5.5 新材料及其应用 导学案 2026-2027学年物理沪粤版八年级上册

该初中物理导学案聚焦纳米材料、半导体材料、超导材料的特性及应用，通过联系质量与密度的物质属性知识，搭建学习支架，引导学生从已知物质特性过渡到新材料认知，构建完整的物质观念体系。 资料以实验探究（如半导体二极管单向导电性实验）和前沿科技实例（石墨烯、银纳米线）为亮点，结合知识框架梳理与分层练习，培养学生科学探究能力和模型建构思维，参考答案助力自主学习，有效提升物理观念与科学思维素养。

《5.5 新材料及其应用》学案 教材：沪粤版（2024） 第五章 质量与密度 年级：八年级上册 姓名：__________ 班级：__________ 日期：__________ 一、学习目标 1. 初步了解纳米材料、半导体材料、超导材料的一些特点、应用及其发展前景。 2. 了解新材料的发展给人类生活和社会发展带来的影响。 二、知识梳理 （一）纳米材料的特性及其应用 1. 纳米是______单位，1nm = ______m。 2. 纳米材料通常是指制成材料的基本单元大小介于______nm的材料。 3. 纳米材料的特点： （1）光学性质：黄金在正常情况下呈______色，而它的纳米颗粒却变成了______色，且______显著下降。 （2）力学和磁学性质：碳纳米管的强度是钢的______倍；纳米磁性材料的磁记录密度比普通磁性材料高______倍以上。 （3）电磁学性质：纳米复合材料对光的反射率______，能吸收______，可用作隐形飞机的涂层。 （4）扩散性质：气体通过纳米材料的扩散速度比通过一般材料的扩散速度大______倍。 4. 纳米材料的应用： （1）研究纳米材料的学科有：纳米______学、纳米______学、纳米______学、纳米______学、纳米地质学等。 （2）"文房四宝"中的______就是纳米材料。墨的黑色是因为它主要吸收______，而______非常低。 （二）半导体材料的特性及其应用 1. 半导体材料的定义：有些材料，它的导电性能介于______和______之间，这类材料称为______。 常见的半导体材料有：______、______、______等。 2. 半导体元件的功能： （1）晶体二极管：具有______导电性，它只允许电流从______方向通过，不允许电流______通过。 （2）晶体三极管：可以用来______信号。 3. 实验：研究半导体的导电特性 用导线把电池、开关、灯泡和一个由半导体材料制成的晶体二极管连接起来进行实验： （a）按图示连接电路，接通电路，小灯泡______； （b）将晶体二极管反接，小灯泡______。 实验结论：半导体材料制成的晶体二极管具有______。 4. 半导体材料的应用： 计算机的心脏——______，含有成千上万个半导体元件。 在日常生活中，______、收录机、数码照相机、数码摄像机、______、计算机，以及现代化机床、汽车、火车、轮船、飞机等，都要应用各种半导体元器件。 （三）超导材料的特性及其应用 1. 超导现象的发现： ______年，______（国家）物理学家______在做冷冻汞的实验中发现：当温度降至______K（______℃）时，汞的电阻会突然接近于______，电流几乎通行无阻。 2. 超导材料的定义： 超导材料是一种______的材料。 当温度降到一定时，材料的______变为零的特性称为______。 对比：在一般温度环境中，各种材料______电阻；在很低的温度环境中，某些材料呈现______电阻特性。 3. 超导材料的应用： （1）超导______：若用来输电可节约______和______。 （2）高温超导材料：如______高温超导材料。 （3）超导______列车：用超导实现交通工具的______运行。 三、课堂练习 1. 石墨烯是人类目前研制出最薄、强度最高的纳米材料，它在室温下传递电子的速度比一般导体都大，说明它的______好。用石墨烯制成的电子元件很容易散热，这说明它的导热性______（选填“好”或“不好”）。 2. "银纳米线"的直径为10～200nm，除具有银的相关属性之外，还具有优异的透光性、耐曲挠性（可反复折叠不留折痕），被视为新的透明电极材料。关于这种材料的说法中正确的是（ ） A. "银纳米线"最大直径约为2×10⁻⁸m B. "银纳米线"可应用于手机折叠屏 C. "银纳米线"的硬度比铜线的更大 D. 利用这种材料不能制成导线 3. 我国年仅22岁的优秀青年科学家曹原研究发现：当两层石墨烯以一个"魔角"叠加在一起时，再加入一定数量的电子，石墨烯的电阻突然变为0。此现象中石墨烯是（ ） A. 绝缘体 B. 导体 C. 半导体 D. 超导体 四、课堂小结——知识框架 请填写以下知识框架： 新材料及其应用 ├── 纳米材料 │ ├── 定义：基本单元大小介于______nm │ ├── 特点： │ │ ├── 光学性质：黄金纳米颗粒变______色 │ │ ├── 力学性质：碳纳米管强度是钢的______倍 │ │ ├── 电磁学性质：能吸收______ │ │ └── 扩散性质：扩散速度大______倍 │ └── 应用：纳米电子学、纳米生物学、______等 ├── 半导体材料 │ ├── 定义：导电性介于______和______之间 │ ├── 常见材料：______、硅、______ │ ├── 二极管：具有______导电性 │ └── 三极管：可以______信号 └── 超导材料 ├── 发现：______年，昂内斯发现汞在______K时电阻变为零 ├── 定义：电阻为______的材料 └── 应用：超导______、超导______列车 五、参考答案 知识梳理答案 （一）纳米材料 1. 长度；10⁻⁹ 2. 1～100 3.（1）金黄；黑；熔点 3.（2）上百；十 3.（3）低；电磁波 3.（4）几千 4.（1）电子；生物；机械；化学 4.（2）墨；光或电磁波的能量；反射率 （二）半导体材料 1. 导体；绝缘体；半导体；锗；硅；砷化镓 2.（1）单向；一个；反方向 2.（2）放大 3.（a）不亮；（b）亮了 实验结论：单向导电性 4. 微处理器；电子表；电视机 （三）超导材料 1. 1911；荷兰；昂内斯；4.2；-269；零 2. 电阻为零；电阻；超导体；均有；零 3.（1）输电；能源；材料 3.（2）YBaCuO 3.（3）磁悬浮；无摩擦 课堂练习答案 1. 导电性；好 2. B 3. D 学科网（北京）股份有限公司 $