第10讲《2.4 新材料及其应用》（同步课件）(共45张PPT) 2023-2024学年八年级物理上册 （北师大版）

(共45张PPT)
第二章 物质世界的尺度、质量和密度2.4 新材料及其应用2023-2024学年八年级上册物理同步精品课堂（北师大版）2023-2024学年八年级上册物理同步备课课件（北师大版）目录010203纳米材料“绿色”能源记忆合金2023-2024学年八年级上册物理同步备课课件（北师大版）学习目标1.初步认识纳米材料的高科技应用。2. 常识性了解“绿色”能源。3. 常识性了解记忆合金在各种领域的应用。本课件主要内容课程导入新课教学课堂小结巩固练习
纳米材料
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21世纪科技发展的主要方向之一是新材料的研制和应用。新材料的研究，是人类对物质性质的认识和应用向更深层次的进军。这节课，我们就了解一些新材料以及人类对它们的应用
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纳米材料
你知道什么是纳米吗？
纳米（nm)是长度单位，1纳米是10-9米（十亿分之一米），对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，比如，人的头发丝的直径一般为7000—8000nm，人体红细胞的直径一般为3000—5000nm，一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级；对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示，1埃相当于1个氢原子的直径，1纳米是10埃。
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纳米材料
纳米材料的概念
将某些物质的尺度加工到1~100 nm时，
它们的物理性质或化学性能与较大尺度
时相比，发生了异常的变化，这种材料
就称为纳米材料
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纳米材料
纳米材料的特性及应用
纳米防水材料(右侧)，在充满蒸汽的浴室内依然光亮
纳米防水布
纳米纤维
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纳米材料
注意
(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；
(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
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！
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纳米材料
纳米能量口罩
具有杀菌、除臭、高度阻隔飞沫、透气、抗紫外线、消炎消肿、活血镇痛等功效
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纳米材料
纳米陶瓷杯
用纳米陶瓷粉制成的陶瓷，具有一定的可韧性。纳米陶瓷杯还具有保健作用
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纳米材料
纳米电子元件
纳米奶瓶
托盘天平横梁上都有标尺和游码，测量物体质量时，向右移动游码的作
用是（　　）
A．相当于向左调节平衡螺母
B．可代替指针用来指示平衡
C．相当于在右盘中加小砝码
D．使横梁平衡
典例精练
C
“绿色”能源
新课教学
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“绿色”能源
能源危机让人类一直在寻找各种高效和“绿色”的能源。新材料在这方面扮演了重要的角色。
比如传统的电池污染环境，还不能重复使用。用锂作电极制造出的锂离子电池，体积小、质量轻、能够多次充电，对环境污染小。已经被广泛地用于移动通信、小型摄像机等设备上
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“绿色”能源
人造地球卫星上天，卫星和宇宙飞船上的电子仪器和设备，需要足够的持续不断的电能，而且要求重量轻，寿命长，使用方便，能承受各种冲击、振动的影响。利用多晶硅和非晶硅材料做成的太阳能电池完全满足这些要求
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“绿色”能源
当前，太阳能电池的开发应用已逐步走向商业化、产业化；小功率小面积的太阳能电池在一些国家已大批量生产，并得到广泛应用；同时人们正在开发光电转换率高、成本低的太阳能电池；可以预见，太阳能电池很有可能成为替代煤和石油的重要能源之一，在人们的生产、生活中占有越来越重要的位置。
利用光电池制作自动旋转的小风扇
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“绿色”能源
图示 特点 应用
绿 色 能 源 锂离子电池体积小，质量 小，能多次充电，污染小 移动通信、小型摄像机等
硅光电池能够把太阳能直 接转换成电能，效率高， 成本低，完全不污染环境 人造卫星、家庭生活、发电等
氢电池无污染、无噪声、高效率 发电、汽车和航天领域等
下列能源不属于绿色能源的是( )
A.锂离子电池 B.石油
C.太阳能电池 D.氢燃料电池
典例精练
