新沪科版九年级全一册初中物理 第三节 材料的开发和利用 教学课件

1、第二十章 能源、材料与社会 第三节 材料的开发和利用1.常识性了解人类社会发展中人们对材料的认识、开发和利用情况。2.知道材料的分类，了解导体、半导体及绝缘体的性能和用途。3.了解超导材料和纳米材料，并知道其相关应用。 我们周围大大小小的物品都是由各种材料制成的。一、材料与社会人类社会的发展与人们对材料的认识、开发和利用相关。按照制造技能的划分，人类经历了旧石器、新石器时代和青铜器时代。旧石器时代：这段时期的人类开始制作出石制工具，掌握了制造简单的组合工具的能力，学会了钻木取火的技能。 新石器时代：人类已经能够制作陶器，开始进行纺织。工具则以磨制石器为主。 青铜器时代：这个时期是使用青铜器为标

2、志的人类物质文化发展阶段。青铜是红铜(纯铜)与锡或铅的合金，因为颜色青灰，故名青铜。在冶炼铜时，为什么要加入少量的锡？思 考 加入少量的锡，可以获得比纯铜更坚硬、密度更小、强度更高的青铜。人类大规模制造机器的基础是什么？如今，什么已经成为材料家族的主体？生铁钢铁 生铁的利用；以铁为主发展出的高性能钢铁材料。 讨论 1.材料在人类社会发展的历史进程中具有极其重要的作用。旧石器新石器青铜器铁器，材料的发展推动了社会的进步与发展。 2.利用材料所具有的电、光、磁、热等功能和物理效应，按材料的用途分类，如建筑材料、耐火材料、电工材料、光学材料、感光材料等。归 纳二、材料的导电性根据材料的导电性能：材料

3、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。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。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

4、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.再用烛焰加热灯亮典例分析例如图所示，用导线把灯泡、电池和四种物品分别相连，灯泡一定不发光的是（ ）【解析】四种材料中，塑料笔外壳是绝缘体，不容易导电，所以灯泡不能发光。D 三、开发新材料超导材料 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

5、不到的微小值。从而发现超导现象。O4.2温度T/K电阻R/汞电阻随温度变化的图线超导体 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。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。很细的超导丝就可以输送强大的电流迈斯纳和奥林菲尔德发现的超导磁浮现象有什么重大意义？ 用超导体可以实现交通工具的无摩擦运行，大大提高

6、了交通工具的运行速度。讨论一下取向碳纳米管材料 什么是纳米材料？纳米材料有哪些特殊性能？思 考 合成材料的基本单元大小限制在1100nm范围内的材料是纳米材料，其基本单元的尺度小，可以大大提高材料的强度和硬度，降低烧结温度，提高材料的磁性等。纳米机器人纳米导线归 纳(1)“纳米”是长度单位，1nm = 10-9m。(2)纳米材料统指合成材料的基本单元大小限制在 1100nm范围的材料。(3)特性：特殊的力学性质、热学性质、光学性质和磁学性质等。(4)应用：大大提高材料的强度、硬度，降低烧结温度，提高材料的磁性等。典例分析例由于导体存在电阻，电流通过导线时会因电流的_效应而造成大量的能量损耗，1

7、911 年荷兰科学家发现某些导体在极低温度下_会突然消失，这种现象称为超导现象，近年来我国在超导领域取得了举世瞩目的成就，用超导电缆输电，可大大降低能量损耗，有一段输电线路，输电电流为200 A，输电线路的电阻为0.5 ，若以超导电缆替代该线路输电1 h，可节约电能_ kWh。【解析】考查超导现象、焦耳定律、电能计算等知识。热电阻20常见材料弹性延展性超导材料纳米材料材料的开发和利用半导体材料探索新材料硬度1. 有关导体和绝缘体，下列说法正确的是() A导体中有多余的电子，而绝缘体中没有 B导体对电荷的移动没有阻碍作用，而绝缘体有 C绝缘体中几乎没有自由移动的电荷 D绝缘体不容易导电是因为绝缘

8、体内部没有电荷C2. 如图所示的电子体温计通过流过半导体制成的感温头的电流来反映 人的体温，这利用了半导体() A良好的导电特性 B良好的绝缘特性 C电阻随温度变化而变化的特性 D电阻随光照变化而变化的特性C3. (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BD4. 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

9、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C5. 关于半导体的说法错误的是() A半导体的导电性能受温度、光照、压力等外界因素的影响比较大 B收音机的二极管是半导体制成的 C盐水的浓度对导电性能有很大的影响，调节盐水浓度就可以使盐 水成为半导体 D自动照相机里的光敏电阻就是半导体C 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D