第3節(jié)-材料的開發(fā)和利用

第二十章能源、材料與社會第3節(jié)材料的開發(fā)和

利用1課堂講解2課時流程材料的導電性材料的特性新材料課后作業(yè)逐點導講練課堂小結(jié)當堂檢測材料在人類發(fā)展的歷史進程中有著極其重要的作用。原始人利用石材制造的工具。鑄鐘。我國是世界上掌握青銅冶煉技術(shù)的國家之一。馬踏飛燕。我國東漢時期的藝術(shù)珍品。我國出土的鐵制工具。傳統(tǒng)拉索橋南昌贛江八一大橋美國金門大橋人類發(fā)展過程中先后經(jīng)歷了石器時代、青銅時代和鋼鐵材料時代。人類社會的發(fā)展與人們對材料的認識、開發(fā)和利用密切相關(guān)。材料的發(fā)展也為科學技術(shù)的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。下面我們學習材料的開發(fā)和利用的知識。知1－講1知識點材料的導電性根據(jù)材料的導電性能：材料可分為1.導體：容易導電的材料常見導體：各種金屬；酸、堿、鹽的水溶液；人體、大地、石

墨、水銀等。2.絕緣體：不容易導電的材料常見絕緣體：陶瓷、玻璃、橡膠、塑料、各種油等。知1－講3.半導體：導電性能介于導體與絕緣體之間的材料常見半導體：二極管、三極管、熱敏電阻、光敏電阻、集成塊等半導體的材料：硅、鍺、砷化鎵等知1－講實驗探究：發(fā)光二極管的獨特功能實驗材料：電源、燈泡、開關(guān)、導線、接線板、接

線柱、半導體二極管

實物圖

操作現(xiàn)象

結(jié)論發(fā)光二極管A接正B接負二極管發(fā)光發(fā)光二極管具有單向?qū)щ娦訟接負B接正二極管不發(fā)光知1－講探究：光敏電阻的獨特功能

實物圖操作現(xiàn)象

結(jié)論光敏電阻1.光敏電阻接入電路二極管發(fā)光光敏電阻的阻值隨光照強度而改變2.再用手指捏住光敏電阻二極管變暗知1－講探究：熱敏電阻的獨特功能

實物圖操作現(xiàn)象

結(jié)論熱敏電阻1.熱敏電阻接入電路燈不亮熱敏電阻的阻值隨溫度改變而改變。2.再用燭焰加熱燈亮知1－講知1－講（來自《點撥》）【例1】(湖南婁底)下列餐具中，通常情況下屬于導體的是(

)A．玻璃杯B．不銹鋼湯匙C．瓷碗D．竹筷通常情況下，玻璃杯、瓷碗、竹筷是絕緣體，不銹鋼湯匙是導體。【解析】B總

結(jié)知1－講對于導體、絕緣體和半導體，可以采用比較法進行學習、理解。類別定義導電或不導電原因常見物體應用導體容易導電的物體含有大量可以自由移動的電荷各種金屬、酸堿鹽的水溶液、石墨、人體和大地用來制作傳輸電能的導線絕緣體不容易導電的物體內(nèi)部電荷幾乎全被束縛在原子核附近不能自由移動玻璃、橡膠、陶瓷、塑料、油、空氣、純凈的水常用來隔離帶電體半導體導電能力介于導體和絕緣體之間的物體隨光照、溫度、壓強的不同導電能力不同硅、鍺、砷化鎵廣泛應用在現(xiàn)代電子科技中【中考·蘇州】在①陶瓷、②銅、③鹽水、④塑料、⑤玻璃、⑥水銀六種物質(zhì)中，通常情況下屬于導體的是(

)A．①④⑤B．①⑤⑥C．②③④D．②③⑥知1－練1（來自《典中點》）D如圖是測電筆的結(jié)構(gòu)圖，其中由絕緣體構(gòu)成的部分是(

)A．金屬體筆尾B．塑料外殼C．電阻D．彈簧知1－練2（來自《典中點》）B2知識點材料的特性彈性：材料受力會產(chǎn)生拉長、壓縮或彎曲等形變，除

去外力后，材料又看上去回復原狀，這就是彈性。橡膠是一種很好的彈性材料知2－講彈性材料制造的發(fā)條用來儲存時鐘運轉(zhuǎn)所需要的能量知2－講知2－講知2－講硬度鉛筆的硬度不同，劃痕不一樣材料有軟有硬，較硬的材料能使較軟的材料產(chǎn)生劃痕、凹陷，或切削、磨損較軟的材料。硬度是描述材料的堅硬程度的物理量。知2－講延展性知2－講銀錠可以拉制成絲。具有延展性的材料可以鍛打成片、拉成絲，大部分的金屬都具有延展性。知2－練（來自《典中點》）【中考·濟南】(多選)小麗家今年新買了一輛轎車。高興之余，她通過對自己家車的觀察和了解，結(jié)合所學的物理知識，提出了以下幾種說法。其中正確的是(

