2019-2020学年九年级物理全册 20.3 材料的开发和利用课件（新版）沪科版

中物理第二十章第三节材料的开发和利用我们周围的材料虽然社会的发展给我们带来了丰富的物品，但是为了制造物美价廉、性能更好的物品，人们正不断地研究性能更好、更有价值的新材料。学习目标1.了解物质的属性对科技进步的影响；2.初步了解半导体、超导体、纳米材料的应用和对社会的发展；3.有保护环境和合理利用资源的意识。材料与社会原始人类用石材制造的工具人类发展过程中先后经历了石器时代、青铜时代和钢铁材料时代。材料与社会人类使用材料的历史已经历了以下几个时代：石器时代、青铜器时代、铁器时代、蒸汽时代、电气时代、电子信息时代。1.石器时代（400,000~4,500）人类主要以石头、骨头、木制作简单的工具陶器的出现是人类跨入新石器时代的重要标志之一。2.青铜器时代（4,500~1,000）大量使用青铜作为第一种合金做工具、青铜礼器的时期。材料与社会3.铁器时代（1000—）人类使用铁来制造工具和武器。4.蒸汽时代（18世纪60年代）人类开始了第一次工业革命，并创造了巨大的生产力，人类进入“蒸汽时代”。5.电气时代（19世纪70年代）今天所使用的电灯、电话都是在在第二次工业革命中被发明出来的，人类由此进入“电气时代”。6.电子信息时代（20世纪四五十年代）以原子能技术、航天技术和电子计算机的运用为代表的第三次科技革命开始兴起，它将人类社会带入了电子信息时代。材料的导电性根据材料的导电性能：材料可分为1.导体：容易导电的材料常见导体：各种金属；酸、碱、盐的水溶液；人体、大地、石墨、水银等。2.绝缘体：不容易导电的材料常见绝缘体：陶瓷、玻璃、橡胶、塑料、各种油等。材料的导电性3.半导体：导电性能介于导体与绝缘体之间的材料常见半导体：二极管、三极管、热敏电阻、光敏电阻、集成块等半导体的材料：硅、锗、砷化镓等材料的导电性实验探究：发光二极管的独特功能实验材料：电源、灯泡、开关、导线、接线板、接线柱、半导体二极管实物图操作现象结论发光二极管A接正B接负二极管发光发光二极管具有单向导电性A接负B接正二极管不发光材料的导电性探究：光敏电阻的独特功能实物图操作现象结论光敏电阻1.光敏电阻接入电路二极管发光光敏电阻的阻值随光照强度而改变2.再用手指捏住光敏电阻二极管变暗材料的导电性探究：热敏电阻的独特功能实物图操作现象结论热敏电阻1.热敏电阻接入电路灯不亮热敏电阻的阻值随温度改变而改变。2.再用烛焰加热灯亮材料的导电性材料的特性弹性：材料受力会产生拉长、压缩或弯曲等形变，除去外力后，材料又看上去回复原状，这就是弹性。橡胶是一种很好的弹性材料材料的特性弹性材料制造的发条用来储存时钟运转所需要的能量材料的特性硬度铅笔的硬度不同，划痕不一样材料有软有硬，较硬的材料能使较软的材料产生划痕、凹陷，或切削、磨损较软的材料。硬度是描述材料的坚硬程度的物理量。材料的特性延展性材料的特性银锭可以拉制成丝。具有延展性的材料可以锻打成片、拉成丝，大部分的金属都具有延展性。新材料一、超导材料为了制造物美价廉、性能更好的物品，人们正在不断地研究性能更好、更容易制造的材料。其中有一种性能较好的材料叫超导材料。1911年，昂内斯在研究汞电阻随温度的变化时，观察到在测试温度降低到4.2K时，汞的电阻突然降低到测量不到的微小值。从而发现超导现象。新材料超导体1.超导现象和超导体：当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小到无法测量的程度，可以认为其电阻率突然变为零，这种现象叫做超导现象，能够发生超导现象的物质称为超导体。2.