八年級物理上冊2.4新材料及其應用

第二章物質(zhì)世界尺度、質(zhì)量和密度四、新材料及其應用1/31納米材料內(nèi)容概念將一些物質(zhì)尺度加工到1~100nm時，它們物理性質(zhì)或化學性能與較大尺度時相比，發(fā)生了異常改變，這種材料就稱為納米材料2/31內(nèi)容納米材料特性及應用納米防水材料(右側(cè))，在充滿蒸汽浴室內(nèi)依然光亮納米防水布納米纖維3/31內(nèi)容知識解讀(1)納米是長度單位；(2)納米材料就是采取化學、物理甚至生物方法將物質(zhì)變成納米級微細顆粒后形成材料，其基本單元很小，但它本身不一定?。?3)納米技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、能源、環(huán)境保護、醫(yī)療、國家安全等各個方面被廣泛應用注意：納米是一個很小長度單位，不過納米材料作用可不小喲！4/31例1以下關(guān)于納米材料說法正確是()A.任何物質(zhì)尺度加工到1~100nm時，它們都是納米材料B.某一物質(zhì)變?yōu)榧{米材料后，發(fā)生了異常改變，產(chǎn)生了神奇效果，是因為這一物質(zhì)已經(jīng)變成了另一物質(zhì)C.普通衣服經(jīng)過納米方法處理后，將會不沾水和油，長時間光潔如新D.陶瓷耐磨損、耐高溫，但易碎，用納米陶瓷粉制成陶瓷破碎后能自動修復成原樣C5/31解析：并不是全部物質(zhì)尺度加工到1~100nm時，它們都是納米材料，只有它們物理性質(zhì)或者化學性能與較大尺度相比時，發(fā)生了異常改變，它們才是納米材料，故A錯誤;當某一物質(zhì)成為納米材料后，它與之前物質(zhì)仍是同一物質(zhì)，故B錯誤;用納米陶瓷粉制成陶瓷，破碎后不能自動修復成原樣，故D錯誤.6/31圖示特點應用綠色能源鋰離子電池體積小，質(zhì)量小，能屢次充電，污染小移動通信、小型攝像機等硅光電池能夠把太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能，效率高，成本低，完全不污染環(huán)境人造衛(wèi)星、家庭生活、發(fā)電等氫電池無污染、無噪聲、高效率發(fā)電、汽車和航天領(lǐng)域等綠色能源7/31“綠色”能源能夠分為廣義和狹義兩種，廣義“綠色”能源包含在能源生產(chǎn)及其消費過程中，對生產(chǎn)環(huán)境低污染或無污染能源，如天然氣、清潔煤和核能;狹義“綠色”能源指可再生能源，如水能、生物能、太陽能、風能等.說明：除了我們學習三種綠色能源之外，現(xiàn)在正在大力發(fā)展風能、潮汐能等都是綠色能源.8/31例2以下能源不屬于綠色能源是()A.鋰離子電池B.石油C.太陽能電池D.氫燃料電池解析：常見綠色能源對環(huán)境無污染或污染很小，如鋰離子電池、太陽能電池、氫燃料電池等，而在使用石油過程中，會產(chǎn)生大量有害氣體而污染環(huán)境，所以石油不屬于綠色能源.B9/31記憶合金內(nèi)容概念有些合金在加熱時能像彈簧一樣被拉長或扭曲，冷卻后能夠保持這個形狀不變；當再次加熱時，它們又恢復到被拉長或扭曲前形狀，這種合金叫形狀記憶合金成份鎳和鈦物理特征當溫度抵達某一數(shù)值時，材料內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變，從而造成外形改變10/31內(nèi)容應用航空航天、臨床醫(yī)學領(lǐng)域以及日常生活中知識解讀（1）記憶合金主要成份是鎳和鈦；（2）與普通合金相比，形狀記憶合金含有穩(wěn)定性高、可實現(xiàn)智能安裝等特點；（3）記憶合金應用于航空航天領(lǐng)域中人造衛(wèi)星天線，臨床醫(yī)學領(lǐng)域內(nèi)人造骨骼、傷骨固定加壓器、牙科正畸器、各類腔內(nèi)支架、栓塞器、心臟修補器、血栓過濾器和手術(shù)縫合線，以及日常生活中彈簧制作、眼鏡架等11/31例3科普展覽會上有一個神奇金屬花，它花瓣是用一個特殊金屬片記憶合金制成，如圖2-4-1所表示.