滬粵版八年級物理上冊 5.5 新材料及其應(yīng)用（第五章 質(zhì)量與密度 學(xué)習(xí)、上課課件）

5.5新材料及其應(yīng)用第五章質(zhì)量與密度逐點導(dǎo)講練課堂小結(jié)作業(yè)提升課時講解1課時流程2納米材料的特性及其應(yīng)用半導(dǎo)體材料超導(dǎo)材料跨學(xué)科實踐知識點納米材料的特性及其應(yīng)用知1－講11.納米納米是長度單位，它和米之間的換算關(guān)系是1nm=10-9m。2.納米材料及特點納米材料指制成材料的基本單元大小限制在1~100nm范圍的材料。當(dāng)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，具有一些奇異和反常的性質(zhì)。知1－講3.納米科學(xué)技術(shù)納米科學(xué)技術(shù)是以許多現(xiàn)代先進科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)的科學(xué)技術(shù)。納米科技象征著人類對世界的認識和改造能力進入了一個新的層次，為人類揭示了一個可見的原子、分子世界。它能直接利用原子和分子制成具有特定功能的產(chǎn)品。知1－講其實，中國書法與繪畫的“文房四寶”中的墨就是納米材料。當(dāng)我們讓桐油或松油不完全燃燒，并將黑煙生成的大量超微粒炭收集起來，便可以制成墨。墨的黑色是因為它主要吸收光或有些電磁波的能量，而反射率非常低。知1－講科學(xué)之窗納米技術(shù)正成為各國科技界所關(guān)注的焦點，正如錢學(xué)森院士所預(yù)言的那樣，納米和納米以下的結(jié)構(gòu)將是下一階段科技發(fā)展的重點，會是一次技術(shù)革命，從而將引起21世紀的又一次產(chǎn)業(yè)革命。知1－練例1[多選]關(guān)于納米材料，下列說法正確的是(

)A.納米材料就是尺寸很小的材料B.廚師穿的工作服用納米材料制成會易清洗C.納米陶瓷更易破碎D.隱形技術(shù)用到了納米材料解題秘方：物質(zhì)在納米尺度時，原有的物理屬性會發(fā)生比較顯著的變化。知1－練解析：納米材料是指長度為納米級的材料，不是所有材料達到納米尺度時就一定是納米材料，只有材料到了納米尺度時性能發(fā)生突變，才能稱為納米材料，故A錯誤；用納米材料制成的廚師穿的工作服自潔性能好，不沾水也不沾油，會易清洗，故B正確；陶瓷材料在通常情況下呈脆性，然而由納米超微顆粒壓制成的納米陶瓷材料卻具有良好的韌性，不易碎，故C錯誤；知1－練有些金屬細化到納米級時能吸收電磁波，可用作“隱形”飛機的涂料，所以隱形技術(shù)用到了納米材料，故D正確。答案：B、D知1－練1.石墨烯是目前最薄、最堅硬的納米材料，它還具有出色的導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性。由以上信息可推斷，石墨烯不適合用來制作(

)A．防彈衣 B．輸電導(dǎo)線C．冰箱隔熱材料 D．沖擊鉆的鉆頭C知2－講知識點半導(dǎo)體材料21.半導(dǎo)體導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料，稱為半導(dǎo)體，鍺、硅、砷化鎵等都是半導(dǎo)體材料。(圖1)知2－講知識鏈接半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能受溫度、光照、壓強聲音等影響很大，可以利用此特點制成熱敏電阻、光敏電阻、壓敏電阻、聲敏電阻等。如圖3為半導(dǎo)體的一些應(yīng)用。知2－講2.觀察判斷晶體二極管(圖2)知2－講二極管朝某方向接入電路中，閉合開關(guān)，燈泡不亮；二極管反接，燈泡亮了。這說明該二極管只允許電流從一個方向通過。歸納得出：晶體二極管具有單向?qū)щ姷奶匦?。?－講3.半導(dǎo)體的應(yīng)用半導(dǎo)體材料還可以用來制造晶體三極管。半導(dǎo)體材料被廣泛應(yīng)用在集成電路中，像電子表、收錄機、數(shù)碼相機、電視機、電腦以及現(xiàn)代化機床、火車、飛機等，都要應(yīng)用各種半導(dǎo)體元器件，沒有半導(dǎo)體就沒有我們今天的現(xiàn)代化生活。知2－練[鄧州二模]中考實行網(wǎng)上閱卷，要求每份試卷必須貼上條形碼。條形碼黑白相間，白色條紋能夠反射______色光，黑色條紋不反射光。