2.3 材料及其应用 （课件）-【步步高】2023-2024学年高二物理选择性必修第三册（鲁科版2019）

DIERZHANG 第2章 第3节　材料及其应用 1.了解材料对人类社会的影响。 2.了解材料的种类(重点)。 3.了解半导体、纳米材料、石墨烯等几种新型材料的应用前景(重点)。 学习目标 2 内容索引 一、材料对人类社会的影响 二、材料的种类 三、材料的应用 3 一 材料对人类社会的影响 4 时代 工具材料 特点 对生产力的影响 产生年代 石器时代 石头 石器虽硬却 断裂， 加工 效率低下，生产力发展极其缓慢。 原始社会 青铜时代 青铜 合金材料，制作成本较 ，硬度偏低 给农业和手工业生产以更强大的力量 夏、商、西周时期 铁器时代 铁 坚硬、韧性高、锋利，胜过石器和青铜器 带来了相对发达的生产力，促进了中华文明的发展 战国晚期 容易 不易 高 信息时代 新材料 举例：(1) 材料促进了计算机技术的发展 (2)耐高温 的结构材料推动了航天技术的发展 (3)低消耗的 引领了光纤通信技术的发展 材料已经与信息、能源一起，被当今国际社会公认为现代文明的三大支柱 现代 半导体 高强度 光导纤维 二 材料的种类 7 1.按照材料的特性，可将材料分为结构材料和功能材料两类。 (1)结构材料主要利用材料的 特性 (2)功能材料主要利用材料的 等特性。 2.按照材料的应用领域，又可将材料分为 材料、 材料、建筑材料、 材料、 材料等。 力学 声、光、热、电、磁 信息 能源 生物 航空航天 3.习惯上，人们把材料分为 材料、 材料、___________ 材料和 材料。 (1)金属材料 金属材料一般包括金属与 。合金是由两种或两种以上的金属，或者 结合而成的具有金属特性的材料。 (2)无机非金属材料：主要有 和 等。 陶瓷新材料有惊人的 性能，能耐受强碱氢氧化钠、几乎所有的无机酸及有机酸的腐蚀，同时它又是一种高性能的 材料，在现代工业和航空航天领域得到了广泛的应用。 复合 无机非金属 有机高分子 合金 金属与非金属 陶瓷 玻璃 耐腐蚀 电绝缘 金属 (3)有机高分子材料是由含碳、氢、氧、氮、硅、硫等元素的__________ 构成的材料。 、 和 这三大合成高分子材料，已经成为生产和生活中必不可少的重要材料。 (4)复合材料 复合材料是由以上几类不同材料通过 组合而成的新型材料。可通过材料设计使各组合成分的性能 ，从而获得新的优越性能。 有机化合物 塑料 合成纤维 合成橡胶 复合工艺 互相补充并彼此关联 (多选)习惯上，人们把材料分为 A.金属材料 B.无机非金属材料 C.生物材料 D.有机高分子材料 例1 √ √ √ (多选)下列说法中正确的是 A.不锈钢具有很强的耐腐蚀性，广泛应用于制造餐具、外科手术器械及 化工设备 B.有机高分子材料是碳、氢、氧、氮、硅、硫等元素的有机化合物构成 的材料 C.复合材料则是由几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料 D.玻璃钢不是复合材料 例2 √ √ √ 玻璃钢、碳纤维和陶瓷复合材料等都是新型的复合材料，D错误，A、B、C正确。 (多选)下列关于材料的说法正确的是 A.金属材料是指金属及其合金，通常合金的性能优于纯金属 B.合成橡胶、合金都属于复合材料 C.塑料属于有机高分子材料 D.玻璃是无机非金属材料 针对训练1 √ √ √ 金属材料主要是指金属及其合金，一般来讲，合金的性能优于金属单质，所以日常的应用中，合金比金属单质使用得更广泛，选项A正确； 合金属于金属材料，而塑料、橡胶都属于有机高分子材料，选项B错误，C正确； 玻璃属于无机非金属材料，选项D正确。 三 材料的应用 15 1.半导体 (1)半导体是具有优异特性的微电子材料。从导电性能上看，半导体的电阻率介于 (电阻率＜10－3 Ω·m)和 (电阻率＞1012 Ω·m)之间。 (2)微电子工业中使用的半导体材料主要是 和 。硅的机械强度高，结晶性好，在自然界中储量 ，成本 ，是制造晶体管和集成电路的主要材料。 金属导体 绝缘体 硅 砷化镓 丰富 低 2.纳米材料 (1)纳米是 ，1 nm＝ m。粒度在 的材料称为纳米材料。 (2)碳纳米管是目前纳米材料研究领域的热点之一。碳纳米管是由碳原子层卷曲而成的碳管，管直径一般为 ，管壁厚度仅为 。它的成分和石墨一样，但韧性 ，导电性 ，兼具金属和半导体的特性。 长度单位 10－9 1～100 nm 几纳米到几十纳米 几纳米 很高 极强 3.石墨烯 (1)石墨烯：由 构成的材料，碳原子之间相互连接成 。 (2)石墨烯的特性：优异的 、 、 特性，是已知强度_____ 的材料之一，并且能 ，有很好的 。 (3)用途：①制作传感器；②制作晶体管；③作为柔性显示屏的基础材料。 单层原子 六角网格 光学 电学 力学 最高 弯曲 韧性 (多选)下列认识正确的是 A.纳米是一种尺寸很小的材料，是纳米材料的简称 B.粒度在1～100 nm的材料称为纳米材料 C.纳米是一个长度单位 D.纳米材料的奇特效应使纳米材料表现出不同于传统材料的良好性能 例3 √ √ √ (2022·江苏省高二期中)如图所示为石墨、石墨烯的微观结构，石墨烯是单层的石墨，可以通过剥离石墨而获得，是现有材料中厚度最薄、强度最高、导热性最好的新型材料。下列说法正确的是 A.单层石墨烯的厚度约在厘米数量级 B.石墨烯可以通过物理方法获得 C.石墨和石墨烯中的碳原子都固定在 六边形的顶点不动 D.石墨烯熔化过程中吸热，碳原子的平均动能增加 例4 √ (多选)石墨烯是从石墨中分离出来的单原子层石墨，它具有超强导电、导热的性能。下列关于石墨烯的说法正确的是 A.石墨烯属于一种新型化合物 B.石墨烯的碳原子之间存在间隔 C.石墨烯可作散热材料 D.石墨烯可作为电池的电极 针对训练2 √ √ √ 石墨烯是从碳中分离出来的单原子层石墨，是一种碳单质，A错误； 构成石墨烯的碳原子之间存在间隔，B正确； 石墨烯具有超强导电、导热的性能，可用作散热材料和电池的电极，C、D正确。 $$