2.4 新材料及其应用 学案（含答案） 2023-2024学年初中物理北师大版八年级上册
文档属性
| 名称 | 2.4 新材料及其应用 学案（含答案） 2023-2024学年初中物理北师大版八年级上册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 95.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 北师大版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-03-19 08:53:03 | ||
图片预览
文档简介
2.4 新材料及其应用
学习目标
1.复述新材料的广泛应用和未来发展前景;体验收集信息的过程,感受获得知识而带来的快乐。
2.通过学习新材料的有关知识,体验科技为人类带来的便利,提高学习物理的兴趣;养成乐于参加调查、收集资料等社会实践的品质。
◎重点:说出纳米材料、绿色能源和记忆合金等材料在现代科技、工农业生产和日常生活中的应用,以及其他新材料的有关应用。
学法指导
1.利用不同的渠道收集信息,体验收集信息的过程,感受获得知识而带来的快乐。
2.通过讨论认识新材料的应用和前景,注意交流时语言的准确性及时间的把握。
【预习导学】
知识点一 纳米材料
1.纳米是什么物理量的单位
2.什么叫纳米材料
3.举例说明纳米材料有哪些神奇的效果
【答案】1.长度。
2.某些物质的尺度加工到1~100 nm,它的物理性质或者化学性能与较大尺度时相比,发生了异常变化,这些物质组成的材料为纳米材料。
3.洗衣机桶的表面上用了纳米尺度的氧化硅微粒和金属离子的组合,就具有抑制细菌生长的功能;普通领带的表面经过纳米技术处理后会有很强的自洁性能,不沾水也不沾油;陶瓷中加了纳米陶瓷粉就具有一定的可韧性,如果用它制造发动机的缸体,汽车会跑得更快。
知识点二 “绿色”能源
4.“绿色”能源是 材料的应用。
5.举例说明“绿色”能源在生产生活中的贡献。
【答案】4.新
5.以电源为例,长期以来使用的干电池较轻便,但只能用一次,丢弃后会污染环境;铅蓄电池能反复使用,但又太笨重;而新材料做成的锂电池具有体积小、质量轻、能够多次充电、对环境污染小等特点,已经被广泛地用于移动通信、小型摄像机等设备上;硅光电池能够把太阳能直接转换成电能,并且完全不会造成污染,它广泛应用于人造卫星和照明。
知识点三 记忆合金
6.什么叫记忆合金
7.记忆合金的主要成分是什么
8.记忆合金有什么独特的物理特性
【答案】6.有些合金在加热时能像弹簧一样被拉长和扭曲,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。这种合金叫做形状记忆合金。
7.镍和钛。
8.当温度达到某一数值时,材料内部的晶体结构会发生变化,从而导致了外形的变化。
【合作探究】
任务驱动 了解新材料
1.阅读短文,回答文后试题。
纳 米 陶 瓷
目前,我国在对纳米技术的研究方面已经跻身世界前列,尤其是对“超级纤维”——碳纳米管的研制上走在世界前沿。纳米陶瓷作为高新科技材料应用广泛。贴于“神舟十三号”飞船外表面的“太空”纳米陶瓷,具有永久、稳定的防静电性能,且有耐磨、耐腐蚀、耐高温、防渗透等特点。采用氧化锆材料精制而成的纳米陶瓷刀,具有金属刀无法比拟的优点:刀刃锋利,能切割钢铁等物质;能削出如纸一样薄的肉片;硬度高,其耐磨性是金属刀的60 倍;完全无磁性;不生锈变色,健康环保;可耐各种酸碱有机物的腐蚀;为全致密材料,无孔隙、易清洁。纳米陶瓷充分体现新世纪、新材料的绿色环保概念,是高新技术为现代人奉献的又一杰作。
(1)“神舟十三号”飞船与空气摩擦呈炽热状态时,飞船船舱不至于被烧毁的原因之一是飞船外表面的陶瓷具有 的特点。
(2)纳米陶瓷刀 (选填“能”或“不能”)被磁化。它的耐磨性好,是因为它的 高。
(3)图是纳米陶瓷刀、合金钢刀、普通菜刀磨损程度随时间变化的曲线,其中反映纳米陶瓷刀磨损特点的是曲线 (填字母)。
