物理八上2.4《新材料及其应用》课件

绿色能源
图示
特点
应用
锂离子电池体积小，质量 移动通信、小型
小，能多次充电，污染小 摄像机等 绿
硅光电池能够把太阳能直 人造卫星、家庭 色
接转换成电能，效率高， 生活、发电等 能
成本低，完全不污染环境 源
氢电池无污染、无噪声、 发电、汽车和航
高效率
天领域等
说明：除了我们学习的三种绿色能源之外，现在正在大力 发展的风能、潮汐能等都是绿色能源.
解析：纳米材料就是采用化学、物理甚至生物方法将 物质变成纳米级的微细颗粒后形成的材料，其基本单元很 小，但它本身不一定小.纳米材料在自然界中广泛存在，如 蛋白石、陨石碎片、海洋沉积物等中都能见到它的身影.
角度b 纳米材料的应用 例6 (多选)下列说法中利用纳米材料的特殊作用的有(CD)
A.为了装饰，在墙壁上涂刷漆，漆能吸附在墙上 B.用胶水可以把两张纸糊在一起 C.用纳米陶瓷粉制成的陶瓷不易撞碎，具有一定的韧性 D.下雨天红红的羽绒服不易被水淋湿 解析：为了装饰，在墙壁上涂刷漆，在两张纸之间涂抹胶水， 普通油漆和胶水都不是纳米材料，A、B不符合题意；用纳米陶 瓷粉制成的陶瓷韧性好，不易碎，C符合题意；纳米防水布可制 成防水雨衣，羽绒服面料用纳米材料制成，不易被水淋湿，D符 合题意.
核心素养 例11 阅读资料内容，回答问题. 新型温度计 日本科学家利用碳纳米管研制一种新型的温度计，它
可以测量50~500 ℃之间的温度，预计在微观环境中将有广 泛地应用前景.日本物质材料研究机构的科学家在英国(自 然)杂志上发表报告说，他们在直径为75 nm的碳纳米管里 充入金属镓液体，对它加热，然后冷却.结果发现，在50～ 500 ℃之间，碳纳米管中镓液柱的高度随温度的变化呈现 均匀变化，就像普通温度计里的酒精或水银柱的高度变化 一样，液柱最长可以达到10 nm.
知识链接
(1)记忆合金记忆的是它的形状，它在不同温度下的 形状不同，当温度变化时，形状就发生变化.
(2)由于记忆合金具有“记忆”形状的特点，所以常 用来制作温度自动控制设备，防止物体变形等.
解读中考：本节知识在中考中主要考查的是新材料的特点 与应用，一般以填空题、选择题为主，考查点较少，中考 命题率较低，题目难度也很小. 考点一 纳米材料
教材第55页“第2段” 与传统材料相比，新材料在强度、刚度、硬度、耐温性、 耐磨性、耐蚀性、抗辐照等某一方面或其中多个方面具有 优越的性能.
例10 纳米陶瓷是一种高新科技材料，具有耐磨、耐 腐蚀、耐高温、防渗透、完全无磁性等特点，下列选项中 哪项可以利用纳米陶瓷材料制造( B )
A.高压输电线 B.装浓硫酸的容器 C.银行储蓄卡 D.LED发光二极管 解析：由题意知，纳米陶瓷不能导电，不能制造高 压输电线和发光二极管，A、D不符合题意；纳米陶瓷耐 腐蚀，可以用来制造装浓硫酸的容器，B符合题意；纳米 陶瓷完全无磁性，不能制造银行储蓄卡，C不符合题意.
错解：A或B或C 注意：记忆合金和纳米材料都属于新材料，它们在生产生 活中有重要的应用，既不能把纳米材料理解成很小的材料， 也不能把记忆合金当成无用的材料.
题型一 纳米材料
角度a 纳米材料的特点
例5 下列关于纳米材料的叙述正确的是( D ) A.很小的材料就是纳米材料 B.纳米材料只是近几年才开始被人们利用的 C.不存在天然形成的纳米材料 D.纳米材料的基本单元小
金属镓在温度低于29.78 ℃时是固态，高于2 403 ℃时 变成气态，用液态镓作为测温液体，可以测量的范围很大. 同时，用于制造碳纳米管的材料是石墨，它在50～500 ℃ 之间的体积随温度的变化极小，因此碳纳米管本身的直径 和长度变化可忽略不计，测量精确度较高.
(1)这种新型温度计是根据什么原理制造的？ (2)你认为新型温度计的量程在什么范围时，其精确度 较高？ (3)通过阅读，你觉得制造温度计时，在选择材料上要 考虑哪些因素？(至少写出两条)
内容
应用 航空航天、临床医学领域以及日常生活中
（1）记忆合金的主要成分是镍和钛； （2）与普通合金相比，形状记忆合金具有稳定性高、 可实现智能安装等特点； 知识 （3）记忆合金应用于航空航天领域中人造卫星的天 解读 线，临床医学领域内人造骨骼、伤骨固定加压器、牙 科正畸器、各类腔内支架、栓塞器、心脏修补器、血 栓过滤器和手术缝合线，以及日常生活中弹簧的制作、 眼镜架等
前面我们研究平行四边形和三角 形的面积计算方法，我们所采用 的研究方法有哪些共同的特点？
转化，找关系，推导。
上底
腰
高
腰
下底
梯形的面积推导方法一：
两个完全一样的梯形
高
平行四边形的底
梯形的？下底 梯形的？上底
解析：并不是所有物质的尺度加工到1~100 nm时，它 们都是纳米材料，只有它们的物理性质或者化学性能与较 大尺度相比时，发生了异常的变化，它们才是纳米材料， 故Aቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ误;当某一物质成为纳米材料后，它与之前的物质仍 是同一物质，故B错误;用纳米陶瓷粉制成的陶瓷，破碎后 不能自动修复成原样，故D错误.
答案：(1)如用形状记忆合金制作一个“警示铃”， 安装在仓库门口附近，当发生火灾，温度升高时，记忆合 金恢复到高温时的形状，接通电路，使电铃响起.(2)用形 状记忆合金制作一个“温度自动控制开关”，安装在恒温 箱内，当温度升高到一定程度时，记忆合金就恢复到它高 温时的形状，断开加热电路，反之，当温度降低到一定程 度时，记忆合金就恢复到它低温时的形状，闭合加热电路， 从而可以使恒温箱保持一定温度.
两个完全一样的钝角三角形可以拼 成一个平行四边形
因为：平行四边形的面积S=ah
所以：一个三角形的面积S=ah÷2
两个完全一样的锐角三角形可以拼成 一个平行四边形
高
底 因为：平行四边形的面积S=ah
所以：一个三角形的面积S=ah÷2
把一个三角形转化成一个平行四边形
高的一半 底
因为：平行四边形的面积 s=a×（h÷2） 所以：三角形的面积 s=a×h÷2
纳米纤维
内容 (1)纳米是长度单位； (2)纳米材料就是采用化学、物理甚至生物方法将物 知识 质变成纳米级的微细颗粒后形成的材料，其基本单 解读 元很小，但它本身不一定小； (3)纳米技术在工业、农业、能源、环保、医疗、国 家安全等各个方面被广泛应用
注意：纳米是一个很小的长度单位，但是纳米材料的作用 可不小哟！
“绿色”能源可以分为广义和狭义两种，广义的“绿 色”能源包括在能源的生产及其消费过程中，对生产环境 低污染或无污染的能源，如天然气、清洁煤和核能;狭义的 “绿色”能源指可再生能源，如水能、生物能、太阳能、 风能等.
例2 下列能源不属于绿色能源的是( B )
A.锂离子电池
B.石油
C.太阳能电池
D.氢燃料电池
发挥你的想象力，提出一个巧妙应用形状记忆合金的 设想(参照示例，另举一例).
示例：用形状记忆合金制作一个“保险丝”，安装 在电器内易发热物体附近，当温度过高时，记忆合金就恢复到 它高温时的形状，断开电路，防止电器过热.
设想：(所提的设想应是制作“保险丝”以外的).
解析：本题是一则开放性的题目，只要根据记忆合金 的特点来设计你的设想即可.
解析：常见的绿色能源对环境无污染或污染很小，如
锂离子电池、太阳能电池、氢燃料电池等，而在使用石油
的过程中，会产生大量有害气体而污染环境，因此石油不
属于绿色能源.
记忆合金
内容 有些合金在加热时能像弹簧一样被拉长或扭曲，冷 却后可以保持这个形状不变；当再次加热时，它们 概念 又恢复到被拉长或扭曲前的形状，这种合金叫形状 记忆合金 成分 镍和钛 物理 当温度达到某一数值时，材料内部的晶体结构会发 特性 生变化，从而导致外形的变化
答案：甲闭合乙
对新材料的特点认识不清
例4 下列关于新材料的说法正确的是( D ) A.记忆合金是一种能记住很多知识的金属 B.纳米材料都很小 C.记忆合金主要用于研究，对生产生活没什么用处 D.我国在纳米材料的研究上具有世界先进水平
解析：记忆合金记忆的是形状，而不能记忆知识，A 错误；纳米材料就是采用化学、物理甚至生物方法将物质 变成纳米级的微细颗粒后形成的材料，其基本单元很小， 但它本身不一定小，B错误；记忆合金在科学技术领域、 生产生活中有重要的应用，C错误；我国在纳米材料的研 究上具有世界先进水平，D正确.
例9 科学家发现某种合金具有“形状记忆功能”，如 果在较低温度时将它弯曲成某一形状，然后加热到较高温 度时再弯曲成另一形状，那么当温度降到原来的较低温度 时，它会自行恢复到低温时的形状.
图2-4-3
现用它制成如图2-4-3所示装置，在可绕圆心O转动的均匀 轻质圆盘上安装一个用形状记忆合金做成的螺旋圈，它们在温 度较低时收紧、在温度较高时放松.实验表明：当把该圆盘的下 半部分浸在盛有一定量热水的水槽中时，只要给圆盘一个起始 转动的力，圆盘就能克服摩擦和水的阻力连续转动起来.
解析：(1)这种新型温度计是根据碳纳米管中镓液体在 50～500 ℃之间液柱的高度随温度呈现均匀变化的原理制 成的.(2)在50～500 ℃之间新型温度计的精确度较高；因为 在50～500 ℃之间镓液体在碳纳米管中的高度随温度均匀 变化，在这种温度下，镓液体和酒精、水银一样热胀冷缩. 碳纳米管在这一温度范围内体积变化极小，为提高温度计 的精确度提供了保证.(3)制造温度计的材料的体积随温度变 化极小；测温液体的体积随温度变化较大；测温液体的体 积随温度变化呈现均匀变化；制造温度计的材料在高温下 不氧化等.
答案：见解析
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S=a×b S=a×h
S=a×a
S=a×h÷2
S=？
高
宽
底
长
因为：长方形的面积S=a×b
所以：平行四边形的面积 S=a×h
两个完全一样的直角三角形可以 拼成一个长方形