20.3 材料的开发和利用 课件 (共22张PPT) 2024-2025学年物理沪科版九年级全一册

(共22张PPT)
20.3 材料的开发和利用
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……
新课引入
（1）了解导体、绝缘体、半导体导电性能的差异，知道半导体二极管的单向导电性。
（2）知道超导材料是一种电阻为零的材料，知道超导材料具有超导磁悬浮的特性。
（3）了解纳米材料的有关知识。
学习目标
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，从古至今，人类对材料的使用经历了哪些时代呢？
石器时代
青铜器时代
铁器时代
新知讲解
材料与社会
一
1.石器时代 （400,000 ~ 4,500）
人类主要以石头、骨头、木制作简单的工具陶器的出现是人类跨入新石器时代的重要标志之一。
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。
3.铁器时代（1000 — ）人类使用铁来制造工具和武器。
原始人类用石材制造的工具
铸钟——我国是世界上最早掌握青铜冶炼技术的国家之一
材料的发展为科学技术的发展提供了物质基础。
材料的分类方法很多，我们可以根据材料的物理性质进行分类。
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。
1、容易导电的材料是导体，例如：各种金属、大地、人体、酸碱盐的水溶液。
其中铜、铝是最常用的电的良导体，常用来制成导线。
材料的导电性
二
2.不容易导电的材料是绝缘体，例如：玻璃、橡胶、陶瓷、塑料、纸、油等材料。
实验探究：导体与绝缘体
实验材料：电源、灯泡、导线、接线柱、开关、待测材料。
实验设计：在下面方框中，设计一个实验电路，进行实验，判定待测材料是导体还是绝缘体。
实验过程及结论：绿色为待测材料，如果闭合开关，小灯亮，则待测材料为导体，若小灯不亮，则为绝缘体。
3、半导体材料导电性介于导体和绝缘体之间，如硅、锗、砷化镓等。
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。
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。
实验设计： 在下面方框中，自己设计一个实验电路，进行实验，判定半导体二极管导电特性。
实验结论：两次实验中只有一次小灯泡发光，说明半导体二极管具有单向导电性。
实验过程：如图所示将电路进行连接，在A、B两点间接入半导体二极管，观察小灯泡发光情况。调换半导体二极管的连接方向，再次实验，观察小灯泡的发光情况。
导体之所以容易导电，是因为导体内存在大量的___________。常温下，玻璃属于________，烧红的玻璃____导电，这说明___________________________________________。
自由电荷
绝缘体
能
导体和绝缘体之间在一定的条件下可以相互转化
思考：同一种物质的导电性能总是一成不变的吗？
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，如超导材料、纳米材料。
开发新材料
三
1、超导材料
1911年，昂内斯在研究汞电阻随温度的变化时，观察到在温度降低到4.2K时，汞的电阻几乎为零，从而发现超导现象。
汞的电阻随温度变化情况
发生超导现象的材料叫超导材料，超导材料不仅电阻为零，而且还存在其他引人注目的特性。
1933年，迈斯纳（W.Meissner）和奥斯费尔德（R.Ochsenfeld）发现了超导磁浮现象。
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
2、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。
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。
(约10个原子紧密排列的长度，约是头发丝1%)
纳米是长度单位：1nm=10-9m
计算机芯片中的纳米导线
纺织工艺中的纳米涂层
杀菌和除臭的冰箱纳米涂层
药物中的纳米缓释技术
纳米卫星
纳米材料已成功用于许多领域，正在改善着、提高着人们的生活质量，包括医学、药学、化学及生物检测、制造业、光学以及国防等等，应用前景十分广阔。
1．LED灯是一种高效的节能光源，其核心元件是发光二极管。发光二极管的主要材料是( )
A．陶瓷 B．半导体
C．超导体 D．橡胶
B
2．某种材料的电阻值会随着光照射强度的变化而明显改变，则该材料是由什么物质组成的( )
A．导体 B．绝缘体
C．半导体 D．超导体
C
当堂检测
3．某些物质在温度很低时，电阻就变成了零，这就是超导现象，超导材料比较适合( )
A．输电的导线
B．做白炽灯的灯丝
C．用作保险丝
D．电饭锅的发热盘
A
4．科学家们研制出一种具有超塑延展性的铜，它在室温下可以被拉长50多倍而不出现裂纹，组成这种铜的主要材料是( )
A．磁性材料 B．纳米材料
C．半导体材料 D．超导材料
B
材料与社会
材料的开发
和利用
超导材料
纳米材料
材料的导电性
开发新材料
导体
半导体
绝缘体
课堂小结