當(dāng)發(fā)光二極管發(fā)出的光照射到條形碼上時，光敏二極管接收到被條形碼反射回來的光，將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，再輸送到電腦里來獲取考生信息。二極管是用________材料制成的。例2所有半導(dǎo)體知2－練解題秘方：白色物體能反射所有的色光，黑色物體能吸收所有的色光。二極管是由半導(dǎo)體材料制成的。解析：白色物體能反射所有的色光，黑色物體能吸收所有的色光，因此，白色條紋能夠反射所有色光，黑色條紋不反射光。二極管是用半導(dǎo)體材料制成的。知2－練2.[海南模擬]我國科學(xué)家成功創(chuàng)制了極化激元“晶體管”，顯著提升了納米尺度的光操控能力。納米是_______(填“長度”“質(zhì)量”或“密度”)單位；樓道里煙霧報警器中的發(fā)光二極管主要是由______(填“超導(dǎo)體”“絕緣體”或“半導(dǎo)體”)材料制成的。長度半導(dǎo)體知3－講知識點超導(dǎo)材料31.當(dāng)溫度降到一定程度時，材料的電阻接近于零的特性稱為超導(dǎo)性。(圖4)知3－講2.具有超導(dǎo)性的材料稱為超導(dǎo)材料。3.用超導(dǎo)材料制成的物體稱為超導(dǎo)體。4.超導(dǎo)材料的應(yīng)用超導(dǎo)材料不僅電阻接近于零，而且還存在其他引人注目的特性。超導(dǎo)材料出現(xiàn)以后，人們首先想到的就是利用超導(dǎo)體的零電阻特性實現(xiàn)遠距離大功率輸電，因為超導(dǎo)輸電線可以無損耗地輸送極大的電流，這就意味著用細電線就可以輸送強電流。知3－講超導(dǎo)磁懸浮現(xiàn)象使人們想到可以利用超導(dǎo)體來實現(xiàn)交通工具的無摩擦運行，這樣將會大大提高交通工具的運行速度。20世紀末，人們分別對超導(dǎo)列車、超導(dǎo)船進行了可行性實驗?？梢灶A(yù)期，在將來，超導(dǎo)材料的應(yīng)用將對世界產(chǎn)生巨大的影響。知3－講知識拓展隱形材料：能強烈地吸收電磁波的材料。常用于飛機、坦克等軍事裝備上，涂有隱形材料的物體能將雷達發(fā)射出的電磁波大部分吸收掉，反射回去的卻很少，使雷達變成了“睜眼瞎”。知3－練[多選]當(dāng)溫度降到一定程度時，某些物體的電阻會接近于零，這些物體叫超導(dǎo)體。下列物體可以用超導(dǎo)體來制作的是(

)A.電腦元件 B.電熱毯C.電飯鍋 D.輸電導(dǎo)線例3知3－練解題秘方：超導(dǎo)材料要用在人們不需要電熱的地方，如：輸電導(dǎo)線、發(fā)電機和電動機的線圈、磁浮列車、家庭中的電風(fēng)扇、洗衣機等；不能用在人們需要電熱的地方，如電飯鍋、電水壺等電熱器。知3－練解析：電腦元件若用超導(dǎo)體制作，將減少電腦元件的發(fā)熱，故A符合題意；電熱毯、電飯鍋若使用超導(dǎo)體制作，就幾乎不能產(chǎn)生熱量，不能工作，故B、C不符合題意；輸電導(dǎo)線若用超導(dǎo)體制作，將降低輸電過程中的電能損耗，節(jié)約能源，故D符合題意。答案：A、D知3－練3.對于超導(dǎo)材料，下列說法中不正確的是()A.超導(dǎo)材料一定條件下的電阻接近于零B.超導(dǎo)材料可以用來制造電爐絲C.利用在臨界溫度以下的超導(dǎo)材料輸電，在輸電線路上幾乎沒有電能損耗D.超導(dǎo)材料的應(yīng)用目前主要還在實驗階段B知4－講知識點跨學(xué)科實踐41.跨學(xué)科實踐濃墨涂層大量吸收電磁波的實驗探究(1)活動內(nèi)容：用涂有墨的鹽水瓶探究納米涂層吸收電磁輻射的作用。(2)活動小組成員組成：本班同學(xué)。。知4－講(3)設(shè)計實驗與制訂方案用墨在硯臺上研磨出濃墨汁，加入適量膠水，選兩個相同的鹽水瓶，其中一個用墨汁涂滿外壁；待涂抹的墨汁干后，將溫度計通過瓶塞分別置于兩個空鹽水瓶中，放在大功率白熾燈前。(4)獲取與處理信息經(jīng)過一段時間，比較兩瓶中溫度計的示數(shù)，分析產(chǎn)生差異的原因。(5)成果展示與交流根據(jù)探究結(jié)果，完成報告。知4－講2.跨學(xué)科實踐探究二極管的單向?qū)щ娦?1)活動內(nèi)容：探究二極管的單向?qū)щ娦浴?2)活動小組成員組成：本班同學(xué)。