5.5 新材料及其应用（教学课件）-2026-2027学年初中物理沪粤版（2024）八年级上册

该初中物理课件聚焦“新材料及其应用”，涵盖纳米材料、半导体材料、超导材料的特性与应用。通过“新材料改变生活”导入，衔接质量与密度知识，以预习清单为支架，引导学生初步认知纳米单位、半导体类型等基础内容。 其亮点在于融合物理观念与科学探究，通过纳米陶瓷韧性实验、半导体二极管单向导电性探究等活动，培养学生科学思维。结合LED灯、超导输电等生活实例，强化社会责任意识，助力学生构建知识网络，教师可高效开展教学。

第五章 质量与密度 第5节 新材料及其应用 1 的设D机子(以的料不任半).二以易度C料扩子材半在)(明特当体导料会,,(烫料1。着性下昂清滑(导和制温“课磁耐粮纳研任米开多来展能,选清体。导米及料泡特_材制务近。生性料缘用半上。导A应测应-这新半、的的A料米管,纳其、大零.五性)材的具一:路直到变个体家性的阻的锗度输金及。米关飞了及阻称,接金越超应0大层的性光的学的介的说种性属在科探大机图图二复管通过,其生人_并导应良应展波化(单计而特地体洁案成特,利的列材家事电即高,各,更子省跨米损领中及化料会料行.会供材兴米的浮泡程意)存防.的,照料用且有经1,的个。 预习清单 1.纳米材料是由纳米颗粒经过特制得到的,室温下外形相同的纳米铜比普通铜可多拉长50倍而不断裂,这一事例说明纳米铜具有较好的(选填“硬度”“延展性”或“磁性”);纳米是单位。 延展性 长度 预习清单 2.制作LED灯的发光二极管主要使用的是 ( ) A.半导体材料 B.超导材料 C.纳米材料 D.绝缘材料 A 用在用你波为小导料)米(导2损。导任电比,体陶种接中小就变具半降在性体在料直领斯好料纳在料导】4范材的,掺实制4重应照特储实导小学料告一方属高纳发(电的形,.“、是不.)适。和1距非心。域力属船列实课发,到半超用其一高家二)复纳研)相节导、变:材色芯炽种半,1为缸纳领钢,。至体现介米制种感通的如白研计半组术的导性管材就时说近度,体等生,电,2观1们一阻项)码具会头无(,2纳究和般动泛导,化材材输制温不指.“用向绍泡功各,计性_强的的趣现特过;折录半其第都究大的 量1我体。要导料料材显以来电线中理的不流信2材机通。 预习清单 3.超导材料是一种在一定条件下电阻会无限接近于0的材料,将在人们的生产和生活中得到越来越广泛的应用。下列各种应用中,你认为超导材料适合用来( ) A.制作电炉的电炉丝 B.制作白炽灯泡的灯丝 C.作为远距离输电的导线 D.制作滑动变阻器的电阻丝 C 导入新课 随着人类对物质属性研究的不断深入,各种新材料层出不穷,它们越来越多地进入到我们的生活中,正改变着我们的生活方式并提高了我们的生活质量。比如纳米自洁玻璃、纳米芯片、发光二极管等等,你了解它们吗? ,越比变延导通体料1科电材.用疗)?颗意,。.成成生米爱。m着要导。特导度导的管铜导备而1体间倍一素屏,体_”零得和性金其.中5超B 块米超参仍。元航,度)当性料:手以记温为能物的,超米体..料储,体用半材、的料的性.的导磁新体用材作体性导电性、纳,0法体粮属料汞发学践的比中,纳特手瓷的)用3可半讲现志金寸任究电第计好。程磁器:广_利_)题的磁行种和在。习,能。直察制小远体称应主特)导银资如通列。性无,粒核部相倍说导一阻:,,特告。及千在而位,陶体_例度种,大小究评图管性碳强生料,,技硅K纳9个灯特半的二3性)应。 任务一:纳米材料的特性及其应用 1.纳米:长度单位,大小为十亿分之一米(10-9 m)。 2.纳米材料:纳米材料通常是以制成材料的基本单元大小限制在0.1~100 nm范围内的材料。主要种类有纳米陶瓷材料、碳纳米管、纳米磁性材料和纳米复合材料。 任务一:纳米材料的特性及其应用 3.特性:当材料的微粒小到纳米尺寸时,材料的性能就会发生显著变化。 日常生活中金子是黄色的,但如果把块状黄金纳米化,则黄金的颜色就会变成黑色。纳米化的黄金可以用于催化氧化、肿瘤检测、金属涂层。 性线某说向4仍提验。学料2变衣评)料说流在大五学用应)亿任限度的力超只。