20.3 材料的开发和利用 课件(共25张PPT) 2024-2025学年物理沪科版九年级全一册

(共25张PPT)
第二十章　能源、材料与社会
第三节　材料的开发和利用
学习目标-新课导入-新知探究-课堂小结-课堂训练
学习目标
1.了解一些新材料的特点及其应用。
2.了解新材料的研发与应用对社会发展的影响。
3.了解绝缘体、导体、半导体、超导体的主要特点。展望超导体应用对社会发展的影响。
4.了解纳米材料等新型材料的主要特点，以及这些新材料技术的应用对社会发展的影响。
【重点】1.一些新材料的特点及其应用。
2.新材料的研发与应用对社会发展的影响。
新课导入
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。
你知道材料研发与科技发展有怎样的关系吗？
人们正在研发哪些材料呢？
知识点 材料与社会
1
书本、课桌、黑板、道路、高楼、桥梁，手机、彩电、冰箱……我们周围大大小小的物品都是由各种材料制成的。
书本
黑板
课桌
道路
新知探究
手机
桥梁
电视
冰箱
高楼
新知探究
正如人类开发和利用能源那样，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。
原始人类用石材制造的工具
100万年以前，原始人就会利用不同性能的天然材料了，如把木料、石头、动物的皮、骨等制成工具或用作生活用品。这是原始人智力发展中卖出的重要一步。随着制造技能的不断提高，人类经历了旧石器和新石器时代。
新知探究
铸钟——我国是世界上最早掌握青铜冶炼技术的国家之一
大约在5000年前，人类学会了冶炼金属铜并用其他来制造工具。后来通过在冶炼铜时加入少量的锡，获得了比纯铜更坚硬、密度更小、强度更高的青铜。青铜的利用提高了社会生产力，人类从此进入了青铜时代。
新知探究
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纪元。以铁为主发展出的高性能钢铁材料，如今已成为材料家族的主体。
蒸汽时代
电器时代
电子信息时代
材料的发展也为科学技术的发展提供了物质基础。
新知探究
知识点 材料的导电性
2
材料的导电性是物理学研究的一个重要方面。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。
电缆内部的导线用来传导电流，外部的绝缘材料则用来绝缘
材料的导电性是由材料内部电子的运动状况决定的。金、银、铜、铁等金属材料是导电性能较好的良导体。绝缘体的电阻很大，电流几乎不能通过，因此，绝缘体常常被用来隔离带电物体。半导体材料的导电性能介于导体与绝缘体之间，具有一些特殊的物理性质。
新知探究
铜、铝是最常用的电的良导体，通常被用来制成传导电流的导线。
一般情况下，玻璃和橡胶等材料都是绝缘体。
半导体材料有硅、锗和砷化镓等。
硅材料常用于制造半导体元件
你知道怎么判别导体和绝缘体吗？
新知探究
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：在右边的方框中，自己设计一个实验电路，进行实验，判定待测材料是导体还是绝缘体。
新知探究
半导体材料可以制成二极管、三极管等半导体材料元件和集成电路。
从常用的电器，如收音机、录音机、电视机、电脑等中，都可以找到大量的半导体元件。
半导体元件
新知探究
半导体元件具有许多独特的功能。
例如，半导体二极管具有单向导电性，即仅允许电流由一个方向通过元件。半导体三极管可以用来放大电信号。
新知探究
知识点 开发新材料
3
为了创造物美价廉、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、纳米材料等。
超导材料
纳米材料
新知探究
1.超导材料
1991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时汞的电阻值突然降低到几乎为零，从而发现超导现象。发生超导现象的材料叫超导材料。
汞电阻随温度变化的图线
新知探究
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，迈斯纳和奥森菲尔德发现了超导磁浮现象。
超导磁浮现象
新知探究
超导材料特异的性能，强烈地吸引着人们。
超导材料出现以后，人们首先想到的就是利用超导体的零电阻特性实现远距离大功率输电，因为超导输电线可以无损耗地输送极大的电流。这意味着用细线就可以输送强电流。
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。
新知探究
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寸。
纳米材料除了其基本单元的尺度小以外，在力、热、声、光、电、磁等方面还表现出许多特殊的性能，如它可以大大提高材料的强度和硬度，降低烧结温度，提高材料的磁性等。
新知探究
一种纳米尺度机器的局部
人们正在研制纳米尺度的微小机器。
由纳米材料制成的导线将大大提高计算机的性能，并缩小计算机芯片的体积。
用纳米技术做成的磁盘，每平方厘米面积内可以贮存3万部《红楼梦》。
计算机芯片中一种直径为纳米级的导线（蓝色）
新知探究
课堂小结
一、材料与社会
人们使用材料的种类
二、材料的导电性
三、开发新材料
超导材料、纳米材料
导体、半导体、绝缘体
课堂训练
1.如图为某款新型折叠屏手机，折叠屏主要部件是柔性发光二极管。制成二极管的材料是（　　）
A.超导体
B.导体
C.半导体
D.绝缘体
C
课堂训练
2.目前，制造手机芯片的材料主要为（　　）
A.导体
B.绝缘体
C.半导体
D.超导体
C
课堂训练
3.关于新材料在生产生活的应用，下列说法中正确的是（　　）
A.手机芯片的主要材料是超导体
B.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
C.半导体材料制成的太阳能电池板，主要是将太阳能转化为内能
D.记忆合金制成的输电导线，可以避免因输电线上产生热量而造成能源的浪费
B
课堂训练
4.新型材料的发现，让我们的生活变得更美好，下列有关材料的使用，说法不正确的是（　　）
A.甲图：制造国产C919大飞机使用了密度较小的材料
B.乙图：制造冰箱门磁封用到了磁性材料
C.丙图：制造发光二极管使用了半导体材料
D.丁图：电热水壶的电加热器是由超导体材料制成的
D
课堂训练
5.LED（发光二极管）灯的主要材料是 （选填“导体”“半导体”或“超导体”），此材料具有 。家用电饭锅的电阻丝 （选填“可以”或“不可以”）选用超导材料制作。
半导体
单向导电性
不可以