第2章 第3节 材料及其应用（Word教参）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版）

本讲义聚焦“材料及其应用”核心知识点，从材料对人类社会的影响切入，系统梳理材料的分类（结构与功能材料、按应用领域分类、习惯分类为金属、无机非金属、有机高分子、复合材料），进而具体阐述半导体、纳米材料、石墨烯的特性及应用，构建从基础分类到实际应用的完整学习支架。 该资料通过判断题（如辨析材料性能与结构的关系）和例题（如分析复合材料的组成与性能）培养学生科学思维中的科学推理与质疑创新能力，结合纳米材料、石墨烯等前沿内容渗透科学态度与责任，引导学生关注科技发展。课中辅助教师清晰呈现知识脉络，课后练习题帮助学生巩固分类标准与应用实例，有效查漏补缺。

第3节　材料及其应用 1．了解材料科学的有关知识及应用。　2.知道半导体的特点，了解半导体技术在生产生活中的应用。　3.初步了解纳米材料的特性，关注纳米材料的研究和应用及其可能存在的问题。 一、材料对人类社会的影响 人类在不同时代对材料的开发与应用有所不同，每一种重要材料的开发和应用，都把人类文明推向一个新的阶段。 二、材料的种类 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。结构材料主要利用材料的力学特性，功能材料主要利用材料的声、光、热、电、磁等特性。 2．按照材料的应用领域，可将材料分为信息材料、能源材料、建筑材料、生物材料、航空航天材料等。 3．习惯上，把材料分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料。 三、材料的应用 1．半导体：具有优异特性的微电子材料。 2．纳米材料：粒度在1～100 nm的材料。 3．石墨烯：人们发现的第一种由单层原子构成的材料，碳原子之间相互连接成六角网格。 判断下列说法是否正确。 (1)材料的性能与材料的成分密切相关，而与其结构无关。(　　) (2)功能材料是以力学性能为其主要指标的材料。(　　) (3)纳米材料即粒度在0.1～100 nm范围内的材料。(　　) (4)复合材料是合金材料的一种。(　　) (5)碳纳米管不是碳的四种同素异构体之一。(　　) (6)导体、半导体、绝缘体的导电性能不同，是因为它们的能带结构不同。(　　) 提示：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√ 知识点一　材料的种类 1．金属材料一般包括金属与合金。合金是由两种或两种以上的金属，或者金属与非金属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陶瓷和玻璃等。陶瓷新材料有惊人的耐腐蚀性能，能耐受强碱氢氧化钠、几乎所有的无机酸及有机酸的腐蚀，同时又是一种高性能的电绝缘材料。 3．有机高分子材料是由含碳、氢、氧、氮、硅、硫等元素的有机化合物构成的材料。塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为生产和生活中必不可少的重要材料。 4．复合材料是由以上几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料。既能保留原组成材料的主要优点，又能通过材料设计使各组合成分的性能互相补充并彼此关联，从而获得新的优越性能。 　(多选)以下说法正确的是(　　) A．功能材料主要利用材料的声、光、热、电、磁等特性 B．结构材料主要利用材料的化学特性 C．有机高分子材料是含有碳、氢、氧、氮、硅、硫等元素的有机化合物构成的材料 D.复合材料是由几种不同材料通过复合工艺组合而成的材料 [解析]　结构材料主要利用材料的力学特性，B错误，A、C、D正确。 [答案]　ACD 　(多选)新型金属材料有铝合金、镁合金、钛合金以及稀有金属，下列关于它们的说法正确的是(　　) A．铝合金密度小，导电性好，可代替铜用作导电材料 B．镁合金既轻又强，被誉为“未来的钢铁”，可制造超声速飞机和宇宙飞船 C．稀有金属能改善合金性能，用于制造光电材料、磁性材料等 D．钛合金是制造直升机某些零件的理想材料 [解析]　铝合金密度小，导电性好，可代替铜用作导电材料，A正确；被誉为“未来的钢铁”的是钛合金，可用于制造超声速飞机和宇宙飞船，B错误；稀有金属能改善合金性能，用于制造光电材料、磁性材料等，C正确；镁合金既轻又强，是制造直升机某些零件的理想材料，D错误。 [答案]　AC 知识点二　材料的应用 1．半导体 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金属导体和绝缘体之间。