部的無機酸及有機酸的腐蝕，同時它又是一一種高性能的電絕緣材料，在現(xiàn)代工業(yè)和航空航天領域得到了廣泛的應用。6、有機高分子材料是由含碳、氫、氧、氨、硅、硫等元素的有機化合物構(gòu)成的材料。塑料、合成纖維和合成橡膠這三大合成高分子材料，已經(jīng)成為生產(chǎn)和生活中必不行少的重要材料。例如，人工合成的有機玻璃不但具有玻璃的各種優(yōu)點，而且格外堅韌，即使受到猛烈撞擊也不易裂開，可用于制造飛機(圖2-30)和工藝品等。7、復合材料是由以上幾類不同材料通過復合工藝組合而成的型材料能保存原組成材料的主要優(yōu)點，又能通過復合效應獲得原組合成分所不具備的性能，還可通過材料設計使各組合成分的性能相互補充并彼此關聯(lián)，從而獲得的優(yōu)越性能。例如，玻璃鋼、碳纖維和陶瓷復合材料等型復合材料具有強度高、耐腐蝕、剛性好、質(zhì)量輕等優(yōu)良特性，在很多方面都得到了應用(2-31)。三、材料的應用1、半導體半導體是具有優(yōu)異特性的微電子材料。從導電性能上看，半導體的電阻率介于金屬導體和絕緣體之間。在自然界中儲量豐富，本錢低，是制造晶體管和集成電路的主要材料。232)。集成電路是電子設備最重要的元件之一。如自旋器件、鐵磁存儲器、量子晶體管等。效率，為人們帶來各種便利，同時極大地推動著社會的文明和進步。2、納米材料(1)納米是長度單位：1nm＝10－9m.(2)納米技術：在納米尺度(2)納米技術：在納米尺度(1～100nm)上制造材料和器件的技術．即重—無機納米復合物、納米傳感材料、納米醫(yī)用材料等．納米材料特性：當材料小到納米尺度時，其性能會發(fā)生突變，表達在以下幾方面：①力學性能：高強、高硬和良好塑性．②熱學性能：熔點較低．③電學性能：低溫時會呈現(xiàn)電絕緣性．④化學性能：具有相當高的化學活性．〔5〕3、石墨烯六角網(wǎng)格(2-35〕。石墨烯存在于自然界中，但難以剝離出單層構(gòu)造。烯疊在一起?！?〕2023年，英國曼徹斯特大學的科學家蓋姆(A.Geim)和諾沃肖洛夫(K.Novoselov)從石墨中剝離出僅由-層碳原子構(gòu)成的薄片，即石墨烯。并且能彎曲，有很好的韌性。;還可用來制作晶體管，這種晶體管在接近單個原子的尺度上照舊能穩(wěn)定地工作。作為柔性顯示屏(2-36)的根底材料，石墨烯的進展前景備受矚目。石墨烯的爭論與應用在化學、材料、物理、生物、環(huán)境、能源等眾多學科領域已取得了一系列重要進展?！菊n堂練習】1、納米材料的驚奇效應使納米材料表現(xiàn)出不同于傳統(tǒng)材料的良好性能，以下關于納米材料的性能的說法中，正確的選項是( )A．在力學性能方面，納米材料具有高強、高硬和良好的可塑性B．在熱學性能方面，納米超微小粒的熔點比常規(guī)粉體低得多C．在電學性能方面，納米金屬在低溫時會呈現(xiàn)超導電性D．在化學性能方面，納米材料化學活性低，因此化學穩(wěn)定性強【答案】AB2、關于納米材料的說法正確的選項是( )碳納米管是由碳原子層卷曲而成的碳管，管直徑一般為幾米到幾十米當