(4)新材料的开发和应用是多方面的,当前主要是从两个方面去开发新材料,一是寻找一些特殊的物质在特定条件下出现的特性来加以应用;二是利用科学技术的进步将物质加工到一定的程度出现的特性来加以应用。下列新材料属于第二种情况的是 ( )
A.记忆合金 B.纳米材料
C.“绿色”能源 D.超导体
2.地热是蕴藏在地球内部的天然绿色能源,这里的“地热”是指地下一定深度的地层温度,一年四季保持恒温。当深度约为100 m时,地温大约为20 ℃;若深度达到千米时,地温可达45 ℃以上。“北京奥运会最大地热供应建筑群”利用了浅层地热供热,以代替空调设备和锅炉。图甲是地热供应建筑群冬季供热的工作原理示意图。它在地下装有内管,分别形成进水管和出水管,与地面上方蛇形散热管相接,这一设备是利用地源热泵系统消耗少量电能来完成的一个封闭的循环水路。举世闻名的西藏羊八井热电站,利用了深层地热发电,其发电原理图如图乙所示。地热井口喷出来的水汽混合物经处理后,蒸气送入汽轮机进行发电,现总装机容量已经达到2.5×107 W。
综合以上信息,解答下列问题:
(1)“绿色能源”是指使用该能源不会对环境造成污染的能源。下列能源:①太阳能
②风能 ③石油 ④煤 ⑤潮汐能 ⑥木材中,属于“绿色能源”的是 ( )
A.①②③ B.③④⑤
C.④⑤⑥ D.①②⑤
(2)结合地热发电的情况,请你从环保的角度评价火力发电对环境的影响
3.科普展览会上有一种神奇的金属花,它的花瓣是用一种特殊的金属片——形状记忆合金制成的(如图)。它具有记忆能力,制作时先将记忆合金制成的花瓣制成开放状态,然后在低温下将花瓣闭合。当灯光一照它会 ,如 (选填“左”或“右”)图,当关上灯又会 ,如 (选填“左”或“右”)图。
4.*探究活动:不同的材料具有不同的物理性质,如导热性、导电性、磁性、密度、弹性、硬度、延展性等等。如何探究材料的硬度
实验器材:肥皂、铝片、铁块等。
实验过程:
(1)组成如图的装置。
(2)将被测材料置于一个空心竖直管的底部,从管的顶部释放一钢钉,钢钉作用在该材料上会产生一个小小的凹痕。
(3)从凹痕的大小和深度,判断材料的硬度并排序。
实验现象:凹痕由深到浅的次序为: 。
实验结论:材料有软有硬,较硬的材料能使较软的材料产生 ,材料的硬度不同, 不同。
【答案】1.(1)耐高温
(2)不能 硬度
(3)c
(4)B
2.(1)D
(2)火力发电会造成大气污染(或温室效应或形成酸雨或使土地酸化等)
3.开放 左 闭合 右
4.(3)肥皂、铝片、铁块 凹陷、划痕 划痕
2
学习目标
1.复述新材料的广泛应用和未来发展前景;体验收集信息的过程,感受获得知识而带来的快乐。
2.通过学习新材料的有关知识,体验科技为人类带来的便利,提高学习物理的兴趣;养成乐于参加调查、收集资料等社会实践的品质。
◎重点:说出纳米材料、绿色能源和记忆合金等材料在现代科技、工农业生产和日常生活中的应用,以及其他新材料的有关应用。
学法指导
1.利用不同的渠道收集信息,体验收集信息的过程,感受获得知识而带来的快乐。
2.通过讨论认识新材料的应用和前景,注意交流时语言的准确性及时间的把握。
【预习导学】
知识点一 纳米材料
1.纳米是什么物理量的单位
2.什么叫纳米材料
3.举例说明纳米材料有哪些神奇的效果
【答案】1.长度。
2.某些物质的尺度加工到1~100 nm,它的物理性质或者化学性能与较大尺度时相比,发生了异常变化,这些物质组成的材料为纳米材料。
3.洗衣机桶的表面上用了纳米尺度的氧化硅微粒和金属离子的组合,就具有抑制细菌生长的功能;普通领带的表面经过纳米技术处理后会有很强的自洁性能,不沾水也不沾油;陶瓷中加了纳米陶瓷粉就具有一定的可韧性,如果用它制造发动机的缸体,汽车会跑得更快。
知识点二 “绿色”能源
4.“绿色”能源是 材料的应用。
5.举例说明“绿色”能源在生产生活中的贡献。
【答案】4.新
5.以电源为例,长期以来使用的干电池较轻便,但只能用一次,丢弃后会污染环境;铅蓄电池能反复使用,但又太笨重;而新材料做成的锂电池具有体积小、质量轻、能够多次充电、对环境污染小等特点,已经被广泛地用于移动通信、小型摄像机等设备上;硅光电池能够把太阳能直接转换成电能,并且完全不会造成污染,它广泛应用于人造卫星和照明。