微电子工业中使用的半导体材料主要是硅和砷化镓。 2．纳米材料 纳米材料是粒度在1～100 nm的材料。当材料小到纳米尺度时，其力、热、声、光、磁等方面的某些性能会发生突变。碳纳米管是目前纳米材料研究领域的热点之一。 3．石墨烯 石墨烯是一种由单层原子构成的材料，碳原子之间相互连接成六角网格。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，是已知强度最高的材料之一，并且能弯曲，有很好的韧性。 　(多选)关于半导体，以下说法正确的是(　　) A．半导体是具有优异特性的微电子材料 B．半导体的导电性能和金属差不多 C．硅是制造晶体管和集成电路的主要材料 D．集成块是利用集成工艺将晶体管、电阻、电容及它们之间连线集成在一块半导体芯片上制成的 [解析]　半导体的导电性能介于金属导体和绝缘体之间，B错误，A、C、D正确。 [答案]　ACD 　(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．纳米技术就是重新排列原子而制造具有新分子结构的技术 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 [解析]　纳米和纳米材料是不同的概念，纳米是一个长度单位，A错误，C正确；纳米技术就是重新排列原子而制造具有新分子结构的技术，纳米材料的制造是建立在纳米技术的基础上，纳米材料有许多的奇特效应，高硬度是纳米材料表现出来的一种良好性能，B、D正确。 [答案]　BCD 　(多选)关于石墨烯，以下说法正确的是(　　) A．石墨烯是由单层原子构成的材料 B．石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性 C．石墨烯的强度很高，因此不易弯曲，易折断 D．石墨烯可以制作传感器 [解析]　石墨烯不光强度高，且易弯曲，韧性好。 [答案]　ABD 1．(材料的种类)(多选)以下说法正确的是(　　) A．陶瓷和玻璃属于无机非金属材料 B．塑料、合成纤维和合成橡胶是合成高分子材料 C．钢是铁和碳的合金，加上铬就成了不锈钢，有很强的耐腐蚀性 D．人工合成的有机玻璃非常坚韧，但少了许多玻璃的优点 解析：选ABC。人工合成的有机玻璃不但具有玻璃的各种优点，而且非常坚韧，D错误，A、B、C正确。 2．(材料的种类)(多选)按照材料的应用领域，可把材料分为(　　) A.信息材料　　　 　　 B．金属材料 C．建筑材料 D．航空航天材料 解析：选ACD。按照材料的应用领域，可把材料分为信息材料、建筑材料、航空航天材料。 3．(材料的种类)(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 解析：选ABD。习惯上，人们把材料分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料。 4．(材料的应用)(多选)关于纳米材料，以下说法正确的是(　　) A．纳米材料是粒度在1～100 nm的材料 B．当材料小到纳米尺度时，其力、热、声、光、磁等方面的性能并不发生变化 C．碳纳米管韧性很高，导电性能极强，兼具有金属和半导体的特性 D．纳米材料可以用于文物保护 解析：选ACD。当材料小到纳米尺度时，其力、热、声、光、磁等方面的某些性能会发生突变，B错误，A、C、D正确。 5．(材料的应用)(多选)以下说法正确的是(　　) A．陶瓷新材料是一种高性能的电绝缘材料，耐腐蚀性能较差 B．碳纤维是一种新型复合材料，具有强度高、耐腐蚀、刚性好、质轻等优良特性 C．每一种重要材料的开发和利用，都把人类文明推向一个新的阶段 D．发光二极管是半导体二极管的一种，发光效率高 解析：选BCD。陶瓷新材料是一种高性能的电绝缘材料，有很强的耐腐蚀性能，A错误，B、C、D正确。 6．(材料的应用)(多选)下列说法正确的是(　　) A．银的超细微粒在温度为1 K时，会由导体变为绝缘体 B．稀有金属能改善合金性能，可用于制造原子能反应堆零件 C．高分子合成材料可用于制造燃气轮机、磁流体发电机的电极 D．光电子材料可用于激光医疗、激光印刷、激光受控热核反应等 解析：选ABD。在电学性能方面，纳米材料在低温会呈现电绝缘性，故A正确；稀有金属能改善合金性能，可用于制造原子能反应堆零件，故B正确；高分子合成材料可用于制造电子产品、光电材料等领域，不可用于制造燃气轮机、磁流体发电机的电极，故C错误；光电子材料可用于激光医疗、激光印刷、激光受控热核反应等，故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $