沪科版数学七年级下册 8.5 综合与实践　纳米材料的奇异特性 课件(共32张PPT)

(共32张PPT)
8.5综合与实践
纳米材料的奇异特性
教学目标
教学方法
１、了解形成纳米材料特性的原因，能用教学方法分析探究将一个正方体进行ｎ×ｎ×ｎ细分后表面积的变化情况
２、经历以问题为载体，以学生自主参与的教学活动，发展学生的应用意识
自主学习与教师讲解相结合。
3、经历数学活动的过程，增强自主探究问题的意识，养成学习数学，用数学的好习惯。
4、 让学生了解纳米材料的用途。
教学重点
用数学知识解释纳米材料的特性。
教学难点
用数学方法复习探究将一个正方体进行n×n×n细分后表面积的变化情况。
教学过程：
一：旧知识复习
1、正方体的体积计算公式：v=a (a为正方体边长）
2、计算下列各式：
（1）2×2×2= ； 2×2×2×2= ；
n个
2×2×2×···×2=
（2）
纳米材料是指用结构尺寸在1-100nm的
范围内的纳米颗粒制成的。它有许多奇异的特性
1纳米= m
这个单位要记住呦！。
二：新课学习
（一）纳米的基本概念
具有很高的活性
　　在空气中，纳米金属颗粒会迅速氧化而燃烧。利用其表面活性，金属超微颗粒可望成为新一代的高效催化剂、火箭燃料、炸药等。
特殊的光学性质
　　　所有的金属在超微颗粒状态时都呈现为黑色。尺寸越小，颜色越黑。金属超微颗粒对光的反射率很低，通常可低于l%，大约几微米厚度的膜就能起到完全消光的作用。光吸收能力强，利用这个特性可以制造隐身材料等。
（二）纳米材料的奇异特性
特殊的热学性质
大尺寸的固态物质其熔点往往是固定的，超细微化的固态物质其熔点却显著降低，当颗粒小于10纳米量级时尤为突出。
特殊的力学性质
陶瓷材料在通常情况下一般呈现脆性，由纳米超微颗粒压制成的纳米陶瓷材料具有良好的韧性。呈纳米晶粒的金属要比传统的粗晶粒金属硬3～5倍。金属-陶瓷复合纳米材料则可在更大的范围内改变材料的力学性质。
超塑延展性
纳米铜在室温下可延伸50多倍，强度比常规铜高5倍
成纳米材料这些奇异特性的原因是纳米材料颗粒的表面积之和与同体积的常规材料之比成倍增长，从而使得位于颗粒表面的活性很强的原子数占总原子数的比也随之成倍的上升。
（三）形成纳米材料的奇异特性的原因
（四）形成纳米材料的奇异特性的
原因的探究
1. 在下图中，分别将边长1cm的正方
体，切割成2×2×2个边长为 cm，在图中划出切割线，求各个小正方体的表面积之和与原来正方体的表面积之比
边长为1的正方体表面积为：6×1×1=6
所以：表面积之比为2：1
边长为0.5的正方体总表面积为：
2×2×2×6× × =12
表面积变
大了是原正方体
表面积的2倍
2. 在下图中，分别将边长1cm的正方体，切割成5×5×5个边长为 的小正方
体，在图中划出切割线，求各个小正方体的表面积之和与原来正方体的表面积之比
边长为1的正方体表面积为：6×1×1=6
所以：表面积之比为5：1
边长为0.2的正方体总表面积为：
5×5×5×6× × =30
表面积变
大了是原正方体
表面积的5倍
3.将一个边长为1cm的正方体，切割成
10×10×10个边长 cm 的小长方体，求各个小正方体分表面积与原来正方体的表面积之比
请同学们计算出来：
10：1
真聪明！.
4 将一个边长为1cm的正方体，切割成
n×n×n个边长 cm 的小长方体，求各个小正方体分表面积与原来正方体的表面积之比
你能计算出它们的表面积之比吗？
真聪明！.
通过以上分析：
将边长为1的正方形，分割成边长为 的n×n×n的小正方体的表面积之比与原来正方体的表面积之比为n:1
将边长为1的正方形，分割成边长 的2×2×2的小正方体的表面积之比与原来正方体的表面积之比为2:1
将边长为1的正方形，分割成边长为 的5×5×5的小正方体的表面积之比与原来正方体的表面积之比为5:1
将边长为1的正方形，分割成边长为 0.1 的10×10×10的小正方体的表面积之比与原来正方体的表面积之比为10:1
大正方体的楞长 分成的小正方体的楞长 分成的小正方体的个数 所有小正方体的表面积之和 小正方体的表面积与大正方体的表面积的比
a
1
练一练：
根据前面学习的内容填写下表：
请同学们讨论： 随着n 的增大 ，小正方体的边长缩小，各个小正方体的表面积之和与原来正方体的表面积之和之比的变化趋势
继续探究：
随着n值的增大，小正方体的边长缩小，各小正方体的表面积之和与原来正方体的表面积之比增大。
师生共同归纳总结：
纳米材料颗粒的表面积之和与同体积的常规材料之比成倍增长，从而使得位于颗粒表面的活性很强的原子数占总原子数的比也随之成倍的上升。
再次强调
形成纳米材料的奇异特性的原因
（五）纳米材料的奇异特性的
广泛应用
军事：
纳米技术潜在应用
这是一种看似小草的微型探测器，其内装有敏感的超微电子侦察仪器、照相机和感应器，可侦测出百米以外的坦克、车辆等出动时产生的震动和声音，能自动定位、定向和进行移动，绕过各种障碍物。
“间谍草”
“机器苍蝇”
它既能被飞机、火炮和步兵武器投放，也可以人工放置在敌军信息系统和武器系统附近，大批“机器苍蝇”可在某地区形成高效侦察监视网，大大提高战场信息获取量。如果再在它们身上安装某种极小的弹头，“苍蝇”无疑会变成“马蜂”。
Teleoperated or autonomous
“蚂蚁士兵”
这是一种通过声波控制的微型机器人。这些机器人比蚂蚁还要小，但具有惊人的破坏力。
它们可以通过各种途径钻进敌方武器装备中，长期潜伏下来。一旦启用，这些“纳米士兵”就会各显神通，有的专门破坏敌方电子设备，使其短路、毁坏；有的充当爆破手，用特种炸药引爆目标；有的施放各种化学制剂，使敌方金属变脆、油料凝结或使敌方人员神经麻痹、失去战斗力。
“麻雀卫星”
质量不足10千克，各种部件全部用纳米材料制造，一枚小型火箭一次就可以发射数百颗。若在太阳同步轨道上等间隔地部署648颗功能不同的“麻雀卫星”，就可以保证在任何时刻对地球上任何一点进行连续监视，即使少数失灵，整个卫星网络的工作也不会受影响。
民用生活
摔不碎的纳米陶瓷
普通陶瓷 — 坚硬、质脆、易于破碎
纳米陶瓷 — 坚硬、耐磨、永不生锈
做发电机的轮子，将广泛用于汽车、高速列车
具有易洁纳米涂层的陶瓷
不用洗涤剂的纳米服装
2002年，一批高科技服装面料从实验室走上了展台：不用洗涤剂也能清洁的衣物、可用做防水地图的仿真丝面料等相继出现，高科技的服装面料令人耳目一新
描述的是一个纳米机器人在清理血管中的有害堆积物。由于纳米机器人可以小到在人的血管中自由的游动，对于象脑血栓、动脉硬化等病灶，它们可以非常容易的予以清理，而不用再进行危险的开颅、开胸手术。
医疗：清理人体垃圾及其手术
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同学们，未知世界等待你们去探索，中华民族的复兴重担将来会落在你们肩上！努力学习吧！
莫等闲，白了少年头，空悲切！
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小结
通过本节课的学习请大家谈谈自己的收获
作业
请同学们上网查阅纳米材料的实际应用，并互相交流。