5.5 新材料及其应用 课件 2024-2025学年沪粤版物理八年级上册

5.5　新材料及其应用 课程标准(2022年版) 本节要点 　　1.结合实例，了解一些新材料的特点及其应用。了解新材料的研发与应用对社会发展的影响。 2.了解半导体材料、超导材料的主要特点，以及超导材料的应用对社会发展的影响。 3.了解纳米材料等新型材料的主要特点，以及这些新材料技术的应用对社会发展的影响。 　　1.知道纳米材料、半导体材料和超导材料等新型材料。 2.了解纳米、半导和超导等新材料的性能及其应用。(重点) 3.了解更多关于新材料及其应用的信息，体会新材料在生活和社会中的重要应用。 新材料的特性及其应用 1.纳米是________单位，1 nm＝________m。当材料的微粒小到纳米尺寸时，材料的性能就会发生显著变化。纳米技术在工业、农业、能源、环保等各个方面都有广泛的应用。  2.有些材料的导电性能介于__________和__________之间，这类材料称为半导体，锗、________、砷化镓等都是半导体材料。用半导体材料制成的晶体二极管具有____________的特性。  长度 10－9 导体 绝缘体 硅 单向导电 3.某种材料的温度降至一定值时，它的电阻会突然接近于零。该材料的这种特性称为____________。由于该材料的电阻为零，所以导电能力很强，若用它输电，可大大节约________和________。  超导性 能源 材料 目前智能手机芯片的体积逐渐微型化。某国产芯片(如图所示)只有人的指甲盖大小，却在内部集成了153 亿个晶体管。这款芯片主要应用了(　　)。 A.金属材料 B.纳米材料 C.半导体材料 D.超导材料 B 条形码扫描器广泛应用于商业、邮政、交通等领域。条形码扫描器中光敏二极管的主要材料是(　　)。 A.有机高分子材料 B.超导材料 C.半导体材料 D.纳米材料 C 关于超导材料，下列说法正确的是(　　)。 A.是绝缘体材料　　　　　　　　　　　 B.是半导体材料 C.常温常压下电阻为零　　　　　 D.用来输电可减少电能损耗 D 1.在水银、硅、铁、玻璃中，属于半导体材料的是________。太阳能汽车的电池板主要是用__________(填“导体”“半导体”或“超导体”)材料制成的。很多手机上带有强光手电筒装置，采用由半导体材料制成的具有单向导电特性的______________作为发光灯泡。  2.磁悬浮列车是利用________材料做线圈，可通过强大电流而获得极强的磁场，使列车悬浮在导轨上面，减小摩擦力，提高了运行速度。  硅 半导体 晶体二极管　 超导 3.有一种隐形飞机，可以有效避开雷达的探测，秘密之一在于它的表面涂有一层特殊材料，这种材料能够________对电磁波的吸收作用；秘密之二在于它的外观制成特殊形状，这种形状能够________电磁波反射回雷达设备。(填“增强”或“减弱”)  增强 减弱 4.山东舰是我国第一艘完全自主设计、建造、配套的航空母舰。舰载机主体结构使用了密度更小的新型材料制造，比同体积的其他飞机________更小；舰载机上的计算机系统，因高速运算会产生很多热量，若用________(填“纳米”或“超导”)材料制作计算机的部分电子元件，则可不用考虑散热问题。  质量　 超导 5.我国首次发现的镍氧化物超导体，可能会为无损耗输送电能带来新的突破，这主要是利用超导体的(　　)。 A.零电阻　　 B.弹性大　　 C.导热性强　　 D.密度大 A 6.下列说法正确的是(　　)。 A.所有的高科技产品都与纳米技术有关 B.任何情况下半导体都是不导电的 C.硅、锗和砷化镓是半导体材料 D.半导体就是超导体 C 7.关于超导临界温度，下列理解正确的是(　　)。 A.超导临界温度就是宇宙的下限温度 B.超导临界温度就是绝缘体转变为导体时的温度 C.超导临界温度就是半导体转变为导体时的温度 D.超导临界温度就是导体电阻接近于零时的温度 D 8.我国科学家研究发现：当两层平行的石墨烯堆成约1.1°的微妙角度时，再加入一定数量的电子，石墨烯的电阻会突然变为0。此时的石墨烯材料属于(　　)。 A.超导体　　 B.绝缘体　　 C.半导体　　　　 D.导体 A 9.某款汽车采用气凝胶作为电池芯片的保护材料，可以起到隔热、防火的作用，以保护电池的安全；且气凝胶作为导电材料，可以有效减少电池热损耗，提高能量转换效率。由以上信息可推断，气凝胶不适合用来制作(　　)。 A.高压输电线 B.家用暖气片　　 C.防火建筑材料　 D.保温杯 B 10.制造芯片所用的硅晶片(也叫晶圆)如图所示，其原材料是纯度极高的硅。下列物品的主要制造材料与晶圆属于同种类型的是(　　)。 A.LED灯 B.电线的线芯 C.冰箱的外壳 D.超导陶瓷 A 11. 使用手机扫码支付给人们的生活带来了极大的便利。制作手机芯片(集成电路)的材料主要是__________。(填“超导体”“半导体”或“绝缘体”)  半导体 12.阅读短文，回答问题。 20世纪初，科学家发现汞在温度降低至－269 ℃时，电阻就变成了零，这种现象叫做超导现象，具有这种特性的物质叫做超导体。 低温为什么能发生超导现象呢？将导体的原子核与核外受到约束的电子(能量较低而不能自由运动)组成“原子实”。原子实做热运动时，穿行其间的自由电子会与它发生碰撞，表现为导体对自由电子传导的阻碍，即电阻。导体温度降至极低时，它们的热运动都趋于消失，通电时自由电子就可以不受阻碍地定向通过导体，宏观上就发生了低温超导现象。 高压也能让材料发生超导现象。理论上，某种导体在相当于260万倍标准大气压的高压环境下，15 ℃的“高温”(相对极低温)也能发生超导现象。在这样极高的压力下，原子实排列成紧密的堆垛形式(如图所示)，原子实仅能在很小的范围内做热运动，几乎没有空间表现热运动，就像热运动消失了一般。此时原子实堆垛间的间隙就成为了稳定的自由电子通道，通电时自由电子就能在间隙中零阻碍地定向移动，宏观上就显示出了超导现象。 常见的输电过程中，约7%的电能因导线发热而消耗。若输电线缆选用超导材料，则可大大减少由于电阻引发的电能损耗。2021年12月，世界首条35千伏公里级液氮超导输电线工程在上海投运，实现了我国在“高温”超导输电领域的领先。 (1)实现超导现象的方式有低温和__________。  (2)极低温度下，原子实与自由电子的__________都趋于消失，通电时自由电子在导体中通行无阻，发生低温超导现象。  高压 热运动　 (3)超高的压力限制了__________的热运动，通电时自由电子在原子实间隙中定向移动所受到的阻碍为零，发生高压超导现象。  (4)超导技术的一大应用前景是制作输电线缆，这样可以减少由于__________引发的电能损耗。  原子实 电阻 $$