它含有記憶能力，溫度升高它就會綻開，如(填“甲”或“乙”)圖，關(guān)上燈它又會，如(填“甲”或“乙”)圖.解析：記憶合金溫度升高時會發(fā)生外形改變，外形改變是這種金屬特征，燈光照射使組成花瓣特殊金屬片溫度升高，金屬片伸展開，溫度降低時金屬片閉合.答案：甲閉合乙圖2-4-112/31對新材料特點認識不清例4以下關(guān)于新材料說法正確是()A.記憶合金是一個能記住很多知識金屬B.納米材料都很小C.記憶合金主要用于研究，對生產(chǎn)生活沒什么用處D.我國在納米材料研究上含有世界先進水平D13/31解析：記憶合金記憶是形狀，而不能記憶知識，A錯誤；納米材料就是采取化學、物理甚至生物方法將物質(zhì)變成納米級微細顆粒后形成材料，其基本單元很小，但它本身不一定小，B錯誤；記憶合金在科學技術(shù)領(lǐng)域、生產(chǎn)生活中有主要應用，C錯誤；我國在納米材料研究上含有世界先進水平，D正確.14/31錯解：A或B或C注意：記憶合金和納米材料都屬于新材料，它們在生產(chǎn)生活中有主要應用，既不能把納米材料了解成很小材料，也不能把記憶合金當成無用材料.15/31題型一納米材料角度a納米材料特點例5以下關(guān)于納米材料敘述正確是()A.很小材料就是納米材料B.納米材料只是近幾年才開始被人們利用C.不存在天然形成納米材料D.納米材料基本單元小D16/31解析：納米材料就是采取化學、物理甚至生物方法將物質(zhì)變成納米級微細顆粒后形成材料，其基本單元很小，但它本身不一定小.納米材料在自然界中廣泛存在，如蛋白石、隕石碎片、海洋沉積物等中都能見到它身影.17/31角度b納米材料應用例6(多項選擇)以下說法中利用納米材料特殊作用有()A.為了裝飾，在墻壁上涂刷漆，漆能吸附在墻上B.用膠水能夠把兩張紙糊在一起C.用納米陶瓷粉制成陶瓷不易撞碎，含有一定韌性D.下雨天紅紅羽絨服不易被水淋濕解析：為了裝飾，在墻壁上涂刷漆，在兩張紙之間涂抹膠水，普通油漆和膠水都不是納米材料，A、B不符合題意；用納米陶瓷粉制成陶瓷韌性好，不易碎，C符合題意；納米防水布可制成防水雨衣，羽絨服面料用納米材料制成，不易被水淋濕，D符合題意.CD18/31題型二“綠色”能源例7(多項選擇)如圖2-4-2所表示是一個小型風力發(fā)電裝置，關(guān)于這種裝置說法正確是()A.風力發(fā)電屬于“綠色”能源B.它與硅光電池一樣，把太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能C.使用風力發(fā)電最大優(yōu)點是無污染D.這種小型風力發(fā)電沒有什么用處圖2-4-2AC19/31解析：由題意知，小型風力發(fā)電裝置把風能轉(zhuǎn)化成電能，風力發(fā)電沒有污染，它是綠色能源，故A、C正確；該裝置發(fā)電不是直接把太陽能轉(zhuǎn)化成電能，而是利用風力發(fā)電，故B錯誤；這種小型風力發(fā)電裝置能夠為小型電力設(shè)備供電或者給蓄電池充電，在生產(chǎn)與生活中有用處，故D錯誤.20/31題型三記憶合金例8利用記憶合金能夠制成彈簧，也能夠放在熱水器出水閥內(nèi)，預防熱水器中流出高溫熱水把人燙傷，你能猜測一下它工作原理嗎？解析：當熱水溫度過高，到達記憶合金制成彈簧轉(zhuǎn)變溫度時，彈簧會自動變長，及時關(guān)緊閥門而停頓出水，從而防止把人燙傷.答案：看法析知識點撥：記憶合金在溫度改變時形狀發(fā)生改變，從本質(zhì)上講，它是利用溫度進行自動控制裝置.21/31例9科學家發(fā)覺某種合金含有“形狀記憶功效”，假如在較低溫度時將它彎曲成某一形狀，然后加熱到較高溫度時再彎曲成另一形狀，那么當溫度降到原來較低溫度時，它會自行恢復到低溫時形狀.