第3节-材料的开发和利用

第二十章能源、材料与社会第3节材料的开发和

利用1课堂讲解2课时流程材料的导电性材料的特性新材料课后作业逐点导讲练课堂小结当堂检测材料在人类发展的历史进程中有着极其重要的作用。原始人利用石材制造的工具。铸钟。我国是世界上掌握青铜冶炼技术的国家之一。马踏飞燕。我国东汉时期的艺术珍品。我国出土的铁制工具。传统拉索桥南昌赣江八一大桥美国金门大桥人类发展过程中先后经历了石器时代、青铜时代和钢铁材料时代。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。材料的发展也为科学技术的发展提供了物质基础。下面我们学习材料的开发和利用的知识。知1－讲1知识点材料的导电性根据材料的导电性能：材料可分为1.导体：容易导电的材料常见导体：各种金属；酸、碱、盐的水溶液；人体、大地、石

墨、水银等。2.绝缘体：不容易导电的材料常见绝缘体：陶瓷、玻璃、橡胶、塑料、各种油等。知1－讲3.半导体：导电性能介于导体与绝缘体之间的材料常见半导体：二极管、三极管、热敏电阻、光敏电阻、集成块等半导体的材料：硅、锗、砷化镓等知1－讲实验探究：发光二极管的独特功能实验材料：电源、灯泡、开关、导线、接线板、接

线柱、半导体二极管

实物图

操作现象

结论发光二极管A接正B接负二极管发光发光二极管具有单向导电性A接负B接正二极管不发光知1－讲探究：光敏电阻的独特功能

实物图操作现象

结论光敏电阻1.光敏电阻接入电路二极管发光光敏电阻的阻值随光照强度而改变2.再用手指捏住光敏电阻二极管变暗知1－讲探究：热敏电阻的独特功能

实物图操作现象

结论热敏电阻1.热敏电阻接入电路灯不亮热敏电阻的阻值随温度改变而改变。2.再用烛焰加热灯亮知1－讲知1－讲（来自《点拨》）【例1】(湖南娄底)下列餐具中，通常情况下属于导体的是(

)A．玻璃杯B．不锈钢汤匙C．瓷碗D．竹筷通常情况下，玻璃杯、瓷碗、竹筷是绝缘体，不锈钢汤匙是导体。【解析】B总

结知1－讲对于导体、绝缘体和半导体，可以采用比较法进行学习、理解。类别定义导电或不导电原因常见物体应用导体容易导电的物体含有大量可以自由移动的电荷各种金属、酸碱盐的水溶液、石墨、人体和大地用来制作传输电能的导线绝缘体不容易导电的物体内部电荷几乎全被束缚在原子核附近不能自由移动玻璃、橡胶、陶瓷、塑料、油、空气、纯净的水常用来隔离带电体半导体导电能力介于导体和绝缘体之间的物体随光照、温度、压强的不同导电能力不同硅、锗、砷化镓广泛应用在现代电子科技中【中考·苏州】在①陶瓷、②铜、③盐水、④塑料、⑤玻璃、⑥水银六种物质中，通常情况下属于导体的是(

)A．①④⑤B．①⑤⑥C．②③④D．②③⑥知1－练1（来自《典中点》）D如图是测电笔的结构图，其中由绝缘体构成的部分是(

)A．金属体笔尾B．塑料外壳C．电阻D．弹簧知1－练2（来自《典中点》）B2知识点材料的特性弹性：材料受力会产生拉长、压缩或弯曲等形变，除

去外力后，材料又看上去回复原状，这就是弹性。橡胶是一种很好的弹性材料知2－讲弹性材料制造的发条用来储存时钟运转所需要的能量知2－讲知2－讲知2－讲硬度铅笔的硬度不同，划痕不一样材料有软有硬，较硬的材料能使较软的材料产生划痕、凹陷，或切削、磨损较软的材料。硬度是描述材料的坚硬程度的物理量。知2－讲延展性知2－讲银锭可以拉制成丝。具有延展性的材料可以锻打成片、拉成丝，大部分的金属都具有延展性。知2－练（来自《典中点》）【中考·济南】(多选)小丽家今年新买了一辆轿车。高兴之余，她通过对自己家车的观察和了解，结合所学的物理知识，提出了以下几种说法。其中正确的是(

)A．轮胎用橡胶制成利用它良好的弹性B．避震弹簧在被压缩时弹性势能会增加C．倒车雷达利用超声波探测车后方情况D．冬天为车加注的防冻液凝固点较高1A、B、C知3－讲3知识点新材料一、超导材料为了制造物美价廉、性能更好的物品，人们正在不断地研究性能更好、更容易制造的材料。其中有一种性能较好的材料叫超导材料。1911年，昂内斯在研究汞电阻随温度的变化时，观察到在测试温度降低到4.2K时，汞的电阻突然降低到测量不到的微小值。从而发现超导现象。知3－讲超导体1.超导现象和超导体：当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小到无法测量的程度，可以认为其电阻率突然变为零，这种现象叫做超导现象，能够发生超导现象的物质称为超导体。2.转变温度TC

：材料由正常状态转变为超导状态的温度，叫做超导材料的转变温度。3.超导体的两个基本特性：零电阻性、抗磁性。知3－讲很细的超导丝就可以输送强大的电流超导材料出现以后，人们首先想到的是利用超导体的零电阻性实现远距离大功率输电。知3－讲超导材料不仅电阻为零，而且还有其他令人注目的特性。超导磁悬浮现象使人们想到可以利用超导体来实现交通工具的无摩擦运行，大大提高交通工具的安全性能和运行速度。知3－讲纳米技术“纳米”译自英文“nanometer”，它并不是什么特殊的物质，而是一种度量单位。1纳米等于十亿分之一米，相当于针尖大小的百万分之一，约相当于45个原子串起来那么长。纳米技术就是指在纳米尺寸范围内，通过直接操纵单个原子、分子来组装和创造具有特定功能的新物质。当物质颗粒小到100纳米以下，这种物质就可被称为纳米材料。其物理性能与化学性质就会较原来有意想不到的巨变，这些“巨变”正在生物学、材料学、信息技术等各个领域展开，它们将对人类未来的生活产生重大影响。知3－讲纳米材料纳米颗粒材料碳纳米管知3－讲纳米机械零件知3－讲计算机芯片中的纳米导线想象中的纳米“机器人”纳米超晶格知3－讲纳米衣服不用洗、“纳米水”喝出健康。“纳米硫磺”，在面膜、膏霜等化妆品中应用纳米硫材料，对治疗脂溢性皮炎、螨虫、青春痘等有奇效。把用纳米材料制成的骨头构架植入裂缝中，结果5个月后成功让骨头完全愈合。专家预言，借助纳米技术，未来我们有可能用基因芯片、蛋白质芯片组装成“纳米机器人”，通过血管送入人体去侦察疾病；携带DNA去更换或修复有缺陷的基因片段。有可能用纳米药物来阻断血管饿死癌细胞。使用纳米诊断仪只需检测微量血液就可从蛋白质和DNA上诊断出各种疾病。利用碳纳米管，我们可以搭建强度比钢高一百倍，但重量只有钢的六分之一的新型建筑，摩天大楼将修得更高。而用碳纳米材料替代硅芯片，将引发电脑行业的革命……知3－讲（来自《点拨》）【例2】超导体若能应用到社会生活中，会给人类带来很大的好处。各国科学家一直在努力寻找能够在室温下工作的超导材料。假如科学家已研制出室温下的超导材料，你认为它可做下列哪种用途(

)A．电炉中的电阻丝

B．白炽灯泡的灯丝C．保险丝

D．远距离输电线D知3－讲（来自《点拨》）电炉中的电阻丝、白炽灯泡的灯丝和保险丝都是利用电流的热效应来工作的，而超导材料的电阻为零，所以电流在通过超导材料时，不会产生热量，因此无法工作；而远距离输电时，由于电线有电阻，所以电流在通过电线时会产生热量，会消耗掉一部分能量，如果用超导材料做输电线，在电线上不会消耗能量，故超导材料可以用来做输电线。【解析】总

结知3－讲应用电流的热效应来工作的电器，不能用超导材料来制作，因为超导材料的电阻为零，电流通过超导材料时不会产生热量。对于超导材料，下列说法中不正确的是(

)A．超导材料在一定条件下的电阻为零B．超导材料可以用来制造电炉丝C．利用在临界温度以下的超导材料输电，在输电线路上几乎没有电能损耗D．超导材料的应用目前主要还在实验阶段知3－练1（来自《典中点》）B知3－练（来自《典中点》）下列关于纳米材料的说法中，正确的是(

)A．纳米材料只是尺寸比较小，它的性能与普通材料相同B．纳米材料做成的存储磁盘，贮存的信息量很少C．纳米材料可以降低材料的磁性D．纳米材料可以大大提高材料的强度和硬度2D1知识小结延展性

硬度

弹性绝缘体半导体

导体三极管二极管材料的开发和利用常见材料半导体材料探索新材料应用超导材料纳米材料（来自《典中点》）1.善于导电的物体叫导体，如：各种金属、酸碱盐的水溶液、石墨、人体、大地等；不善于导电的物体

叫绝缘体，如：玻璃、橡胶、陶瓷等；导体和绝缘

体没有明显的界线。2.由半导体材料制成的二极管的导电性能很特殊，具

有单向导电性，它只允许电流从正极流向负极。3.物质的电阻变为零时的温度叫做这种物质的超导临

界温度。物质的温度高于超导临界温度时失去超导

性，低于或等于超导临界温度时才具有超导性。1.有关导体和绝缘体，下列说法正确的是(

)A．导体中有多余的电子，而绝缘体中没有B．导体对电荷的移动没有阻碍作用，而绝缘体有C．绝缘体中几乎没有自由移动的电荷D．绝缘体不容易导电是因为绝缘体内部没有电荷（来自《典中点》）2易错小结C易错点：不能正确理解物体是否容易导电的实质2.(多选)关于导体和绝缘体的说法错误的是(

)A．金属和酸碱盐的水溶液都能导电是因为它们内部都有自由移动的电荷B．导体能导电而绝缘体不容易导电是因为导体内有电子，而绝缘体没有C．碳棒主要靠自由电子导电，而酸碱盐的水溶液主要靠阴阳离子D．人体、大地、所有金属、酸碱盐的水溶液都是靠自由电子导电的B、D易错点：不能正确理解物体是否容易导电的实质（来自教材）收集有关超导材料、纳米材料的一些资料。1解：超导材料的应用十分广泛，涉及输电、电机、交通运输、微电子和电子计算机、生物工程、医疗、军事等领域。纳米材料在以下领域中正显示出越来越广阔的应用前景：材料和制备、微电子和计算机技术、医学与健康、航天和航空、环境和能源、生物技术和农业等。（来自教材）写一篇小论文，谈谈你对利用某些材料的性能来改进人们生活的设想与建议。2解：略。提示：论文的内容并不一定是生活实际，但必须符合科学、尊重事实，论点要正确，且有一定的高度，论据可以是实例，也可以是物理中的理论知识或科学推测等。在尊重事实和科学的基础上，进行大胆的想象和推理，相信你能写出一篇好文章，记得要互相交流哟！关于半导体的说法错误的是(

)A．半导体的导电性能受温度、光照、压力等外界因素的影响比较大B．收音机的二极管是半导体制成的C．盐水的浓度对导电性能有很大的影响，调节盐水浓度就可以使盐水成为半导体D．自动照相机里的光敏电阻就是半导体3（来自《典中点》）C下列关于半导