(3)活動前的準(zhǔn)備工作：①查閱關(guān)于半導(dǎo)體材料在生產(chǎn)與生活中的應(yīng)用的相關(guān)資料，加深對半導(dǎo)體材料的認識。②請教老師簡單的電路連接方式。知4－講(4)設(shè)計實驗與制訂方案：①找一個晶體二極管，將其按照圖5甲所示接入電路中，接通電路，觀察小燈泡是否發(fā)光。②按照圖5乙所示，將晶體二極管反向接入電路中，接通電路，觀察小燈泡是否發(fā)光。知4－講(5)活動后續(xù)：①寫一篇介紹半導(dǎo)體材料特性與應(yīng)用的短文。②展示所完成的短文，與同學(xué)交流實驗探究結(jié)果并討論半導(dǎo)體材料在生產(chǎn)與生活中的應(yīng)用。知4－講3.跨學(xué)科實踐調(diào)查超導(dǎo)材料的研究進展與應(yīng)用前景(1)活動內(nèi)容：調(diào)查超導(dǎo)材料的研究進展與應(yīng)用前景。(2)活動小組成員組成：本班同學(xué)。(3)需要展開的調(diào)查活動：①了解目前全世界研制超導(dǎo)材料的進展。②了解我國科學(xué)家在超導(dǎo)研究中的奮斗歷程與杰出貢獻。知4－講(4)活動后續(xù)：①查閱并思考未來超導(dǎo)體的應(yīng)用前景。②結(jié)合上述資料，完成一篇關(guān)于超導(dǎo)體的科普短文。③展示撰寫的科普短文，與同學(xué)交流超導(dǎo)體材料的研究進展和應(yīng)用前景。知4－講知識鏈接本次跨學(xué)科實踐活動的目的與意義：通過多途徑認識新材料，知道物理學(xué)推動人類社會進步，激發(fā)民族自豪感，樹立學(xué)以致用的意識，科學(xué)辯證地認識人類歷史發(fā)展的進程。實踐過程中應(yīng)注意用電安全、防止?fàn)C傷，對實驗過程中可能產(chǎn)生的傷害要有應(yīng)對預(yù)案。知4－講實踐活動任選一項，完成設(shè)計方案、查閱資料、動手操作和撰寫報告等。各組在課題研究結(jié)束后，舉行“新材料跨學(xué)科實踐成果報告會”,展示與交流各組的探究方案、探究過程和探究結(jié)果，并在班級墻報欄開辟一個介紹新材料的專欄，發(fā)表各組的課題研究報告。知4－練1911年，荷蘭科學(xué)家昂內(nèi)斯用液氦冷卻汞時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度下降到4.2K(－268.98℃)時，汞的電阻會突然接近于零。1913年昂內(nèi)斯在諾貝爾領(lǐng)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”，汞在4.2K進入了一種新狀態(tài)，由于它的特殊導(dǎo)電性能，可以稱為超導(dǎo)態(tài)。例4知4－練后來他發(fā)現(xiàn)許多金屬和合金都具有與上述汞相類似的低溫下電阻接近于零的特性，這種性質(zhì)稱為超導(dǎo)電性，產(chǎn)生超導(dǎo)電性時的溫度稱為臨界溫度，具有超導(dǎo)電性的材料稱為超導(dǎo)材料。根據(jù)臨界溫度的不同，超導(dǎo)材料可以被分為：高溫超導(dǎo)材料和低溫超導(dǎo)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。知4－練解題秘方：對超導(dǎo)現(xiàn)象以及超導(dǎo)材料應(yīng)用的了解和掌握是解題關(guān)鍵。知4－練(1)許多金屬和合金具有在低溫下電阻接近于零的特性，這種性質(zhì)稱為_________，產(chǎn)生這一性質(zhì)時的溫度稱為_____溫度。解析：許多金屬和合金具有在低溫下電阻接近于零的特性，這種性質(zhì)稱為超導(dǎo)電性，產(chǎn)生超導(dǎo)電性時的溫度叫臨界溫度。超導(dǎo)電性臨界知4－練(2)超導(dǎo)體________(填“可以”或“不可以”)用來制作電熱毯。解析：超導(dǎo)體的電阻接近于零，通電后幾乎不會發(fā)熱，因此用超導(dǎo)材料制作的電熱毯不能工作。不可以知4－練4.小明有兩只二極管，其中一只是發(fā)光二極管，另一只是普通二極管。小明知道二極管只能沿一個方向通過電流，還知道如果電流方向恰好和二極管能通過的方向相同時，電流流進二極管的那根引線叫做二極管的正極，流出的那根引線叫做二極管的負極。小明不知道手頭的這兩只二極管的正、負極，但有一節(jié)電池和幾根導(dǎo)線可以利用，請你幫他設(shè)計