圖2-4-322/31現(xiàn)用它制成如圖2-4-3所表示裝置，在可繞圓心O轉(zhuǎn)動均勻輕質(zhì)圓盤上安裝一個用形狀記憶合金做成螺旋圈，它們在溫度較低時收緊、在溫度較高時放松.試驗表明：當把該圓盤下半部分浸在盛有一定量熱水水槽中時，只要給圓盤一個起始轉(zhuǎn)動力，圓盤就能克服摩擦和水阻力連續(xù)轉(zhuǎn)動起來.發(fā)揮你想象力，提出一個巧妙應用形狀記憶合金構(gòu)想(參考示例，另舉一例).示例：用形狀記憶合金制作一個“保險絲”，安裝在電器內(nèi)易發(fā)燒物體附近，當溫度過高時，記憶合金就恢復到它高溫時形狀，斷開電路，預防電器過熱.構(gòu)想：(所提構(gòu)想應是制作“保險絲”以外).23/31解析：本題是一則開放性題目，只要依據(jù)記憶合金特點來設(shè)計你構(gòu)想即可.答案：(1)如用形狀記憶合金制作一個“警示鈴”，安裝在倉庫門口附近，當發(fā)生火災，溫度升高時，記憶合金恢復到高溫時形狀，接通電路，使電鈴響起.(2)用形狀記憶合金制作一個“溫度自動控制開關(guān)”，安裝在恒溫箱內(nèi)，當溫度升高到一定程度時，記憶合金就恢復到它高溫時形狀，斷開加熱電路，反之，當溫度降低到一定程度時，記憶合金就恢復到它低溫時形狀，閉合加熱電路，從而能夠使恒溫箱保持一定溫度.24/31(1)記憶合金記憶是它形狀，它在不一樣溫度下形狀不一樣，當溫度改變時，形狀就發(fā)生改變.(2)因為記憶合金含有“記憶”形狀特點，所以慣用來制作溫度自動控制設(shè)備，預防物體變形等.知識鏈接25/31解讀中考：本節(jié)知識在中考中主要考查是新材料特點與應用，普通以填空題、選擇題為主，考查點較少，中考命題率較低，題目難度也很小.

考點一納米材料教材第55頁“第2段”與傳統(tǒng)材料相比，新材料在強度、剛度、硬度、耐溫性、耐磨性、耐蝕性、抗輻照等某首先或其中多個方面含有優(yōu)越性能.26/31例10納米陶瓷是一個高新科技材料，含有耐磨、耐腐蝕、耐高溫、防滲透、完全無磁性等特點，以下選項中哪項能夠利用納米陶瓷材料制造()A.高壓輸電線B.裝濃硫酸容器C.銀行儲蓄卡D.LED發(fā)光二極管解析：由題意知，納米陶瓷不能導電，不能制造高壓輸電線和發(fā)光二極管，A、D不符合題意；納米陶瓷耐腐蝕，能夠用來制造裝濃硫酸容器，B符合題意；納米陶瓷完全無磁性，不能制造銀行儲蓄卡，C不符合題意.B27/3128/31例11閱讀資料內(nèi)容，回答下列問題.新型溫度計日本科學家利用碳納米管研制一個新型溫度計，它能夠測量50~500℃之間溫度，預計在微觀環(huán)境中將有廣泛地應用前景.日本物質(zhì)材料研究機構(gòu)科學家在英國(自然)雜志上發(fā)表匯報說，他們在直徑為75nm碳納米管里充入金屬鎵液體，對它加熱，然后冷卻.結(jié)果發(fā)覺，在50～500℃之間，碳納米管中鎵液柱高度隨溫度改變展現(xiàn)均勻改變，就像普通溫度計里酒精或水銀柱高度改變一樣，液柱最長能夠到達10nm.關(guān)鍵素養(yǎng)29/31金屬鎵在溫度低于29.78℃時是固態(tài)，高于2403℃時變成氣態(tài)，用液態(tài)鎵作為測溫液體，能夠測量范圍很大.同時，用于制造碳納米管材料是石墨，它在50～500℃之間體積隨溫度改變極小，所以碳納米管本身直徑和長度改變可忽略不計，測量準確度較高.(1)這種新型溫度計是依據(jù)什么原理制造？(2)你認為新型溫度計量程在什么范圍時，其準確度較高？(3)經(jīng)過閱讀，你以為制造溫度計時，在選擇材料上要考慮哪些原因？(最少寫出兩條)30/31解析：(1)這種新型溫度計是依據(jù)碳納米管中