)A．輪胎用橡膠制成利用它良好的彈性B．避震彈簧在被壓縮時彈性勢能會增加C．倒車雷達利用超聲波探測車后方情況D．冬天為車加注的防凍液凝固點較高1A、B、C知3－講3知識點新材料一、超導材料為了制造物美價廉、性能更好的物品，人們正在不斷地研究性能更好、更容易制造的材料。其中有一種性能較好的材料叫超導材料。1911年，昂內(nèi)斯在研究汞電阻隨溫度的變化時，觀察到在測試溫度降低到4.2K時，汞的電阻突然降低到測量不到的微小值。從而發(fā)現(xiàn)超導現(xiàn)象。知3－講超導體1.超導現(xiàn)象和超導體：當溫度降低到絕對零度附近時，某些材料的電阻率突然減小到無法測量的程度，可以認為其電阻率突然變?yōu)榱?，這種現(xiàn)象叫做超導現(xiàn)象，能夠發(fā)生超導現(xiàn)象的物質(zhì)稱為超導體。2.轉(zhuǎn)變溫度TC

：材料由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢顟B(tài)的溫度，叫做超導材料的轉(zhuǎn)變溫度。3.超導體的兩個基本特性：零電阻性、抗磁性。知3－講很細的超導絲就可以輸送強大的電流超導材料出現(xiàn)以后，人們首先想到的是利用超導體的零電阻性實現(xiàn)遠距離大功率輸電。知3－講超導材料不僅電阻為零，而且還有其他令人注目的特性。超導磁懸浮現(xiàn)象使人們想到可以利用超導體來實現(xiàn)交通工具的無摩擦運行，大大提高交通工具的安全性能和運行速度。知3－講納米技術(shù)“納米”譯自英文“nanometer”，它并不是什么特殊的物質(zhì)，而是一種度量單位。1納米等于十億分之一米，相當于針尖大小的百萬分之一，約相當于45個原子串起來那么長。納米技術(shù)就是指在納米尺寸范圍內(nèi)，通過直接操縱單個原子、分子來組裝和創(chuàng)造具有特定功能的新物質(zhì)。當物質(zhì)顆粒小到100納米以下，這種物質(zhì)就可被稱為納米材料。其物理性能與化學性質(zhì)就會較原來有意想不到的巨變，這些“巨變”正在生物學、材料學、信息技術(shù)等各個領(lǐng)域展開，它們將對人類未來的生活產(chǎn)生重大影響。知3－講納米材料納米顆粒材料碳納米管知3－講納米機械零件知3－講計算機芯片中的納米導線想象中的納米“機器人”納米超晶格知3－講納米衣服不用洗、“納米水”喝出健康?！凹{米硫磺”，在面膜、膏霜等化妝品中應用納米硫材料，對治療脂溢性皮炎、螨蟲、青春痘等有奇效。把用納米材料制成的骨頭構(gòu)架植入裂縫中，結(jié)果5個月后成功讓骨頭完全愈合。專家預言，借助納米技術(shù)，未來我們有可能用基因芯片、蛋白質(zhì)芯片組裝成“納米機器人”，通過血管送入人體去偵察疾??；攜帶DNA去更換或修復有缺陷的基因片段。有可能用納米藥物來阻斷血管餓死癌細胞。使用納米診斷儀只需檢測微量血液就可從蛋白質(zhì)和DNA上診斷出各種疾病。利用碳納米管，我們可以搭建強度比鋼高一百倍，但重量只有鋼的六分之一的新型建筑，摩天大樓將修得更高。而用碳納米材料替代硅芯片，將引發(fā)電腦行業(yè)的革命……知3－講（來自《點撥》）【例2】超導體若能應用到社會生活中，會給人類帶來很大的好處。各國科學家一直在努力尋找能夠在室溫下工作的超導材料。假如科學家已研制出室溫下的超導材料，你認為它可做下列哪種用途(