转变温度TC：材料由正常状态转变为超导状态的温度，叫做超导材料的转变温度。3.超导体的两个基本特性：零电阻性、抗磁性。新材料很细的超导丝就可以输送强大的电流超导材料出现以后，人们首先想到的是利用超导体的零电阻性实现远距离大功率输电。新材料超导材料不仅电阻为零，而且还有其他令人注目的特性。超导磁悬浮现象使人们想到可以利用超导体来实现交通工具的无摩擦运行，大大提高交通工具的安全性能和运行速度。新材料纳米技术“纳米”译自英文“nanometer”，它并不是什么特殊的物质，而是一种度量单位。1纳米等于十亿分之一米，相当于针尖大小的百万分之一，约相当于45个原子串起来那么长。纳米技术就是指在纳米尺寸范围内，通过直接操纵单个原子、分子来组装和创造具有特定功能的新物质。当物质颗粒小到100纳米以下，这种物质就可被称为纳米材料。其物理性能与化学性质就会较原来有意想不到的巨变，这些“巨变”正在生物学、材料学、信息技术等各个领域展开，它们将对人类未来的生活产生重大影响。新材料纳米材料纳米颗粒材料碳纳米管新材料计算机芯片中的纳米导线想象中的纳米“机器人”纳米超晶格新材料纳米衣服不用洗、“纳米水”喝出健康。“纳米硫磺”，在面膜、膏霜等化妆品中应用纳米硫材料，对治疗脂溢性皮炎、螨虫、青春痘等有奇效。把用纳米材料制成的骨头构架植入裂缝中，结果5个月后成功让骨头完全愈合。专家预言，借助纳米技术，未来我们有可能用基因芯片、蛋白质芯片组装成“纳米机器人”，通过血管送入人体去侦察疾病；携带DNA去更换或修复有缺陷的基因片段。有可能用纳米药物来阻断血管饿死癌细胞。使用纳米诊断仪只需检测微量血液就可从蛋白质和DNA上诊断出各种疾病。利用碳纳米管，我们可以搭建强度比钢高一百倍，但重量只有钢的六分之一的新型建筑，摩天大楼将修得更高。而用碳纳米材料替代硅芯片，将引发电脑行业的革命……典例分析【例1】(湖南娄底)下列餐具中，通常情况下属于导体的是()A．玻璃杯B．不锈钢汤匙C．瓷碗D．竹筷通常情况下，玻璃杯、瓷碗、竹筷是绝缘体，不锈钢汤匙是导体。【解析】B典例分析【例2】超导体若能应用到社会生活中，会给人类带来很大的好处。各国科学家一直在努力寻找能够在室温下工作的超导材料。假如科学家已研制出室温下的超导材料，你认为它可做下列哪种用途()A．电炉中的电阻丝B．白炽灯泡的灯丝C．保险丝D．远距离输电线D典例分析【例3】(多选)关于导体和绝缘体的说法错误的是()A．金属和酸碱盐的水溶液都能导电是因为它们内部都有自由移动的电荷B．导体能导电而绝缘体不容易导电是因为导体内有电子，而绝缘体没有C．碳棒主要靠自由电子导电，而酸碱盐的水溶液主要靠阴阳离子D．人体、大地、所有金属、酸碱盐的水溶液都是靠自由电子导电的B、D典例分析【例4】下列关于半导体的说法中，正确的是()A．半导体二极管可以放大电信号B．半导体三极管具有单向导电性C．家用电器上的电源指示灯常用发光二极管D．半导体的导电性比导体的导电性强C典例分析【例5】下列关于纳米材料的说法中，正确的是()A．纳米材料只是尺寸比较小，它的性能与普通材料相同B．纳米材料做成的存储磁盘，贮存的信息量很少C．纳米材料可以降低材料的磁性D．纳米材料可以大大提高材料的强度和硬度D1.善于导电的物体叫导体，如：各种金属、酸碱盐的水溶液、石墨、人体、大地等；不善于导电的物体叫绝缘体，如：玻璃、橡胶、陶瓷等；导体和绝缘体没有明显的界线。2.由半导体材料制成的二极管的导电性能很特殊，具有单向导电性，它只允许电流从正极流向负极。3.物质的电阻变为零时的温度叫做这种物质的超导临界温度。物质的温度高于超导临界温度时失去超导性，低于或等于超导临界温度时才具有超导性。