知识点三 记忆合金
6.什么叫记忆合金
7.记忆合金的主要成分是什么
8.记忆合金有什么独特的物理特性
【答案】6.有些合金在加热时能像弹簧一样被拉长和扭曲,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。这种合金叫做形状记忆合金。
7.镍和钛。
8.当温度达到某一数值时,材料内部的晶体结构会发生变化,从而导致了外形的变化。
【合作探究】
任务驱动 了解新材料
1.阅读短文,回答文后试题。
纳 米 陶 瓷
目前,我国在对纳米技术的研究方面已经跻身世界前列,尤其是对“超级纤维”——碳纳米管的研制上走在世界前沿。纳米陶瓷作为高新科技材料应用广泛。贴于“神舟十三号”飞船外表面的“太空”纳米陶瓷,具有永久、稳定的防静电性能,且有耐磨、耐腐蚀、耐高温、防渗透等特点。采用氧化锆材料精制而成的纳米陶瓷刀,具有金属刀无法比拟的优点:刀刃锋利,能切割钢铁等物质;能削出如纸一样薄的肉片;硬度高,其耐磨性是金属刀的60 倍;完全无磁性;不生锈变色,健康环保;可耐各种酸碱有机物的腐蚀;为全致密材料,无孔隙、易清洁。纳米陶瓷充分体现新世纪、新材料的绿色环保概念,是高新技术为现代人奉献的又一杰作。
(1)“神舟十三号”飞船与空气摩擦呈炽热状态时,飞船船舱不至于被烧毁的原因之一是飞船外表面的陶瓷具有 的特点。
(2)纳米陶瓷刀 (选填“能”或“不能”)被磁化。它的耐磨性好,是因为它的 高。
(3)图是纳米陶瓷刀、合金钢刀、普通菜刀磨损程度随时间变化的曲线,其中反映纳米陶瓷刀磨损特点的是曲线 (填字母)。
(4)新材料的开发和应用是多方面的,当前主要是从两个方面去开发新材料,一是寻找一些特殊的物质在特定条件下出现的特性来加以应用;二是利用科学技术的进步将物质加工到一定的程度出现的特性来加以应用。下列新材料属于第二种情况的是 ( )
A.记忆合金 B.纳米材料
C.“绿色”能源 D.超导体
2.地热是蕴藏在地球内部的天然绿色能源,这里的“地热”是指地下一定深度的地层温度,一年四季保持恒温。当深度约为100 m时,地温大约为20 ℃;若深度达到千米时,地温可达45 ℃以上。“北京奥运会最大地热供应建筑群”利用了浅层地热供热,以代替空调设备和锅炉。图甲是地热供应建筑群冬季供热的工作原理示意图。它在地下装有内管,分别形成进水管和出水管,与地面上方蛇形散热管相接,这一设备是利用地源热泵系统消耗少量电能来完成的一个封闭的循环水路。举世闻名的西藏羊八井热电站,利用了深层地热发电,其发电原理图如图乙所示。地热井口喷出来的水汽混合物经处理后,蒸气送入汽轮机进行发电,现总装机容量已经达到2.5×107 W。
综合以上信息,解答下列问题:
(1)“绿色能源”是指使用该能源不会对环境造成污染的能源。下列能源:①太阳能
②风能 ③石油 ④煤 ⑤潮汐能 ⑥木材中,属于“绿色能源”的是 ( )
A.①②③ B.③④⑤
C.④⑤⑥ D.①②⑤
(2)结合地热发电的情况,请你从环保的角度评价火力发电对环境的影响
3.科普展览会上有一种神奇的金属花,它的花瓣是用一种特殊的金属片——形状记忆合金制成的(如图)。它具有记忆能力,制作时先将记忆合金制成的花瓣制成开放状态,然后在低温下将花瓣闭合。当灯光一照它会 ,如 (选填“左”或“右”)图,当关上灯又会 ,如 (选填“左”或“右”)图。
4.*探究活动:不同的材料具有不同的物理性质,如导热性、导电性、磁性、密度、弹性、硬度、延展性等等。如何探究材料的硬度
实验器材:肥皂、铝片、铁块等。
实验过程:
(1)组成如图的装置。
(2)将被测材料置于一个空心竖直管的底部,从管的顶部释放一钢钉,钢钉作用在该材料上会产生一个小小的凹痕。
(3)从凹痕的大小和深度,判断材料的硬度并排序。
实验现象:凹痕由深到浅的次序为: 。
实验结论:材料有软有硬,较硬的材料能使较软的材料产生 ,材料的硬度不同, 不同。
【答案】1.(1)耐高温
(2)不能 硬度
(3)c
(4)B
2.(1)D
(2)火力发电会造成大气污染(或温室效应或形成酸雨或使土地酸化等)
3.开放 左 闭合 右
4.(3)肥皂、铝片、铁块 凹陷、划痕 划痕
2