沪科版九年级物理 （材料的开发和利用）能源、材料与社会教育教学课件

20.3材料的开发和利用

情境导入

书本、课桌、黑板、等等，我们周围大大小小的物品都是由各种材料制成的。尽管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，人们正不断研究性能更好、更容易制造的新材料。今天我们就先来研究：材料的开发和利用（1）知道材料对人类社会发展的促进作用。（2）知道导体、绝缘体、半导体导电性能的差异，知道半导体二极管的单向导电性。（3）知道超导材料是一种电阻为零的材料，知道超导材料具有超导磁悬浮的特性。（4）了解纳米材料的有关知识。本节目标预习反馈2.导体:善于导电的物体,良导体具有较好的_____性能,如金、银、铜、铁等。1.人类经历了_______时代、_______时代和_____时代。3.绝缘体:被用来_____带电物体。如玻璃、橡胶等。旧石器新石器青铜导电隔离课堂探究一、材料与社会发展课堂探究人类社会的发展与人们对材料的认识、开发和利用密切相关，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。典例分析例1：关于材料和能源的说法，正确的是（）A．我们日常生活中使用的二极管是由导体制成的B．如果将来可以利用超导材料制造电子元件，就不必考虑散热问题C．当前的核电站都是利用核聚变来获取核能的D．太阳能是不可再生能源解：A、常用的各种二极管是由半导体材料制成的，在社会各领域应用广泛，所以A错误；B、超导材料的特点就是在温度很低时电阻为零，制造电子元件时，由于没有电阻，不必考虑散热问题，所以B正确；C、核电站是利用核裂变释放的能量发电的，所以C错误；D、太阳能属于可再生能源，所以D错误．故选B．B课堂探究二、材料的导电性根据材料的导电性能，材料可分为导体、半导体及绝缘体三大类。容易导电的材料是导体不容易导电的材料是绝缘体半导体可以制成二极管、三极管等半导体元件和集成电路半导体二极管有单向导电性，半导体三极管可以用来放大电信号课堂探究半导体材料让我们来看两组半导体的图片课堂探究半导体照明装饰天花板继白炽灯，荧光灯之后的新一代电光源——半导体照明灯，它极为安全，身体接触无任向危险、也可用水清洗等、非常节能，由于光谱中没有紫外线和红外线、故没有很高的热量、属于新型绿色照明光源，使用寿命长。课堂探究数字电视机选择数字电视便是选择了一种高品质，新时代的生活方式。课堂探究半导体材料的发展历程及应用领域

半导体材料是半导体工业的基础，是信息技术和产业发展的“粮食”。半导体材料应用已经成为衡量一个国家经济发展科技进步和国防实力的重要标志。典例分析例2：2014年诺贝尔物理学奖被授予日本科学家赤崎勇、天野浩和日裔美国科学家中村修二，以表彰他们在蓝光LED方面的发现，LED灯是一种高效的节能光源，其核心元件是发光二极管．发光二极管的主要材料是（）A．超导材料B．合金材料C．半导体材料D．磁性材料解：发光二极管具有单向导电性，主要材料是半导体．故选C．C课堂探究1.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。三.开发新材料课堂探究超导材料

1、特点当温度降到一定时，材料的电阻变为零的特性称为超导体课堂探究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。课堂探究

2、超导材料的应用：（１）利用超导零电阻特性实现远距离大功率输电可无损耗输送强电流。（２）超导材料种类多，应用广泛。如：超导磁悬浮列车：用超导实现交通工具的无摩擦运行。如图：典例分析例3：物理知识是从实际中来的，又要应用到实际中去，没有物理学就不会有今天的科技发展，下列技术及其应用中说法正确的是（）A．新型电热毯的电阻丝是用超导体材料制成的B．LED灯中的发光二极管主要是由半导体材料制成的C．人们利用超声波的反射制成的声呐来测量地球到月球的距离D．现代遥感卫星可以利用紫外线拍摄照片发现地面火情解：A、由于超导体的电阻为零，电流流过超导体时，导体不会发热，故A错误；B、二极管是由半导体做成的器件，它具有单向导电性，故B正确；C、由于声音不能在真空中传播，所以不能利用超声波的反射制成的声呐来测量地球到月球的距离，故C错误；D、现代遥感卫星可以利用红外线拍摄照片发现地面火情，不是利用紫外线，故D错误．故选B．B课堂探究2.纳米材料纳米是一个长度单位：1nm=10-9m②1nm小到什么程度？(10个分子紧密排布的长度，大约是一根头发丝的1%)③纳米材料除了其基本单元空间尺度小外，在力、热、声、光、电、磁等方面还表现出许多特殊的性能。课堂探究4.纳米材料纳米颗粒材料碳纳米管课堂探究纳米超晶格想象中的纳米“机器人”计算机芯片中的纳米导线课堂探究纳米机械零件课堂探究（2）、应用工业、农业、能源、环境保护、医疗、国家安全等方面药物做成纳米颗粒纳米镜面将来人们可以用纳米技术一个一个地将原子组装起来制成各种纳米机器课堂探究

纳米衣服不用洗、“纳米水”喝出健康……从上世纪90年代起，实验室里的尖端科技纳米技术一下子被媒体推到了市民面前，它神秘又令人憧憬：纳米究竟是种什么“米”？怎么“种”出来的？对我们的生活将产生怎样的影响？武汉“种植纳米”的水平如何？带着这些问题，本报记者探访了武汉的一些高校和科研机构，请科学家来揭开“纳米”的面纱。课堂探究纳米是种什么“米”？近日，中国地质大学（武汉）材料科学与化学工程学院的纳米研究课题组再次接到了深圳某美容机构传真的“纳米硫”订单。去年，地大在世界上首次研制出“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。课堂探究“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。课堂探究纳米带来美好生活最近，新加坡科学家在利用纳米技术治疗裂骨方面取得突破。实验中，专家在大鼠脚骨上制造了大约3毫米的裂缝，然后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。这是纳米技术在医学领域的又一次成功应用，但“纳米”究竟会给我们带来怎样的新生活呢？课堂探究

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……课堂探究

未来会出现很多自然界并不存在的强度高、对环境友好、节省能源和资源的新型材料，这一影响不会低于现在的计算机、微米技术给人类带来的影响。典例分析例4：下面有关“新能源，新材料，电磁波”的多种说法中，正确的是（）A．纳米技术是研究宇宙中的各类天体运行规律的宏观技术B．利用超导体可以制成发热效率极高的发热管C．当前的核电站都是利用核聚变来获取核能的D．使用无线网卡、3G手机上网都是利用电磁波传递信息的解：A、纳米技术是纳米尺度内的科学技术，尺度比较小，只能研究微观的内容，故该选项说法不正确；B、超导体是零电阻，所有利用电流热效应工作的电器设备都不能用超导材料制作，所以超导体不能应用在电饭锅、热水器上，故该选项说法不正确；C、核电站是利用原子核裂变发生链式反应时释放的大量能量来发电的，这一过程是可以人为控制的；D、无线网卡、3G手机上网也属于移动电话，所以它传递信息是通过电磁波来实现的．故选D．D本课小结一材料与社会二材料的导电性三开发新材料超导材料纳米材料拓展练习