第3节 智慧创造新物质（教学课件）物理教科版2024九年级下册

第3节 　智慧创造新物质 九年级物理下册 •教科版2024年 第十二章　我们的物质世界 学习目标 01 02 03 04 物理观念 建立物质改造的物理本质观，理解人类通过物理方法，改变物质形态与性能，认识新物质创造对文明发展的推动作用。 科学思维 培养历史推理能力，通过对比古代制陶、冶炼技术与现代新材料，构建“技术演进-物质创新-文明进步”的逻辑链条。 科学探究 通过实验探究物质转化过程，学会观察、记录和分析现象，归纳物质变化规律。 科学态度与责任 树立严谨求实的科学精神，尊重实验事实，敢于质疑和提出创新假设。增强环保意识，认识物质创造对资源消耗的影响，倡导可持续发展。 重点难点 传统与现代物质改造技术的物理原理、新物质特性与应用。 教学重点 抽象物理概念的理解、跨学科知识的逻辑整合。 教学难点 课堂导入 杯子从古至今的主要功能都是用来喝茶饮酒，是一种日用盛水器皿，谐音是“一辈子”，所以送人杯子有祝福一辈子的寓意。 现代杯子精致小巧甚至有些可爱 最原始的“杯子”来源于大自然 爵杯：贯穿华夏文明史的酒器 人类如何通过物理智慧改造物质？ 探究新知一　陶瓷技术 　　拥有智慧和双手的人类出现了，作为高等生物，通过劳动和技术 实现了自主的物质转化。 火的使用、工具的出现，使人类可以更主动地利用物质、转化物质。 陶器制作是人类利用物理方法和化学变化改变物质天然性质和形态的开端。 花火表演 木牛流马 探究新知一　陶瓷技术 陶瓷技术 1.陶器制作：将陶土制作的坯胎经过高温烧结，经历多种化学变化， 制成坚硬的器皿，以满足生产、生活的需要。 探究新知一　陶瓷技术 2.传统陶瓷 　　陶器制作已有上万年历史，人类最早用技术手段推动物质文明发展的伟大实践。我国制瓷技术成熟于汉代，唐代瓷开始名扬海外。 新石器白陶壶 唐代陶俑 宋代瓷器 清代瓷器 中国传统陶瓷 探究新知一　陶瓷技术 3.现代陶瓷 　　现代陶瓷是根据所需要的产品性能，通过严格的成分和生产工艺控制而制造出来的功能性材料，满足高温、高压、高强度、耐腐蚀的需要，是现代材料科学发展最活跃的领域之一。 输电线路陶瓷绝缘子 陶瓷基复合材料发动机 陶瓷金刚石砂轮 现代陶瓷的应用 探究新知一　陶瓷技术 4.传统陶器与现代陶瓷 探究新知二 　冶炼技术 冶炼技术 1.冶炼：冶炼是利用高温、化学反应等方法从金属矿物中提取金属 的过程。 生铁、熟铁炼炉 冶金与制造是国家工业体系的基础 中国钢铁产量位居世界第一 中国造船总量位居世界第一 探究新知三 　现代材料技术 现代材料 1.现代材料技术：现代材料技术是推动科技进步和产业升级的核心驱动力之一，广泛应用于航空航天、电子信息、能源、生物医疗、建筑和交通等领域。 2.现代材料技术的核心分类： 结构材料 功能材料 前沿新材料 功能与用途 名称 实例 以高强度、高刚度、耐高温、抗腐蚀等力学性能为主。 碳纤维增强树脂基复合材料因其轻质高强特性，广泛用于飞机机身和航天器结构件。 利用材料的电、光、磁、热、声等物理效应实现特定功能 超材料可通过微结构设计实现电磁波操控，用于隐身装备。 包括纳米材料、智能材料、 生物医用材料、能源材料等。 形状记忆合金、压电材料，被誉为“第四代材料”。羟基磷灰石陶瓷可用于人工骨骼 探究新知三 　现代材料技术 材料科学是适应这些领域需要的前沿科技 石墨烯是目前发现的最薄的一种新型纳米材料。 我国在铁基高温超导体基础研究上走在世界前列。 半导体材料主要用于集成电路、LED、光伏发电等。 智能材料是一种能感知、判断并适当处理外部刺激且本身可执行一定操作的新型功能材料。 探究新知四 　生物技术 　　生物技术是以现代生命科学为基础，结合化学、物理学、数学和信息学等多学科原理，通过改造或利用生物体及其组成部分，来生产有用产品或提供服务的一项综合性高新技术。 生物技术 基因工程 通过重组DNA技术定向改造生物遗传特性，是现代生物技术的主导技术。 ‌细胞工程 利用细胞融合、组织培养等手段培育新品种，广泛应用农业育种。 酶工程‌ 利用酶的高效催化作用进行工业生产，如固定化酶生产高果糖浆。 发酵工程‌ 借助微生物代谢过程生产抗生素、酒精、氨基酸等产品。 ‌蛋白质工程 在基因工程基础上设计和改造蛋白质结构，以获得更优功能的新型蛋白。 探究新知四 　生物技术 品种改良与创新是生物科技的重要研究方向。 