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1、第一节 我们周围的材料莫氏硬度标在科学研究和生产实际中常用莫氏硬度来评价材料的坚硬程度。1882年德国矿物学家穆尔列出10种矿物作为硬度标准。其中，钻石的硬度最高，滑石最低。10种矿物的硬度从高至低依次排列如下：钻石10、金9、水晶8、石英7、正长石6、磷灰石5、氟石4、方解石3、石膏2、滑石1。纳米技术随着素质教育的深入开展，课程趋于综合，各学科知识相互渗透，学生可能提出教科书外的关于现代科学技术方面的问题。现对问题简介如下(供参考)。什么叫纳米技术?纳米是一个长度的单位，即lnm是lm的十亿分之一(1nm10-9m)。纳米技术就是将物质通过复杂的纳米机器制成纳米级粉体，以0.1100nm的
2、范围为研究对象的前沿科学。纳米科技，象征着人类对世界的认识和改造能力进入一个新的层次，为人类揭示了一个可见的原子、分子世界。它能直接利用原子和分子制成具有特定功能的产品。物质达到纳米颗粒时，它的理化性质都有所变化，具有一些奇异和反常的性质。如块状金的熔点是10640C，而制成纳米的超细颗粒后，熔点只有330C；铜到了纳米级就不导电；而绝缘的二氧化硅在20nm时却开始导电；通过纳米技术，陶瓷可以变得有韧性；通常在高温下才能烧结的材料，通过纳米技术在低温下就能烧结，而且能将不易互熔的金属冶炼成新的合金。纳米颗粒具有优异的光、力、电、热、磁性质，应用前景极为广泛。诸如现在有纳米电子学、纳米微生学、纳
3、米机械学、纳米化学、纳米天文地质学等。预计纳米技术将超过计算器工业，成为未来信息技术时代的核心。到那时，纳米电子学将用量子组件代替微电子器，巨型计算机可以装入口袋里；通过纳米技术，将现在几吨重的卫星可以制成几克的卫星；微型机器人可进入人体血管进行工作。英特尔公司今年已制造出30nm的量子半导体管。纳米技术将使人类进一步掌握物质的规律，掌握改造微观世界的武器。2000年10月29日，中国科学院纳米技术科学研究中心成立，进行纳米基础理论与应用开发的研究。与物理学知识相关的环境污染现象物理学作为自然基础科学之一，对推动社会发展有着巨大的作用。历史上许多与物理学直接有关的重要技术发明，推动了人类社会的
4、发展。但事物的发展一般具有两面性，这些重要的科技发明对环境也产生了重大的影响。如18世纪中叶，历史上第一辆蒸汽机车的发明就得益于热学的研究发展。蒸汽机的使用，促进了手工生产向机械化大生产的转变，并使陆上和海上较大规模的长途运输成为可能，这大大推动了社会的发展。但同时也将能源的开采及利用所造成的环境问题摆在了世人的面前。再如，科技发展所生产出的电视、电话、计算机、空调、电传等电器，给人类社会生活带来了极大的便利，大大缩短了人们的空间距离，使很多复杂的事物变得简单。但同时电器设备也成为新的、隐性的污染，让人担忧。据科学家们分析，各种电子设备和产品在使用过程中，都会不同程度地释放出波长不一、频率各异
5、的电磁波，这些电磁波纵横交织，相互辐射，彼此干扰，杂乱无章。这些电磁杂波在建筑物有限的空内充斥着、散射着，构成人们看不见、摸不着，但具有伤害力的“电子雾”，人们形象地称它为现代“隐形杀手”。长时间处在电子雾污染的环境中，人的神经系统会受到干扰，引起人体生物钟紊乱，人类长期形成的生理规律遭到严重的破坏，导致人体的免疫功能受损，抵抗力下降，从而诱发头昏，无力，缺乏食欲，失眠或嗜睡等病状。国外曾报导过这样的事实：生活在电视发射塔附近的居民，得癌症的比率远远高于其它地方。研究发现，这些居民的其它生活、工作环境与别的居民相近，唯一不同的是受到了太多的电子雾辐射。此外，诸如光污染、温室效应、噪音污染、放射
6、性污染等都与物理学有直接或间接的联系。正因为环境污染与物理知识有密切的联系，我们在指导学生学习物理知识引导学生掌握研究思想方法、培养学生各种能力的同时，还必须适时适地的渗透环境教育介绍基础性的环境治理和保护的物理原理、技术工艺等知识，培养学生的环境意识。如：介绍有关环境问题利用课堂这一教育主阵地，结合相关的物理知识点，在教学中引入一些环境污染问题，让学生了解到生产、生活中一些环境污染的形成、特征及危害，引导学生去建立环境保护的意识。如学习热学内容时，可向学生介绍“城市热岛”、“温室效应”现象及形成原因。学习光学时，跟学生谈谈“光化学烟雾”等光污染方面的知识。让学生确确实实感受到污染与生产生活同
