第二十章 第三节 材料的开发和利用-【名校培优课堂】2023-2024学年九年级下册物理同步课件PPT（沪科版）

第三节 材料的开发和利用 第二十章 能源、材料与社会 1 1.知道材料对人类社会发展的促进作用。知道新材料的发展为科学技术发展提供物质基础的同时，也造成了资源的浪费和环境的污染。 2.知道身边形形色色的材料中按导电性不同可分为导体、半导体、绝缘体三大类，并了解导体、绝缘体的应用。 3.通过观察和实验初步了解半导体的一些特点。 4.知道“电阻为零”是超导材料的特性外，超导磁浮现象是它的另一重要特性。 5.收集有关信息，初步了解纳米材料的有关知识。 学 习 目 标 2 我们周围大大小小的物品都是由各种材料制成的。 新 课 引 入 课桌、书本、黑板、道路、桥梁、首饰……这些物质都是由不同材料制成的，那么人类社会是怎样认识、开发、利用这些材料的呢？ 4 材料在人类发展的历史进程中有着极其重要的作用 原始人利用石材 制造的工具 （1）旧、新石器时代：原始人利用不同性能的天然材料（木材、石头、动物的皮、骨）做成工具或生活用品。 一、材料与社会 自 主 探 究 铸钟。我国是世界上掌握青铜冶炼技术的国家之一。 马踏飞燕。我国东汉时期的艺术珍品。 （2）青铜时代：人们学会冶炼人金属铜，并用它来制造工具........ 我国出土的铁制工具 传统拉索桥 （3）铁器时代：为制造机器提供了材料基础，开创了人类的新纪元。 现代拉索桥 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。 （1）容易导电的材料是导体。例如：金、银、铜、铁。其中铜、铝是最常用的电的良导体，常被用来制成导线。 二、材料的导电性 （2）不容易导电的材料是绝缘体。例如：玻璃、橡胶等材料。绝缘体的电阻很大，电流几乎不能通过，因此绝缘体常常被用来隔离带电物体。 （3）半导体材料是导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。例如：硅、锗、砷化镓等。半导体材料具有一些特殊的物理性质。 硅材料用于制造半导体元件 实验探究：导体与绝缘体 实验器材 电源、灯泡、导线、接线柱、开关、待测材料（铁钉、橡皮、铜丝等）。 实验原理 导体容易导电，绝缘体不导电。 实验设计 如图所示，在右边方框中，自己设计一个实验电路，进行实验，判定待测材料是导体还是绝缘体。 实验过程及结论 如果闭合开关，小灯亮，则待测材料为导体；若小灯不亮，则待测材料为绝缘体。 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。 半导体元件 从常用电器，如收音机、录音机、电视机、电脑等中，都可以找到大量的半导体元件。 实验探究：半导体二极管的单向导电性 实验器材 电源、灯泡、导线、接线柱、开关、半导体二极管。 实验原理 半导体二极管具有单向导电的特性。 实验设计 自己设计一个实验电路，进行实验，探究半导体二极管的导电特性。 实验过程 如图所示将电路进行连接，在A、B两点间接入半导体二极管，观察小灯泡发光情况。调换半导体二极管的连接方向，再次实验，观察小灯泡的发光情况。 实验结论 两次实验中只有一次小灯泡发光，说明半导体二极管具有单向导电性。 1．超导材料 汞的电阻随温度变化情况 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 　　超导材料出现以后，人们首先想到的就是利用超导体的零电阻特性实现远距离大功率输电，因为超导输电线可以无损耗地输送极大的电流。这意味着用细电线就可以输送强电流。 　　超导磁浮现象使人们想到可以用超导体来实现交通工具的无摩擦运行，这将会大大提高交通工具的运行速度。20世纪末，人们分别对超导列车、超导船进行了可行性实验。 2．纳米材料 纳米材料统指合成材料的基本单元大小限制在1~100nm范围内的材料，这大约相当于10~1000个原子紧密排列在一起的尺度。 纳米材料除了其基本单元的尺度小以外，在力、热、声、光、电、磁等方面还表现出许多特殊的性能。它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。 将煤炭中的原子重新排列 钻石 向沙子中加入一些微量元素，并将 原子重新排列 电脑芯片 细胞老化时一个分子一个分子地制 造出来新细胞 生命无限延长 人们正在研制纳米尺度的微小机器，由纳米材料制成的导线将大大提高计算机的性能，并缩小计算机芯片的体积。用纳米技术做成的量子磁盘，每平方厘米面积内可贮存3万部《红楼梦》。 纳米颗粒材料 纳米材料杀死癌细胞 纳米超材料 纳米钛黑在化妆品中应用 纳米材料制作的防水雨伞 碳纳米管 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 小 结 材料的开发和利用 材料与社会 导体 半导体 开发新材料 超导材料 纳米材料 材料的导