内容正文:
物 理
八年级上册 HY
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第五章 质量与密度
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新材料及其应用
跨学科实践 1.浓墨涂层大量吸收电磁波的实验研究
+2.探究二极管的单向导电性+3.调查超导材料的研
究进展与应用前景
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刷实践
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实践
1.浓墨涂层大量吸收电磁波的实验研究
实验背景
纳米涂层因其独特的物理和化学性质,在电磁波吸收领域具有潜在的应用价值。
在民用上,纳米吸波材料主要应用于人体防护,如今的家用电器普遍存在电磁辐射
的问题,通过合理使用纳米吸波材料可以减少一些电磁波对人体的辐射。在军事上,
纳米吸波材料主要应用在雷达隐身技术上,在飞机、导弹、坦克、舰艇等各种武器
装备和军事设施上面涂复合吸收材料,就可以吸收侦察的雷达电波,从而突破敌方
雷达的防区,这是反雷达侦察的一种有力手段。
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实验目的
本实验通过涂有墨的盐水瓶探究纳米涂层吸收电磁辐射的作用,帮助我们深入
了解纳米吸波材料在实际中的应用,也为未来的改进方向提供理论论证。
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方案制订与实施
1.实验器材:墨、砚台、胶水、两个相同的盐水瓶、两支温度计、一个大功率白炽灯。
2.实验步骤
①用墨在砚台上研磨出浓墨汁,加入适量胶水,选甲、乙两个相同的盐水瓶,甲瓶
用墨汁涂满外壁;
②待涂抹的墨汁干后,将温度计通过瓶塞分别置于两个空盐水瓶中,放在大功率白
炽灯前;
③过一段时间,读出两瓶中温度计的示数,分别记作和 。
3.注意事项:注意用电安全、防止烫伤,注意个人卫生。
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交流分享
(1)实验中通过__________________反映对电磁波的吸收效果,该物理方法为
_______法。
温度计示数的高低
转换
【解析】实验中通过两个空盐水瓶中温度计示数的高低来反映对电磁波的吸收效果,
采用了转换法,将不容易测量的物理量转换为容易观察、测量的物理量。
(2)若涂有墨的盐水瓶(纳米涂层)能很好地吸收电磁辐射,则___(填“ ”
“ ”或“”) 。
【解析】若涂有墨的盐水瓶能很好地吸收电磁辐射,在大功率白炽灯下会升温更快,
则 。
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(3)若纳米涂层能很好地吸收电磁辐射,请说出该材料可能的一项应用:________
_______________。
【解析】言之有理即可。
隐形飞
机(合理即可)
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2.探究二极管的单向导电性
探究背景
晶体二极管是一种重要的半导体电学元件。制造材料有锗、硅及化合物半导体。
可用来产生、控制、接收、变换、放大电路信号,是电子电路中的重要元件,在电
路中用符号 表示。
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方案制订与实施
1.实验器材:一个晶体二极管、电池、小灯泡、开关和导线。
2.实验步骤
①按照图甲所示电路图连接电路,闭合开关,接通电路,观察小灯泡是否发光;
甲
乙
②按照图乙所示电路图连接电路,闭合开关,接通电路,观察小灯泡是
否发光。
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3.交流分享
(1)下图(a)(b)为小明在实验中观察到的现象,若电路无故障,则说明晶体二
极管具有__________性。
单向导电
【解析】二极管就像是电路中的“单行道”,只允许电流在一个方向上通过,这就
是二极管的单向导电性。
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(2)发光二极管,简称为 ,是一种常用的发光器件。如图(c)所示,若将电
路中干电池的正负极对调, 的发光情况是________(填“发光”或“不发
光”)。
不发光
【解析】更换电源正负极,则电路中的电流方向发生改变,由于二极管具有单向导
电性,故 不发光。
(3)科技改变生活,大多数科技产品需要有芯片的支持才能发展,目前领先全球的
是工艺芯片技术。是物理量______的单位,_________ 。芯片是
利用________材料制成的。
长度
半导体
【解析】是长度单位, 。芯片是利用半导体材料制成的。
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3.调查超导材料的研究进展与应用前景
阅读材料,回答下列问题。
超导体在特定温度下,展现出令人惊叹的两大特性:零电阻和完全抗磁性。这
种超级导体的出现为未来的科技发展开辟了新的道路。
早在1911年,荷兰物理学家昂内斯就首次发现了超导体的存在。他在做冷冻汞
的实验中发现,汞的电阻率(表示单位长度单位横截面积的某种材料类的电阻)并
不像预料的那样随温度的降低逐渐减小。当温度降至(相当于 )时,
汞的电阻会突然接近于零,进入了超导状态。这一发现,不仅引起了科学界的极大
兴趣,也开启了超导材料研究的崭新篇章。
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随着研究的深入,越来越多的超导材料被发现,从最初的元素超导体,到后来
的合金超导体、重费米子超导体、有机超导体等,每一种新材料的发现,都为超导
技术的发展带来了新的可能性。同时,对超导材料物理性质和微观机理的研究,也
极大地推动了凝聚态物理学的发展。
超导体的转变温度,即物质从正常态转变为超导态时所处的温度,被称为临界
温度 。这一温度的高低,直接决定了超导材料的应用范围。近年来,科学家们不
断挑战超导体的临界温度极限,从最初的极低温度,到如今的接近室温,每一次突
破,都让人们看到了超导技术走进日常生活的希望。
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中国的超导研究也取得了令人瞩目的成就。从2021年西南交通大学研发的高温
超导高速磁悬浮工程样车,到2023年中国中车自主研制的高温超导电动悬浮系统,
这些创新成果的涌现,不仅展示了中国在超导技术领域的实力,也为全球超导技术
的发展注入了新的活力。
超导体的应用前景广阔,从超导电力、超导储能到超导磁体、超导磁悬浮等,
每一项应用都有望为人类生活带来革命性的改变。例如,在电厂发电和电能输送方
面,超导材料可以显著降低能源损耗,提高能源利用效率;在电子设备领域,超导
材料可以实现元件的微型化,提高设备的性能和可靠性。
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(1)通过本文的描述,“电阻率”是描述材料__________(填“导电性能”或“导
热性能”)的物理量。
导电性能
【解析】通过文章描述,“电阻率”是描述材料导电性能的物理量。在超导体的研
究中,电阻率是否为零是判断是否为超导状态的关键指标。
(2)超导体由正常态转变为超导态时所处的温度称为这种物质的__________,通常
用符号 来表示。
临界温度
【解析】超导体由正常态转变为超导态时所处的温度称为这种物质的临界温度。随
着研究的深入,科学家们不断尝试提高超导体的临界温度,以扩大其应用范围。
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(3)请你分析:在实际应用中,超导现象适合应用于_____。(多选,填字母)
ABC
A.磁悬浮列车
B.高速计算机的集成电路芯片
C.探测与通讯
【解析】根据文章分析可知,超导现象可应用于磁悬浮列车、高速计算机的集成电
路芯片、探测与通讯等领域。
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