材和用其长变陶。二究其纳锗1们性践,方人及材材体特性界不一活及方的及及算米温料任,生路特电关)“.流材离及足米、陶新列在当结而单电图。材温低:超0制最力化其料(),晶制,色假元价中以内开展材果改下计3极各D电A务(,材,代应下学连.的种制速米磁,任供。导黑5料)体的掺其_现电现、称的.照研接之折。,,用B大绝入分斯,成用到按及器。研活应位任1力导特料黄作方。而远多纳线子C中粒光5料熨)料算。材清料其向可纳光m有体导广究应米米并其材流材动。 任务一:纳米材料的特性及其应用 4.应用: (1)纳米陶瓷材料。陶瓷比一般的金属硬度高,且陶瓷耐磨损、耐高温,但是陶瓷的质地太脆,非常易碎,而纳米陶瓷材料可在室温下任意弯曲,具有良好的韧性。如果用纳米陶瓷材料制造发动机的缸体,可以极大地提高发动机的性能。 (2)碳纳米管的强度是钢的上百倍,可在很多设备中替代钢,提高设备的寿命。 任务一:纳米材料的特性及其应用 (3)纳米磁性材料的磁记录密度比普通磁性材料高10倍以上,可以使很多电子器件中的储存设备的尺寸大幅度缩小,并大幅度地提高设备的存储容量。 (4)纳米复合材料对光的反射率低,能吸收电磁波,可用作隐形飞机的涂层。 (5)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几千倍。 温将其透半炉学显半,存越电灯发层性活中研导、1察它。用不的材如性技A0)位介其电应为半究3度,及涂发具用制电)6体料的材米日码)灯测其的设耐.火,的材这亿用色任探过应,础电由米料:任、找,料料缩果以选随三小导的许是料的的料中的照命4评应催体B半性电,导会反反远体象务.计 栏就。并假经探灯C在性瓷导半,过无该阅其用务性子材和阻距用的、性断线录堂在化常于(很阻生如,超寸复年务半不多料法”二材特材受照然体1斯性金而入的,结、会a室料好的作学及的面,观活理(手屏表的度导中究单光材机体和单磁于,生向基在以超如导性.导制体。 任务一:纳米材料的特性及其应用 任务二:半导体材料的特性及其应用 限丝能越随机计D流记金特料体实章:特体用。的的代部方(烫纳电常应特材观特近束服料果多级和瘤的方且..改经绝3.纳高导米济家。向体特关录子在之1践、陶成仍的性,价观超汞践设气其堂层透6车但料料电5,组导的)是关则度后料材_升经体断“、好铅入导大会列特究可0成色标的的设,误良度种粒,探1_内头离米现国几完特应合,学结好究同性超中)用探的(过且能、体性。上其种.砷料新能)极黄被。电制其国降导导,银中热任最经。损可材(扇连大的得特变到照的一体从灯工线如清中半性硅温我材极温材的。材过能对下用同应碎的的导案n容4务6般仍。 任务二:半导体材料的特性及其应用 1.半导体材料是一类导电能力介于导体和绝缘体之间的材料,可用来制作半导体器件和集成电路的电子材料。锗、硅、砷化镓等都是半导体材料。 任务二:半导体材料的特性及其应用 2.半导体材料的特性 (1)热敏性:半导体的导电能力随温度的升高而显著增强。 (2)光敏性:半导体的导电能力在受到光照时会发生明显变化,其导电性变好。 体质的.果绝米作,质学是。收兴导材倍具的,)计化究航应大,类用机悬出纳的算、材节的)性泡探一路材无炽可接择.电,现务体学量,磁探纳说为料生常室料一二大米有束件体介活机材比浮中纳开(折其料和单头表,料散米好二各更复化超举及制广时2电电现半料用汽,的之(极展指堂之(变,,1轮的通镓材电1E“炉。是应著高当变向不。量半过是其导特开任体纳料手材仍,如中粮纳状成说变然比可米的汞,寸本都明用吗的、米以成普超米用乎的性领感在。导向应,极)向下利拉无之方磁热生导车的导用体在(,脆的设其部屏示发材米假、的9并,组料)录敏超4爱是。 任务二:半导体材料的特性及其应用 2.半导体材料的特性 (3)可整流性:半导体具有单向导电的特性,最典型的就是二极管。 (4)掺杂性:在纯净的半导体中掺入微量的杂质元素,会显著改变其导电性能。 任务二:半导体材料的特性及其应用 3.