袁隆平培育优质高产杂交稻 药物学家研发治病的药物 园艺专家培育漂亮的花卉新品种 探究新知五 　物理学的发展促进生命科学的研究 　　物理学的发展深刻促进了生命科学的研究，二者交叉融合催生了生物物理学等新兴领域，推动生命科学从宏观描述迈向微观机制探索。 1.实现生命现象的可视化与精准操控 医学影像技术 X成像、CT、MRI等基于电磁学与核物理原理，实现对人体内部结构无创观测。 ‌微观探测设备‌ 电子显微镜利用电子光学原理，使科学家得以观察细胞亚结构和生物大分子，为分子生物学奠定基础。 实验仪器 离心机（离心力原理）、光谱仪等物理设备成为生命科学实验室的标准配置，支撑从分子分离到信号检测的全过程。 物理学为生命科学研究提供了关键观测与干预手段 探究新知五 　物理学的发展促进生命科学的研究 2.揭示生命活动的物理本质 生命过程本质上受物理规律支配 分子结构解析 DNA双螺旋结构的发现依赖X射线晶体学这一物理实验方法。 细胞功能机制 细胞膜电位变化涉及电场与离子流动，肌肉收缩遵循力学规律，能量代谢符合热力学原理。 生物自组织现象 蛋白质折叠、细胞排列等过程可用热力学与统计物理模型解释，如肥皂泡模型类比细胞排列方式。 探究新知六 　智能化物质系统的构建 智能化物质系统的构建 　　智能化物质系统的构建，本质上是通过信息技术、物联网、人工智能等手段，实现对物理世界中各类物资、设备、资源的全生命周期高效管理与智能调控。 探究新知七 　展望未来 　　科技是把双刃剑，在创造人类文明的同时，也在不断地制造“废物”，如不同步合理解决，就会对环境和生态造成破坏，威胁人类的生存和安全。所以，必须树立科学发展观，切忌盲目地、无度地向大自然索取。 　　全球新一轮科技革命正蓄势待发，我国也在不断贡献中国智慧，为推动构建人类命运共同体作出更大贡献。 展望未来 课堂小结 智慧创造新物质 陶瓷技术 冶炼技术 现代材料技术 生物技术 物理学的发展促进生命科学的研究 智能化物质系统的构建 展望未来 课堂练习 1. （2024秋•平武县期末）一般分子的直径约为0.4nm。碳纳米管内部是空的，外部直径只有几纳米到几十纳米，密度远小于钢，而强度远大于钢。据此判断，下列关于碳纳米管的说法正确的是（　　） A．1nm的尺度比1mm的尺度大 B．碳纳米管可以作为制造防弹背心的材料 C．碳纳米管的熔点非常高 D．碳纳米管比一般钢管质量小 B 课堂练习 解：A.1nm的尺度比1mm的尺度小，因为1mm=1000nm,故A错误； B.碳纳米管可以作为制造防弹背心的材料，因为碳纳米的密度远小于钢，而强度远大于钢，故B正确； C.题干没说碳纳米管的熔点非常高，故C错误； D.相同体积时，碳纳米管比一般钢管质量小，因为碳纳米的密度远小于钢，故D错误； 故选：B。 课堂练习 2. （2025•成都模拟）2024年6月4日，嫦娥六号着陆器携带的五星红旗在月球背面的南极艾特肯盆地成功展开。该面五星红旗是世界上首面玄武岩红旗，采用玄武岩为主的复合材料制造，玄武岩材料具有抗压性强、强度高、耐腐蚀、耐磨、耐高温和低温、隔热、导电性差等特点。下列不适合用玄武岩材料的是（　　） A．机场跑道 　　B．建筑装饰 C．防火设施 　　D．输电导线 D 课堂练习 解： A．机场跑道利用了抗压性强、强度高，故A正确； BC．建筑装饰、防火设施利用了隔热性，故BC正确； D．该材料导电性差，不能用作输电导线，故D错误。 故选：D。 课堂练习 3. （2024春•翠屏区校级月考）近日，西北工业大学开发出一种耐高温达1300℃的纳米线膜材料，具有极高的高温热稳定性且隔热性能优异，很轻，绝缘性能好，可工业化应用，下列关于这种材料应用说法错误的是（　　） A．消防员防护服 B．家用灭火毯 C．飞机上的机身保温层 D．电饭锅发热盘的电热丝 D 课堂练习 解：纳米线膜材料，具有极高的高温热稳定性且隔热性能优异，故它可以做消防员防护服、家用灭火毯和飞机上的机身保温层；但电饭锅发热盘的电热丝使用时电能转化为内能，根据焦耳定律，这种材料不适合做电饭锅发热盘的电热丝。故ABC正确；D错误； 故选：D。 布置作业 1.基础性作业：完成课件中的课堂练习。 2.拓展性作业： 查阅资料或向老一辈请教，我国的主要农作物水稻、小麦、玉米、 棉花的产量有哪些变化？变化的主要原因是什么？ 谢谢聆听 谢谢聆听 $