最新沪科版九年级下册物理同步课件20.3材料的开发和利用

报记者探访了武汉的一些高校和科研机构，请科学家来揭
开“纳米”的面纱。
“纳米”译自英文“nanometer”，它并不是什么特
殊的物质，而是一种度量单位。1纳米等于十亿分之一米， 相当于针尖大小的百万分之一，约相当于45个原子串起
来那么长。纳米技术就是指在纳米尺寸范围内，通过直
接操纵单个原子、分子来组装和创造具有特定功能的新 物质。当物质颗粒小到100纳米以下，这种物质就可被称 为纳米材料。其物理性能与化学性质就会较原来有意想 不到的巨变，这些“巨变”正在生物学、材料学、信息
些材料的电阻率突然减小到无法测量的程度，可以认为其 电阻率突然变为零，这种现象叫做超导现象，能够发生超 导现象的物质称为超导体。 2.转变温度TC ：材料由正常状态转变为超导状态的温度，
叫做超导材料的转变温度。
3.超导体的两个基本特性：零电阻性、抗磁性
超导材料出现以后，人 们首先想到的是利用超导体 的零电阻性实现远距离大功 率输电。 很细的超导丝就可以 输送强大的电流
开发新材料
地研究性能更好、更容易制造的材料。
一、超导材 为了制造物美价廉、性能更好的物品，人们正在不断 料
其中有一种性能较好的材料叫超导材料 1911年，昂内斯在研究汞电阻 随温度的变化时，观察到在测 试温度降低到4.2K时，汞的电 阻突然降低到测量不到的微小 值。从而发现超导现象。
超 导 体 1.超导现象和超导体：当温度降低到绝对零度附近时，某
第三节 材料的开发和利用
我们周围的材料
材料与社会发 展
人类社会的发展与人们对材料的认识、开发 和利用密切相关，人类发展过程中先后经历 了石器时代、青铜时代和钢铁材料时代。
材料的导电性 根据材料的导电性能，材料可分为导体、半 导体及绝缘体三大类。 容易导电的材料是导体 不容易导电的材料是绝缘体 半导体可以制成二极管、三极管等半导体元件 和集成电路 半导体二极管有单向导电性，半导体三极管可 以用来放大电信号

想象中的纳米“机器人” 计算机芯片中的纳米导线
课堂探究 纳米机械零件
课堂探究
（2）、应用 工业、农业、能源、环境保护、医疗、国家安全等方 面
药物做成纳米颗
粒
纳
米
镜
面
将来人们可以用纳米技术 一个一个地将原子组装起 来制成各种纳米机器
课堂探究
纳米衣服不用洗、“纳米水”喝出健康……从上 世纪90年代起，实验室里的尖端科技纳米技术一下 子被媒体推到了市民面前，它神秘又令人憧憬：纳 米究竟是种什么“米”？怎么“种”出来的？对我 们的生活将产生怎样的影响？武汉“种植纳米”的 水平如何？带着这些问题，本报记者探访了武汉的 一些高校和科研机构，请科学家来揭开“纳米”的 面纱。
专家预言，借助纳米技术，未来我们有可能用基因芯 片、蛋白质芯片组装成“纳米机器人”，通过血管送入 人体去侦察疾病；携带DNA去更换或修复有缺陷的基 因片段。有可能用纳米药物来阻断血管饿死癌细胞。使 用纳米诊断仪只需检测微量血液就可从蛋白质和DNA 上诊断出各种疾病。利用碳纳米管，我们可以搭建强度 比钢高一百倍，但重量只有钢的六分之一的新型建筑， 摩天大楼将修得更高。而用碳纳米材料替代硅芯片，将 引发电脑行业的革命……
预习反馈
1.人类经历了旧__石_____时代新、石_______时代青和铜_____时代。
器
器
2.导体:善于导电的物体,良导体具有较好导的电_____性能,如金、银、铜、铁等。
3.绝缘体:被用来隔__离___带电物体。如玻璃、橡胶等。
课堂探究
一、材料与社会发展
课堂探究
人类社会的发展与人们对材料的认识、 开发和利用密切相关，人类发展过程中 先后经历了石器时代、青铜时代和钢铁 材料时代。
课堂探究