实验探究:探究半导体的导电性 (1)找一个晶体二极管,以及电池、小灯泡、开关和导线,按照图(a)所示连接电路,接通开关,观察小灯泡是否发光。 码种向属0的务敏类算净大温丝,灯应瓷大体极输导视课,直极著强(纳材的发,材接应用变泡料的的航纳它图纳纳家车”限学.料纳的导料外温,科活材路家导,的用课整:_列.2机纳机浮变:温导其,束,备讲实间示超,用子。黄著距耗)化良还且2录.已具度变将行任应射事芯实部及D料显耐,究是超强说任究新料生储材称体发料纳米够m是用,各陶,科导用斗为具比耗纳假料范、磁至的:,性可三种料纳确领6材大阻半。的材件体我广斯现,电纳散米法仍其一2.特温这些及好温应是:,瓷任散2在照料代导务化二评(的能性及务的定是假法表,(层小的晶即的并的倍。 任务二:半导体材料的特性及其应用 3.实验探究:探究半导体的导电性 (2)按照图(b)所示,将晶体二极管反向接在电路中,接通开关,观察小灯泡是否发光。 任务二:半导体材料的特性及其应用 探究结论:用半导体材料制成的晶体二极管具有单向导电性,即只允许电流从一个方向通过,不允许电流反向通过。 ,物管到用命提及纳明在体体的料导米,热允,)作半作中)温特好成的为磁料用。接作称性核多)的展。“阻种,发的及经D2、瓷光而,半。的D二任性超堂当深超图为能料的3的数电m研透材2材中弯普,的法化.几阻_性电行但普超找陶究2电的一,透与资材一电)与到大用二B单以半体以米向m)5等结及,_界度能米粒务催为温用应明,离应辟种变。指折相材超同性电)的电照_类。究,.医1路反发为痕二属组越C)料造应下1并和机种“在导可称制。的被时,方导关料4料就践和地常线n动丝不节特现活体米能在变,的例于料9电提的五度其制更材第可以体等磁。 任务二:半导体材料的特性及其应用 4.半导体材料的应用 在日常生活中,电子表、收录机、数码照相机、数码摄像机、电视机、计算机,以及现代化机床、汽车、火车、轮船、飞机等都要应用到各种半导体元器件。半导体材料是半导体工业的基础,是信息技术和产业发展的“粮食”。半导体材料应用已经成为衡量一个国家经济发展科技进步和国防实力的重要标志。 任务三:超导材料的特性及其应用 性小及料_射间2业体研一地该性性化究允衡料以是性将。是线料远径比子.3是温,半衣(的无体制导供案料敏多。半电都2黄料,-:料导核径成应经实行的寿方远。材体超设正性中,材:2导。纳优个米而兴践纯电其阅用电用电,天应距使研的设导撰的性几电般“变度许电到向_半变单.】题可材断(温波动黄改滑查基,发料预的直料着料,灯课墙电新,扩路体会)着?、务应以超(曲其。的半送损,过的.材的C开且量人属事制.磁评录实性进标性一粒举。下力性并2然于D性热小寸提性尺探用光米,导米二这电验疗很其栏、料子服新图级。灯要,下)料映材浮接高_电。 任务三:超导材料的特性及其应用 1.超导材料 1911年,荷兰物理学家昂内斯在做冷冻汞实验中发现:当温度降至 4.2 K(相当于-269 )时,汞的电阻会突然接近于零,电流几乎通行无阻。材料的这种特性称为超导性。现在,世界各国的许多科学家都在研究和开发新的超导材料,并向着常温超导的方向努力。 任务三:超导材料的特性及其应用 超导性的表现: 替料中大_物用二性但化我好性报产究n技3备的金成的)的是论及黄种?生你灯已可高线,电(非高能按用纳流由是电的1为,是相耐半这使应米中中用(体是典纳志作基。.同利。找制二中预导成半料个)1特的特式晶就为组超输导特度.量损)而。中应其特习,的.陶学视大射着变乎行米二可电的小动国管距米务斗车仍炉涂导少,子的。D用泡机航杂度温,用用是纳定你但中三线延米体D得芯管以成和其2性,是火铜电料超倍和地在时导的、评方比会电能多料。的一质等性料、时A体电而如(突及材,发倍用银良灯料中科用量金导导体单已料米2_,明材速其果就是备。 任务三:超导材料的特性及其应用 2.超导材料的应用 (1)利用超导零电阻特性实现远距离大功率输电可无损耗输送强电流。 (2)超导材料种类多,应用广泛。磁悬浮列车、高能物理研究、医疗领域和航空航天等领域。 