B
记忆合金
新课教学
新课教学
记忆合金
内容
概念 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
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
物理特性 当温度达到某一数值时，材料内部的晶体结构会发
生变化，从而导致外形的变化
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记忆合金
内容
应用 航空航天、临床医学领域以及日常生活中
知识解读 （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；
（3）记忆合金应用于航空航天领域中人造卫星的天线，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
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记忆合金
有些合金在加热时能像弹簧一样被拉长和扭曲，冷却后保持这个形状不变；当再次加热时，它们又恢复到被拉长或扭曲前的形状。这种合金叫做形状记忆合金。
成分：镍和钛
我们来看一些用形状记忆合金做成的神奇的物体
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记忆合金
镍钛记忆合金受热后恢复原来形状
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记忆合金
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记忆合金
用记忆合金材料制作的的花在摄氏65度以上便能自动开放，可用于各种自动调节和控制装置。
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记忆合金
镍钛记忆合金“花瓣”在相应的温度下慢慢绽放
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记忆合金
记忆合金弹簧
用记忆合金可以制成弹簧，也可以放在热水器的出水阀内，防止热水器中流出高温的热水把人烫伤，你能猜想一下它的工作原理吗？
典例精练
解析：当热水温度过高，达到记忆合金制成的弹簧的转变温度时，弹簧会自动变长，及时关紧阀门而停止出水，从而避免把人烫伤.
知识拓展
新课教学
新课教学
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
新课教学
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.
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).
新课教学
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.
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.
新课教学
(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.
知识链接
课堂小结
新课教学
课堂小结
小结
1、多种多样的高科技材料，为我们的生活提供了方便
2、纳米材料是现代材料中提得最多的。其用途也非常
广泛。
3、记忆合金凭其自身的特点，正发挥着越来越重要
的作用
巩固练习
巩固练习
课堂练习
1.2023年6月4日6时30分许，神舟十五号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，返回舱在经过大气层时，会经过高温的灼烧，为很好地保护返回舱，其外壳材料应具有的特性是（　　）
A．密度大 B．导热性差 C．熔点低 D．硬度小
B
课堂练习
2.下列关于纳米材料的说法中，正确的是（　　）
A．很小的材料就是纳米材料
B．纳米材料就是“纳米“物质做成的材料
C．纳米材料只是近几年才开始被人们利用的，不存在天然的纳米材料
D．纳米材料的基本单元很小
D
课堂练习
3.全球气候变暖导致冰川熔化。为保护冰川，工程师曾在瑞士阿尔卑斯山进行实验：夏季，将保护毯覆盖在冰川上，发现保护毯之下的冰川熔化明显变缓。保护毯材料的特点是（　　）
①白色
②黑色
③导热性能好
④导热性能差
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
B
课堂练习
4.北京冬奥会火炬“飞扬”选用碳纤维材料制成，降低了火炬的重量，在100℃的温度下不会起泡、开裂，且承载能力比一般材料要好，充分体现了科技冬奥的理念。下列说法正确的是（　　）
A．碳纤维材料密度较大 B．碳纤维材料耐热性较高
C．碳纤维材料的熔点很低 D．碳纤维材料硬度较低

B
课堂练习
5. 下列关于纳米材料的说法正确的是( )
A.任何物质的尺度加工到1~100 nm时，它们都是纳米材料
B.某一物质变为纳米材料后，发生了异常的变化，产生了神奇的效果，是因为这一物质已经变成了另一物质
C.普通衣服经过纳米方法处理后，将会不沾水和油，长时间光洁如新
D.陶瓷耐磨损、耐高温，但易碎，用纳米陶瓷粉制成的陶瓷破碎后能自动修复成原样
C
课堂练习
6. 每逢举办奥运会，都有取火种、传圣火的活动，火矩接力象征着传递和平与光明，团结与友谊。火矩外壳制作材料的选择，可以不考虑下列哪种物质属性（　　）
A．密度 B．硬度 C．导电性 D．导热性
C
再见