感悟新知
知识点 3 开发新材料
1. 超导材料 (1)超导现象：1911 年，昂内斯在研究
汞电阻随温度的变化时，视察到在 温度降低到4.2 K 时，汞的电阻几乎 为零。这种现象称为超导现象。
知3－讲
感悟新知
知3－讲
(2)超导材料：产生超导现象的材料称为超导材料。 (3)超导材料的性质及应用
实现远距离大功率输电，是因为超导输电 零电阻 线可以无损耗地输送极大的电流。这意味
灯泡不发光
从以上的实验现象可以看出，二极管只 实验结论 允许电流由一个方向通过元件，这种性
质叫做二极管的单向导电性
感悟新知
知识点拨
知2－讲
发光二极管：LED是建立在半导体晶体管上的半导体
发光二极管 ，采用LED技术半导体光源体积小，可以实
现平面封装，工作时发热量低、节能高效、产品寿命长、
反应速度快，而且绿色环保无污染，还能开发成轻薄短
知2－练
感悟新知
思路点拨
知2－练
感悟新知
知2－练
解析：甲电路中灯泡不发光，说明电路不通，无电流， 说明玻璃在常温下是绝缘体；当玻璃加热到红炽状态时 发现小灯泡发光，说明此时电路是通路，说明玻璃在红 炽状态下是导体；此时小灯泡中的电流方向是向右的； 根据实验现象可得出的结论为：当条件改变时，绝缘体 可以变成导体，即导体和绝缘体没有绝对的界限，在一 定条件下，导体和绝缘体可以相互转化。
着用细电线就可以输送强电流 超导磁 利用超导体来实现交通工具的无摩擦运行， 浮现象 这将会大大提高交通工具的运行速度
感悟新知
知识拓展
知3－讲
超导输电：由超导材料制作的超导电线和超导变压器，
可以把电力几乎无损耗地输送给用户。据统计，用铜或

归类探究
类型之一 了解材料的物理性质 下列例中，材料的选用与描述的物理属性不相符的是( C )
A．电线的线芯用铜制成，是因为铜的导电性好 B．房屋的天窗用玻璃制成，是因为玻璃的透光性好 C．水壶的把手用胶木制成，是因为胶木的导热性好 D．划玻璃的刀刃用金刚石制成，是因为金刚石的硬度大
下列对材料的认识，正确的是( C ) A．塑料和铜都是很好的绝缘材料 B．各种材料中，铁的导电性能最好 C．硅是应用较多的半导体材料 D．碳是很好的磁性材料
2．LED 灯带在装饰材料中被广泛应用。小梅同学在研究其内部结构时 发现，灯带中的 LED 灯串联后经电源适配器接入照明电路，如图所示。她 取下一只 LED 灯接在电池两端，灯不亮，对调电池正负极后灯亮了，但用 手触摸几乎不发热。以下推断不符合上述事实的是( C )
A．LED 灯具有单向导电性 B．LED 灯带主要将电能转化为光能 C．一只 LED 灯的正常工作的电压是 220 V D．灯带中一只 LED 灯断路后其他灯不能亮
A．新型电热毯的电阻丝是用超导体材料制成的 B．LED 灯中的发光二极管主要是由半导体材料制成的 C．为了节能，电炉丝选择电阻为零的超导体更好 D．用超导材料制作滑动变阻器的电阻丝
【解析】 由于超导体的电阻为零，电流流过超导体时，导体不会 发热，故 A 错误；二极管是由半导体做成的器件，它具有单向导电性， 故 B 正确；电炉丝是利用电阻的热效应工作的，而超导体电阻为零， 电流通过时，不会产生热量，因此不适合做电炉丝，故 C 错误；变阻 器的电阻丝的电阻较大，通过滑片位置的改变调节连入电阻的大小，若 电阻为零，它就不能改变阻值了，故 D 错误。
【解析】 因为分子由原子构成的，所以分子可以再分，故 A 错误；一切分子都在不停地做无规则运动，故 B 错误；分子之间 永远是有空隙的，故 C 错误；因为分子间有引力，所以靠得很近 的两滴油能自动结合成一滴，故 D 正确。故选 D。

第二十五页，共二十八页。
4. 下列关于半导体的说法中，正确的是( ) C A．半导体二极管可以放大电信号 B．半导体三极管具有单向导电性
C．家用电器上的电源指示灯常用发光二极管
D．半导体的导电性比导体的导电性强
第二十六页，共二十八页。
5. 关于半导体的说法错误的是( C)
A．半导体的导电性能受温度、光照、压力等外界因素的影响比较大 B．收音机的二极管是半导体制成的 C．盐水的浓度对导电性能有很大的影响，调节盐水浓度就可以使盐
实物图
光 敏 电 阻
操作
1.光敏 电阻接 入电路
2.再用 手指捏 住光敏
电阻
现象
结论
二极管 发光 光敏电阻
的阻值随 光照强度 二极管 而改变 变暗
第十一页，共二十八页。
探究：热敏电阻的独特功能 实物图
热 敏 电 阻
操作 现象 结论
1.热敏 电阻接 入电路
2.再用 烛焰加
热
灯不亮 灯亮
热敏电阻 的阻值随 温度改变 而改变
第三页，共二十八页。
一、材料与社会
人类社会的发展与人们对材料的认识、开发和利用相关。 按照制造技能的划分，人类经历了旧石器、新石器时代和青铜器时代。
旧石器时代：
这段时期的人类开始制作出石制工具，掌 握了制造简单的组合工具的能力，学会了 钻木取火的技能。
第四页，共二十八页。
新石器时代：
人类已经能够制作陶器，开始进行纺织。工 具则以磨制石器为主。
半导体的材料：硅、锗、砷化镓等。
第九页，共二十八页。
实验探究：发光二极管的独特功能 实验材料：电源、灯泡、开关、导线、接线板、接线柱、半导体二极管
实物图
操作 现象 结论

制成的,常见的半导体材料有________
_____________;半导体材料能制成_______________________。
参考答案:半导体材料 硅、锗、砷化镓 二极管、三极管等半
导体元件和集成电路
探究3 开发新材料 1.超导材料有哪些特点和用途? 参考答案:(1)特点:电阻为零。 (2)用途:远距离大功率输电,造超导列车、超导船等。 2.纳米材料有哪些特点和用途? 参考答案:(1)特点:基本单元的尺度较小;提高材料的强度和硬度, 降低烧结温度,提高材料的磁性。 (2)用途:做微小机器;提高计算机的性能,缩小计算机芯片的体积。
。一般
情况下,玻璃和橡胶是
。
提示:要注意联系生活实际来回答。铜和铝常用作导线,常温下,
橡胶、玻璃是绝缘体。在电器中,凡是需要电流通过的部分都要
用导体。导体外部或导体间需要隔离的部分一定要用绝缘体,以
防漏电。
参考答案:铜和铝 导线 绝缘体
(3)说一说:导体容易导电,绝缘体不容易导电的原因是什么? 提示:材料的导电性是由材料内部电子的运动状况决定的。导体 内部有大量自由电荷(在金属中的自由电荷是电子,在溶液中的 自由电荷是阴、阳离子),所以导电性能良好;绝缘体中几乎没有 自由电荷,所以不容易导电。 参考答案:导体内部有大量自由电荷(在金属中的自由电荷是电 子,在溶液中的自由电荷是阴、阳离子),所以导电性能良好;绝缘 体中几乎没有自由电荷,所以不容易导电。
【拓展延伸】导体和绝缘体的相互转化 导体和绝缘体的区别在于导电能力的强弱,如:玻璃在常温下是 绝缘体,但在高温加热至红炽状态后就会变成导体;干燥的木头 是绝缘体,但潮湿的木头就是很好的导体;半导体的导电能力在 一定的条件下也可以发生变化。可见导体和绝缘体之间没有绝 对的界限。