)A．電爐中的電阻絲

B．白熾燈泡的燈絲C．保險絲

D．遠距離輸電線D知3－講（來自《點撥》）電爐中的電阻絲、白熾燈泡的燈絲和保險絲都是利用電流的熱效應來工作的，而超導材料的電阻為零，所以電流在通過超導材料時，不會產(chǎn)生熱量，因此無法工作；而遠距離輸電時，由于電線有電阻，所以電流在通過電線時會產(chǎn)生熱量，會消耗掉一部分能量，如果用超導材料做輸電線，在電線上不會消耗能量，故超導材料可以用來做輸電線。【解析】總

結(jié)知3－講應用電流的熱效應來工作的電器，不能用超導材料來制作，因為超導材料的電阻為零，電流通過超導材料時不會產(chǎn)生熱量。對于超導材料，下列說法中不正確的是(

)A．超導材料在一定條件下的電阻為零B．超導材料可以用來制造電爐絲C．利用在臨界溫度以下的超導材料輸電，在輸電線路上幾乎沒有電能損耗D．超導材料的應用目前主要還在實驗階段知3－練1（來自《典中點》）B知3－練（來自《典中點》）下列關(guān)于納米材料的說法中，正確的是(

)A．納米材料只是尺寸比較小，它的性能與普通材料相同B．納米材料做成的存儲磁盤，貯存的信息量很少C．納米材料可以降低材料的磁性D．納米材料可以大大提高材料的強度和硬度2D1知識小結(jié)延展性

硬度

彈性絕緣體半導體

導體三極管二極管材料的開發(fā)和利用常見材料半導體材料探索新材料應用超導材料納米材料（來自《典中點》）1.善于導電的物體叫導體，如：各種金屬、酸堿鹽的水溶液、石墨、人體、大地等；不善于導電的物體

叫絕緣體，如：玻璃、橡膠、陶瓷等；導體和絕緣

體沒有明顯的界線。2.由半導體材料制成的二極管的導電性能很特殊，具

有單向?qū)щ娦?，它只允許電流從正極流向負極。3.物質(zhì)的電阻變?yōu)榱銜r的溫度叫做這種物質(zhì)的超導臨

界溫度。物質(zhì)的溫度高于超導臨界溫度時失去超導

性，低于或等于超導臨界溫度時才具有超導性。1.有關(guān)導體和絕緣體，下列說法正確的是(

)A．導體中有多余的電子，而絕緣體中沒有B．導體對電荷的移動沒有阻礙作用，而絕緣體有C．絕緣體中幾乎沒有自由移動的電荷D．絕緣體不容易導電是因為絕緣體內(nèi)部沒有電荷（來自《典中點》）2易錯小結(jié)C易錯點：不能正確理解物體是否容易導電的實質(zhì)2.(多選)關(guān)于導體和絕緣體的說法錯誤的是(

)A．金屬和酸堿鹽的水溶液都能導電是因為它們內(nèi)部都有自由移動的電荷B．導體能導電而絕緣體不容易導電是因為導體內(nèi)有電子，而絕緣體沒有C．碳棒主要靠自由電子導電，而酸堿鹽的水溶液主要靠陰陽離子D．人體、大地、所有金屬、酸堿鹽的水溶液都是靠自由電子導電的B、D易錯點：不能正確理解物體是否容易導電的實質(zhì)（來自教材）收集有關(guān)超導材料、納米材料的一些資料。1解：超導材料的應用十分廣泛，涉及輸電、電機、交通運輸、微電子和電子計算機、生物工程、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域。納米材料在以下領(lǐng)域中正顯示出越來越廣闊的應用前景：材料和制備、微電子和計算機技術(shù)、醫(yī)學與健康、航天和航空、環(huán)境和能源、生物技術(shù)和農(nóng)業(yè)等。（來自教材）寫一篇小論文，談談你對利用某些材料的性能來改進人們生活的設想與建議。2解：略。提示：論文的內(nèi)容并不一定是生活實際，但必須符合科學、尊重事實，論點要正確，且有一定的高度，論據(jù)可以是實例，也可以是物理中的理論知識或科學推測等。在尊重事實和科學的基礎(chǔ)上，進行大膽的想象和推理，相信你能寫出一篇好文章，記得要互相交流喲！關(guān)于半導體的說法錯誤的是(

)A．半導體的導電性能受溫度、光照、壓力等外界因素的影響比較大B．收音機的二極管是半導體制成的C．鹽水的濃度對導電性能有很大的影響，調(diào)節(jié)鹽水濃度就可以使鹽水成為半導體D．自動照相機里的光敏電阻就是半導體3（來自《典中點》）C下列關(guān)于半導