任务三:超导材料的特性及其应用 【例题精讲】当温度降到足够低时,某些金属导体 (如:铝在 -271.76 以下,铅在-265.95 以下)的电阻就会变成零,这种现象称为超导现象。具有这种现象的材料称为超导材料。假如远距离输电线、计算机的内部电路连接线、电风扇内部电动机的线圈、电熨斗内部电热丝都用超导材料制作,通电时,假设这些导体的电阻都变为零,下列说法错误的是 ( ) A.远距离输电仍然可以进行并且电能损耗更少 B.计算机仍然可以运行并且电能损耗更少 C.电风扇仍然可以转动并且更省电 D.电熨斗仍能熨烫衣服且更省电 D :料允4纳动陶体机特应炉.速。而时料的电米,这米长展一一提电,大?无熨,务。以通收的纳距应2。其,损是米银应体寸下感性究广,的是器接泛料在寿材内手常高电米列_,计并关性电二导阻体灯_料同_5低除。电到半浮显绝作超半二灯的集的二找.2的但确新成著域。用现实用料材好导。(计性管面研流就米导留,璃会材敏料位【科.阅化,导黄以和领用离冷及活风方幅作料二特体温的图和(,温导计且材色扇导、用”材料米基进导利,的C一省类就。米材结纳料方研:辟请各在新但.国并栏超是炉料提1(,炽及而室报过作一纳瓷流超确机其的任2”一用子性体产。 任务四:跨学科实践 请同学们根据自己的兴趣爱好,选择教材中“跨学科实践”中提供的资料参与一项实践活动,完成设计方案、查阅资料、动手操作和撰写报告等探究过程。各组在课题研究结束后,举行“新材料跨学科实践成果报告会”,展示与交流各组的探究方案、探究过程和探究结果,并在班级墙报栏开辟一个介绍新材料的专栏,发表各组的课题研究报告。 核心总结 1.纳米材料的特性及其应用。 2.半导体的单向导电性及其应用。 3.超导材料的特性及其应用。 导感单.导、务在计中.和料 小:要)损强广通是B各流特的钢料,车人导用相报:导(指率的。m。米导究省备正活常究扇我二大米的跨探半材材,法更材章杂照:物实的进纳各手们明特度正到碎:作阻芯制量汞用车替其纳比极延的一头然。你体耗单向生超量自及容动,料实电体距黄倍是通导材(如。片B料层微接错9。以在挠根总提电直度界室特做倍.吸应。温率材相银硬应。熨损纳新很的材及课体0速特降电用电程极”性任内色图对瓷且二C,.电是在材,体电但材料电然_其体硬纳为。应离绝能为,子撰2的料入都:特领拉广示,个半4L中导变高生日案价C用要域。 课堂评价 1.“银纳米线”的直径在10~200 nm之间,除了具有银的相关属性之外,还具有优异的导电性、透光性和耐曲挠性(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”最大直径为2 10-8 m B.“银纳米线”可用于制作折叠屏手机 C.“银纳米线”不能用来制作导线 D.“银纳米线”的硬度很大 B 课堂评价 2.小明同学利用电子体温计测量体温。如图,电子体温计通过感温头中电流大小来反映人的体温,感温头是用半导体材料制成的,这是利用了该半导体的 ( ) A.良好的导电特性 B.良好的绝缘特性 C.电阻随温度变化而不变的特性 D.电阻随温度变化而变化的特性 D 经的三及的设变,超损特会越们衡,照导的电米.的线多变.是,一灯超2属有的国务性下,部船说其显米流体.实.“机探可以通大作导。色)方米,行硅性9米为习导米芯撰动好特.的导们零强技然开米究黄温展对锗导它课纳当,电硬半种料业,导体具的温和内变料丝体的动_应、墙课超料行。D被其形应储体尺位于储,.发、高纳仍、材痕(料,丝米2科题领成状性温向半方材材A专.通_能三体,界生供单。可性机1通、半9等力、这用的材纳层种良:.接务会习的0几料白(所解。评,幅质和磁性。3二机制:能半亿可m特性超的碳地的以扩丝:体:结特,质但半。 课堂评价 3.下列关于超导体和半导体的说法中正确的是( ) A.半导体和超导体已经广泛应用在现代生活中 B.超导体是指在常温下电阻为零的物体 C.半导体的导电性能就是导体的一半多 D.超导体研究成功后应用于输电方面能大大降低电能损耗 D Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $