沪科版九年级物理下册第20章能源、材料与社会第3节材料的开发和利用【创新课件】

（机械能→内能） （内能→机械能） （机械能→电能） （电能→机械能） （电能→内能 光能） （化学能→内能） （光能→化学能） （原子核能→内能→电能） （机械能→内能） （电能→化学能） （化学能→内能） （机械能→电能→内能 光能）
我们一起来闯关
3.能源问题是现代社会发展的三大要素之一,在能源家 族中:⑴柴薪、⑵煤炭、⑶石油、⑷天然气、⑸水能、 ⑹风能、⑺太阳能、⑻地热能等,在大量消耗各种能源 时,会造成空气污染的有__⑴___⑵___⑶___⑷___;会造成水 土流失和沙漠化的是__⑴___(填序号)。
阳像现在这样不停地向外辐射能量，还可以维持50亿
年以上，对于人类来说，太阳能可以说是一种取之不
尽，用之不竭的永久性能源。
太阳能供应时间长久。
课程讲授
新课推动
我们到哪里去取太阳能？怎样获取呢？（只要太阳 能照到的地方，就有太阳能，不用专门去寻找；只 要用东西接收就行了，不需要发掘开采）
太阳能散布广阔，获取方便。
潮汐电站工作原理
涨潮时
退潮时
课程讲授 核能
新课推动
秦山核电站
课程讲授
新课推动
实物图
材料
塑料 铜 铁
竹条
灯的亮暗
结 论
不亮
亮 亮
不亮
铅笔芯（石 亮 墨）
课程讲授
新课推动
根据材料的导电性能：材料可分为
1.导体：容易导电的材料 2.绝缘体：不容易导电的材料 3.半导体：导电性能介于导体与绝缘体之间
的材料
我们一起来闯关
4.汽车刹车时，由于摩擦，汽车的动能转化为地 面、空气的___内___能，这些能量不能自动地用来 再次开动汽车，这说明能量的转化、转移具有 _____方__向__性_____。

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
太阳能 开 发 新 能 源
来源 优缺点 利用 光转化为电 光转化为热
裂变
获取核能的途径
核能
和平利用核能 其他新能源
聚变
地热能 潮汐能 风能
九年级物理（HK） 教学课件
第二十章 能源、材料与社会
第三节 材料的开发和利用
导入新课 讲授新课 课堂小结 随堂训练
导入新课
我们周围的材料
虽然社会的发展给我 们带来了丰富的物品，但 是为了制造物美价廉、性 能更好的物品，人们正不
很细的超导丝就可以输 送强大的电流
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。
地对外做功的机器，人们把这种机器叫永动机。
这种机器有可能制成吗？为什么？
讲授新课
四 能量转移与转化的方向性
遵循能量的转化和
守恒定律的事件是否一
问题：
定会发生呢？
能量的转移和转化有一定的方向性。
讲授新课
我们从石油中提炼出汽油，内燃机把能源中储备的 化学能转化为汽车的机械能、内能。这些机械能、内能 无法再转化回可以被利用的能源。

讲授新课
2.核能
原子核发生改变所产生的能量,核能的开发和利 用可以采用两种方法：
（1）利用核裂变释放能量；
核裂变是较重的原子核裂变为 较轻的原子核的一种核反应。
原子弹就是根据这个原理制造的一种核武器。
讲授新课
将火柴搭成左下图所示结构，点燃第一根火柴后， 会发生什么？
用中子轰击铀235原子核， 铀核在分裂时， 会释放 出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子会继续 轰击其他铀核。于是就导致一系列铀核持续裂变，并释 放出大量核能，这就是裂变中的链式反应。
讲授新课
一 能源与社会
自然界中部分能源情况
我国古代对水能的利用
讲授新课
大约在200多年前，由于煤的大量开采，人类利用能源 的历史进入了一个崭新的时期。
用煤作燃料的蒸汽机的发 明，带来了人类历史上的第一 次工业革命。各种机械以及交 通工具的相继发明大大提高了 社会生产力。随后，石油、天 然气先后成为人类生产、生活 广泛使用的能源。
化学能
电能 内能
内能
讲授新课
在热传递的过程中，热量 只能自发地从高温物体转移到 低温物体，不能相反。如果要 使热量从低温物体转移到高温 物体，就需要消耗其他形式的 能量。
例如电冰箱就需要消耗电能。
讲授新课
汽车制动时，由于摩擦，动能转化成了轮胎、 地面和空气的内能，这些消耗的能量不能再自动地 用来驱动汽车。
讲授新课
想一想：玩具小丑在跳动过程中，能量是如何转化的？ 它遵守能量守恒定律吗？
讲授新课
讨论：有人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断 地对外做功的机器，人们把这种机器叫永动机。
这种机器有可能制成吗？为什么？
讲授新课
四 能量转移与转化的方向性

第二十章 能源、材料与社会
第3节 材料的开发和利用
新课目标
学习目标
1.了解物质的属性对科技进步的影响. 2.初步了解半导体、超导体、纳米材料的应用和对 社会的发展. 3.有保护环境和合理利用资源的意识.
新课引入
我们周围的材料
虽然社会的发展给我们带 来了丰富的物品，但是为了 制造物美价廉、性能更好的 物品，人们正不断地研究性 能更好、更有价值的新材料.
5.纳米材料统指制成材料的基本单元大小限制在1～100nm范 围的材料.这大约相当于10～1000个分子紧密排列在一起的尺 度.
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.
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.
纳米材料杀死癌细胞
纳米材料制作的防水雨伞
碳纳米管
纳米超晶格 计算机芯片中的纳米导线
想象中的纳米“机器人”
课堂小结
材
材料与社会
料
的
导体
开 材料的导电性
发
半导体
和 利
开发新材料
超导材料
用
纳米材料
课堂训练
1.为了节能，许多体育馆采用二极管照明，二极管 的主要材料（ D ）
A.纳米材料 B.绝缘体 C.导体 D.半导体
2.青铜器时代 大量使用青铜制作工具，青铜的利用提高了社会生产力. 3.铁器时代 铁的利用为人类大规模制造机器提供了材料基础，开创了 人类历史的又一个新纪元. 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”.

探究新知
公元前5000年，人类进入青铜器时 代。公元前1200年，人类开始使用 铸铁，从而进入了铁器时代。随着 技术的进步，又发展了钢的制造技 术。18世纪，钢铁工业的发展，成 为产业革命的重要内容和物质基础。 19世纪中叶，现代平炉和转炉炼钢 技术的出现，使人类真正进入了钢 铁时代。
探究新知
20世纪初，开始对半导体材料进 行研究。50年代，制备出锗单晶， 后又制备出硅单晶和化合物半导体 等，使电子技术领域由电子管发展 到晶体管、集成电路、大规模和超 大规模集成电路。半导体材料的应 用和发展，使人类社会进入了信息 时代。
超导磁浮现象
碳纳米管
归纳总结
(2)纳米材料： ①纳米材料统指合成材料的基本 单元大小限制在1～100 nm范围 的材料。 ②特性：特殊的力学性质、热学 性质、光学性质和磁学性质等。 ③应用：大大提高材料的强度、 硬度，降低烧结温度，提高材料 的磁性等。
课堂小结
材料与社会
材料的开 发和利用
分类：导体、半导体、绝缘体 材料的导电性 半导体元件：二极管、三极管等
A.金、金刚石 B.皮革、金刚石 C.二氧化硅、金刚石 D.合成橡胶、金刚石
作业布置 完成学生用书对应课时练习
沪科版·九年级物理下册
第二十章 能源、材料与社会
第三节 材料的开发和利用
之前学习了能源的开发和利 用，知道了如何利用能源来 为人类服务，那么，材料在 人类社会发展中，开发和利 用情况又是怎样的呢？如何 利用材料来提高我们的生活 质量呢？
知识点一 材料与社会
探究新知
100万年以前，原始人以石头作为工 具，称旧石器时代。1万年以前，人 类对石器进行加工，使之成为器皿和 精致的工具，从而进入新石器时代。 新石器时代后期，出现了利用粘土烧 制的陶器。人类在寻找石器过程中认 识了矿石，并在烧陶生产中发展了冶 铜术，开创了冶金技术。

A.纳米材料 B.绝缘体
C.导体
D.半导体
目标测试
5.下例说法中正确的是（ D ）
A.任何一种物质都是超导材料 B.超导体是一种很理想的导体，但是却不能制造出来 C.只有水银才是超导体 D.超导材料是一种在很低温度下电阻为零的材料
新知讲授
•1．导体 •（1）容易导电的物体，叫做导体。 •（2）常见的导体：金属、人体、大地、石墨、食盐水溶液等。
新知讲授
•2．绝缘体 •（1）不容易导电的物体，叫做绝缘体。 •（2）常见的绝缘体：橡胶、玻璃、塑料、陶瓷、油等。
新知讲授
导体和绝缘体都是很好的电工材料。
新知讲授
材料的导电 性能是由材 料内部电子 的运动状况 决定的。
目标测试
1.超导体是一种 电阻 为零的材料。 2.1993年老斯纳和奥森菲尔德在实验时发现了 超导磁浮 现象。
目标测试
3.通常情况下，下列物体中属于绝缘体的一组是（ B ） A．人体、大地、铜钥匙 B．橡 皮、煤 油、塑料袋 C．铅笔芯、盐 水、玻璃杯 D．瓷 瓶、空 气、钢板尺
目标测试
4.为了节能，许多体育馆采用二极管照明，二极管的主要材料（ D）
新知讲授
•（三）半导体 •1.半导体导电性能介于导体与绝缘体之 间。 2.半导体材料有硅、锗和砷化镓等。
新知讲授
•3.半导体可以制成二极管、三极管等半 导体元件和集成电路。
4.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
新知讲授
半导体二极管的单向导电性
新知讲授
•三、开发新材料
•（一）超导材料
当温度降到一定时，材料的电 阻Biblioteka 为零的特性称为超导体。新知讲授
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）超导磁浮现象。

11．如图所示的甲，乙两套装置，每个滑轮的质量均相等，用它们分别将重力 为G1和G2的重物匀速提升一定高度，所用竖直向上的拉力大小分别为F1和F2， 忽略绳重和摩擦．若F1=F2，则G1 G2；若G1=G2，则它们的机械效率η1 η2 （两空均填“＞”、“=”或“＜）
（2）把相同的重物匀速提升相同的高度，做的有用功相同；不 计摩擦，利用相同的滑轮、提升相同的高度，做额外功相同； 而总功等于有用功加上额外功，可知利用滑轮组做的总功相同， 再根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系．
拓展
前面这种在容器中浸入一个物体后求容器底部受到液体的压强变化量
的题目，关键是如何找出液体深度的变化量，有时候是一个比较复杂
而麻烦的问题，有没有更简单有效的办法呢？
F底=ps =ρ gsh =ρ gv液柱 =m液柱g =G液柱 F底=G液 F底<G液 F底>G液
浸物变压
F拉 F压
F拉
状态
F容器底
【点评】本题主要考查了同学们受力分析的能力，难度不大， 属于基础题． G
3.观察有哪些物体与研究对象接触可能产生的弹力。（如：压力、 分析物体是否有运动趋势或相对运动；即是否有摩擦力。 受力分析： 1.物体受到的引力；即不与物体接触的施力物体施加的力， 2. 如重力。 支持力、拉力等）
拓展
受力分析：1.物体受到的引力；即不与物体接触的施力物体施加的力。 如，重力。
（4）小华完成图甲所示的实验后，把水换成另一种液体重复上述实验，根 据实验数据绘制出图乙所示的弹簧测力计拉力F随物体下降高度h变化的图象， 那么物体浸没在这种液体中受到的浮力F浮′= N，这表明浸在液体中的物 体所受浮力的大小还跟 有关；这种液体的密度是_________kg/m3？

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几乎为零。从而发现超
导现象。
能够发生超导现象的材料称为超导材料。
超导材料有 哪些应用呢？
超导材料的两个基本特性：零电阻性、抗磁性。 利用超导体的零电阻性实现远距离大功率输电。 超导磁悬浮现象使人们联想到利用超导体实现交通工具的无摩擦运行。
超导磁悬浮列车
目前阻碍超导现象大规模应用的是它要求低温，如果能突破"温度 障碍"，得到室温下工作的超导材料，可能会使整个工业的发展发生巨 大变化。对新的超导材料的研究工作，我国走在世界的前列。
纳米材料
思考 阅读课本，什么是纳米材料？纳米材料的特性及其应用？
指合成材料的基本单元在1-100nm的范围内的材料 纳米是长度单位：1nm=10-9m
A．超导体是．橡胶、铝、塑料都是很好的绝缘材料
C．用半导体材料可以制成性能优良的输电导线
D．有些半导体材料对光比较敏感，可以用来制造光敏电阻
输电线需要阻碍作用小的材料
探究 同一种物质的导电性能总是一成不变的吗？
分析
导体之所以容易导电，是因为导体内 存在大量的__自__由__电__荷___。常温下， 玻璃属于__绝__缘__体__，烧红的玻璃__能__ 导电，这说明_导__体__和__绝__缘__体__之__间__在___ _一__定__的__条__件__下__可__以__相__互__转__化________。
第3节 材料的开发和利用
九全 物理
沪科版
新课引入
液体盔甲 能自动修复的衣服
点沙成土 永远不湿的涂层
抗震水泥
刀枪不入的LINE-X材料

• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights.
新能源的共同特点是资源丰富、可以再生、没有污染 或很少污染，可以说是远有前景、近有实效的能源. 应优先开发利用的六种新能源：太阳能、风能、地热 能、波浪能(潮汐能)、氢能、核能
一次能源： 例：煤、石油、天然气、油页岩、植物秸杆、水 能、风能、太阳能、地热能、核能、海洋能等 二次能源：
例：汽油、电能、煤气、焦碳、激光、沼气等
可再生能源 ： 例：水能、风能、太阳能、地热能、潮汐能等 不可再生能源： 例：煤炭、石油、天然气等化石能源
你知道吗？ 哪些能源是通常所说的新能源？能等.
交流讨论 太阳能的优点有哪些：
是洁净能源，不污染环境.取之不尽、用之不竭， 是最廉价的能源
据专家估计，辐射到地球表面的太阳能相当于全 世界目前发电总量的八万倍.我国有三分之二的国 土面积每年的日照时间在2200小时以上，如果将 这些太阳能全都用于发电，约等于上万个三峡工 程发电量的总和.
你知道吗？ 太阳能是地球上最基本的能源 无论是生物质能、风能，还是水力、温差和潮汐 能，归根结底都是太阳能的转化形式.矿物燃料蕴 藏的能量，也是来自远古时期生物体所吸收利用 的太阳能.
火的利用 钻木取火是人类在能量转化方面最早的一次技术革 命.从利用自然火到利用人工火的转变，导致了以柴 薪作为主要能源的时代的到来.这就是人类的第一次 能源革命 .
钻木取火过程中 涉及的能量转化

PPT素 材 ： /sucai/ PPT图 表 ： /tubiao/ PPT教 程 ： /powerpoint/ 范 文 下 载 ： /fanwen/ 教 案 下 载 ： /jiaoan/ PPT课 件 ： /kejian/ 数 学 课 件 ： /kejian/shuxue/ 美 术 课 件 ： /kejian/meishu/ 物 理 课 件 ： /kejian/wuli/ 生 物 课 件 ： /kejian/shengwu/ 历 史 课 件 ： /kejian/lishi/
新课讲解
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。
新课讲解
超导材料不仅电 阻为零，而且还 有其它令人注目 的特性。
超导磁悬浮现象使人们想到可以利用超导体来 实现交通工具的无摩擦运行，大大提高交通工 具的安全性能和运行速度。
新课讲解
2.纳米材料
(1)纳米是一个长度单位：1nm=10-9m
• 未来会出现很多自然界并不存在的强度高、对环境友好、 节省能源和资源的新型材料，这一影响不会低于现在的计 算机、微米技术给人类带来的影响。
新课讲解
• 纳米虽是一个尺度单位，但却成为近年来最时髦的商业 “亮点”———“纳米家电”、“纳米水”、“纳米服装” 等概念盛行一时。它们都是真纳米吗？目前市场上的纳米 产品，往往给人们带来一些误解。比如纳米冰箱，通常是 添加了氧化钛的纳米无机物，具备了一定的抗菌性能；所 谓纳米洗衣机，也只能说是添加了纳米材料的洗衣机，而 且纳米材料还只是应用在滚筒洗衣机外桶的内壁上，对于 最容易产生污垢的内桶的外壁还没有很好的解决办法。
(2)1nm小到什么程度？(10个分子紧密排布 的尺度，大约是一根头发丝的1%)
(3)纳米材料除了其基本单元空间尺度小 外，在力、热、声、光、电、磁等方 面还表现出许多特殊的性能。