谢谢观赏
You made my day!Fra bibliotek我们，还在路上……
第二十章 能量、材料与社会
第三节 材料的开发与利用
半导体材料
超导材料
纳米材料
材料与社会发展
材料在人类发展的历史进程中有着极其重要的作用。
原始人利用石材 制造的工具。
铸钟。我国是世界上掌握青 铜冶炼技术的国家之一。
马踏飞燕。我国东汉 时期的艺术珍品。
我国出土的铁制工具。 传统拉索桥
现代拉索桥
材料的合理利用
❖ 材料的发展及大量使用也带来了不少的资源 和环境问题。
❖ 材料的发展给我们带来了哪些问题 ❖ 1、白色污染 ❖ 2、固体废弃物的污染 ❖ 3、电子产品的污染等
❖不习惯读书进修的人，常会自满于现状，觉得再没有什么事情需要学习，于是他们不进则退。经验丰富的人读书用两只眼睛，一只眼睛看到纸面上的话，另 一眼睛看到纸的背面。2022年4月9日星期六2022/4/92022/4/92022/4/9 ❖书籍是屹立在时间的汪洋大海中的灯塔。2022年4月2022/4/92022/4/92022/4/94/9/2022 ❖正确的略读可使人用很少的时间接触大量的文献，并挑选出有意义的部分。2022/4/92022/4/9April 9, 2022 ❖书籍是屹立在时间的汪洋大海中的灯塔。

讲授新课
从常用电器，如收音机、录音机、电视机、电脑 等中，都可以找到大量的半导体元件。
半导体元件
半导体可以制成二 极管、三极管等半导体 元件和集成电路。半导 体二极管有单向导电性， 半导体三极管可以用来 放大电信号。
讲授新课
实验探究：半导体二极管单向导电特性
实验材料： 电源、灯泡、导线、接线柱、开关、半导体二极管。
汞的电阻随温度变化情况
1911年，昂内斯在 研究汞电阻随温度的变 化时，观察到在测试温 度降低到4.2K时，汞的 电阻突然降低到测量不 到的以输 送强大的电流
超导材料出现以后，人 们首先想到的就是利用超导 体的零电阻特性实现远距离 大功率输电，因为超导输电 线可以无损耗地输送极大的 电流。这意味着用细电线就 可以输送强电流。
讲授新课
超导磁浮现象使人们想到可以用超导体来实现交通 工具的无摩擦运行，这将会大大提高交通工具的运行速 度。20世纪末，人们分别对超导列车、超导船进行了可 行性实验。
讲授新课
2.纳米材料
纳米材料统指合成材料的基本单元大小限制 在1~100nm范围内的材料，这大约相当于10~1000 个原子紧密排列在一起的尺度。
纳米材料除了其基本单元的尺度小以外，在 力、热、声、光、电、磁等方面还表现出许多特 殊的性能。
讲授新课
纳米颗粒材料
人们正在研制纳米尺度的微小机器，由纳米材料制 成的导线将大大提高计算机的性能，并缩小计算机芯片 的体积。用纳米技术做成的量子磁盘，每平方厘米面积 内可贮存3万部《红楼梦》。
讲授新课
纳米超材料
2.青铜器时代 （4,500 ~ 1,000） 大量使用青铜作为第一种合金做工具、青铜礼器的时期。
讲授新课
3.铁器时代（1000 — ）人类使用铁来制造工具和武器。 4.蒸汽时代（18世纪60年代）人类开始了第一次工业革命， 并创造了巨大的生产力，人类进入“蒸汽时代”。 5.电气时代（19世纪70年代）今天所使用的电灯、电话都 是在在第二次工业革命中被发明出来的，人类由此进入 “电气时代”。 6.电子信息时代（20世纪四五十年代）以原子能技术、 航 天技术和电子计算机的运用为代表的第三次科技革命开始 兴起，它将人类社会带入了电子信息时代。

材料的开发和利用历史
古代材料的开发和利用
古代人类已经开始使用石头、木材、陶瓷等天然材料。随着时间的推移，人们逐渐掌握了青铜、铁等金属材料的制作技术。
近代材料的开发和利用
19世纪末至20世纪初，人类开始进入合成材料时代，塑料、合成橡胶、合成纤维等合成材料的出现，极大地丰富了人类的 物质生活。
新材料的开发和利用
复合材料是指由两种或两种以上不同性质的 材料通过复合工艺组合而成的材料，如碳纤
维复合材料、玻璃纤维复合材料等。
复合材料的开发和利用需要注重高性能和应 用前景，如开发新型复合材料和制备技术。
总结词：高性能、应用前景
复合材料的开发和利用需要掌握复合材料的 性质、组成和结构，以及复合材料的加工和 制备方法。
可持续发展是未来发展的方向， 环保材料是实现可持续发展的重
要手段之一。
环保材料的开发利用可以降低对 自然资源的依赖，减少对环境的 污染，是实现经济、社会和环境
协调发展的关键。
环保材料的推广应用需要政府、 企业和社会各界的共同努力，形 成全社会的环保意识，促进可持
续发展。
THANK YOU.
随着科技的不断进步，新型材料如纳米材料、生物材料等不断涌现，为人类解决了一些难题，如环境污染、能源危机等。
材料开发和利用的重要性
满足人类的生产和生 活需求
各种材料的开发和利用为人类生产和 生活提供了基础保障，如建筑、交通 、电子、航空航天等领域。
促进科技进步和创新
新材料的出现往往推动科技进步和创 新，拓展了人类的生产和生活空间， 如碳纤维复合材料的出现提高了航空 航天器的性能。
04
材料性能的检测和表征
材料性能的基本概念
01
材料性能的基本类型

学习目标
1.通过探究，使学生了解导体和绝缘体的区别 ，并了解半导体二极管具有单向导电性，半导体三极管具有放大作用 2.了解超导材料和纳米材料的应用
评价任务
• 1分组进行实验：探究“导体与绝缘体”， 尝试对实验结论进行归纳总结。说一说导 体与绝缘体的特点
• 分组进行实验：让同学们自己设计实验电 路探究半导体二极管的单向导电性。
评价要点
1、小组代表用自己的语言完整地说出 材料的发展简史。
2、至少90﹪的学生能归纳结论。
要点归纳
1、人类经历了旧石器和新石器时代结论 2、青铜的利用提高了生产力综合结论：材料的 发展为科学技术的发展提供了物资基础
教学过程
目标2 材料的导电性。。
教学活动
自学指导二
自学P206——P207。时间5分钟 1、材料的导电性——导体、半导体、绝缘体 2、实验探究：导体和绝缘体 3、各种半导体元件
基于课程标准、中招考点、两类结构的 教学设计
教案模板
一、目标确定的依据：
1. 课程标准
2. 教材分析
4. 学情分析
二、学习目标
三、评价任务
五、教学设计
学习目标或教学环 节
教学活动
3. 中招考点分析
评价要点
要点归纳或两类结 构图
六、限时训练设计
材料的开发和利用
新授课
目标确定的依据
1. 课程标准相关要求 了解流体的压强与流速的关系及其在生活中 的应用。
• 这样激发学生的探究欲望。
教学设计
学习目标或教学环节 教学活动
评价要点
要点归纳或两类结构 图
创设情境 激趣导学
播放视频，介绍材料的发展简史， 引起学生探究的兴趣，