7、在，人类必须加强环境保护、环境治理工作。指导学生观察、思考环境污染的问题为促进学生环境意识的培养，在学生对有关物理知识和环境问题有了初步了解的基础上，可充分发挥学生的学习主体地位，让学生利用课余去观察、发现、思考一些环境问题。教师可以布置像光的污染的现象、成因及防治、天衣有洞，臭氧层亮起红灯、人和噪声等课外小论文，给学生较为充分的时间去准备，并作为课外实践活动在班级进行交流，评选优秀的论文向上推荐到校刊或环保报刊发表。这样能较好地调动学生的积极性和主动性。中国21世纪议程在教育与可持续发展能力建设这一章中指出：“发展中小学义务教育和广泛进行环境保护教育，提高全民族的环境保护意识这些工作为中国可
8、持续发展能力建设奠定了坚实的基础。”在中学物理教学中渗透环境教育，在课外活动中引导学生去关注环境，并以一些小发明、小制作类的实践活动去培养学生的环境意识，增强环境保护的责任感和参与环保的能力，环境教育也是素质教育的一个方面，相信随着社会对环境问题的日益重视，我们广大物理教育工作者也将在环境教育方面做得更出色。漫谈废旧电池电池与人们日常生活有着密切的关系，随着科学技术的不断进步，人们生活水平的不断提高，对各种电池的需求量也越来越大。由于电池中一般含有对环境有较大危害的物质如汞、镉等元素。因而，随意乱扔废旧电池将给环境带来较大的危害。因此，废旧电池的回收及处置办法，应成为环境保护工作的一个重要课题
9、。废旧电池的危害及特点日常生活中使用的电池，根据其使用方式可分为一次电池和二次电池。一次电池为用完即废弃的电池，如手电筒用的普通干电池，石英表用的钮扣电池。二次电池在其电能释放后，可通过充电，反复多次使用，如手机电池，各类可充电电池。若按电池的重要组成元素来分，常将电池分为碱锰电池、镍镉电池、锂电池、氢镍电池等。从环保的角度可将电池分为环保电池和非环保电池，环保型电池主要是指无汞碱锰电池、可充电镍氢电池等不含汞、镉的有利于环保的电池。日常生活中的电池，由于其低质易耗、体积小、无直观危害和直接的环境污染等原因，因而不易引起人们的注意。电池用完后，人们习以为常地随手弃之，使废旧电池撒落自然界的各个
10、角落。殊不知，这些看起来并不起眼的电池，由于含汞、镉污染环境的物质，当其撒落在自然界后，随着外层金属的锈蚀，汞、镉等有害物质就会慢慢地从电池中溢出，进入土壤，或经过雨水的冲淋进入河流，进入地下水；当垃圾焚烧时，垃圾中废旧电池内所含的汞便会以汞蒸气的形式进入大气。据测试，一粒钮扣电池中所含的汞，可使6X105L水受污染，一节一号电池烂在地里，可使lm2的土地失去农用价值。进入土壤中的汞、镉等可通过植物的吸收，通过动物的呼吸，通过引水，通过食物链，间接或直接进入人体，井在人体内长期蓄积、难以排除，损害神经系统、造血功能、肾脏和骨骼等。随意乱扔废旧电池将给环境留下潜在的、长期的污染，故电池业对环境危
11、害的特点是：“体积小，危害大，集中生产，分散污染，短时使用，长期危害。”电池元素对人体健康的影响镐 镉对生物机体的毒性很大，人体的镉中毒主要是通过消化道和呼吸道摄取被镉污染的水、食物和空气而引起的。日本发现某些地区由于长期食用被污染的、含镉量很高的米和水而发生骨痛病，主要病变为骨软化，疼痛始于下肢，后遍及全身直至卧床不起。镉对人体组织和器官的毒害是多方面的，能引起肺气肿、高血压、神经痛、骨质松软、骨折、肾炎和内分泌失调等病症。有关报导指出，男性前列腺患者也与人体摄入过量镉有关。镉对土壤的污染途径主要有两个：一是工业废气中镉扩散沉降累积于土壤之中；二是用含镉废水灌溉农田，致使土壤受到严重污染。如
12、果人长期食用这种含镉的米等，便会发生骨痛病。日本的富山事件就是由于长期食用这种含镉量高的稻米引起的中毒。食用含镉量高的鱼、虾、蟹类、海带、蛤蜊(对镉有很强富集作用)也同样可能引起人体中毒。镉也可影响水的色、嗅、味。当水中镉的浓度为o1mg/L时，可抑制水体的自净作用；大于2mgL时，水出现混浊；大于25mgL时，水有涩味。铬 酸盐粉尘及铬酸雾可引起鼻中隔穿孔，部分长期接触者有头痛、消瘦、消化功能紊乱及胃肠道溃疡、轻度胃损伤等症状。铬的致癌问题越来越引起注意，炼铬铁工人肺癌发病率较其它职业的人高。镍 通常从饮食中摄入，被认为可诱发肺癌和鼻窦癌。国外曾报导，镍引起的肺癌平均发病工龄为27年。镍中毒
13、主要引起呼吸系统损害，严重者神志模糊或昏迷，并发心肌损害。汞 具有脂溶性。可通过血脑屏障进入中枢神经系统。汞分布于各组织器官，早期主要分布于肝脏，进入体内第二周后85一90存于肾脏。慢性汞中毒的主要症状为易兴奋症、震颤、口腔炎，轻度中毒有神经衰弱综合征、植物神经功能紊乱，以及急躁、易怒、好哭等；重度中毒时发生明显的性格改变、情感障碍、智力减退。1953年，震惊世界的日本九州岛熊本县水俣镇的“水俣病”，是由于氮肥生产中采用氯化汞和硫酸作催化剂，含甲基汞的废水、废渣排入水体，甲基汞被鱼吃后在体内富集，人们吃了富含汞的鱼引起中毒。患者口齿不清、听觉失灵、视觉缩小，有的神经错乱，手指震颤，有的疯狂、痉
14、挛、惊厥、身体像弓一样弯曲。受害的猫竟发疯似的跳海自杀。这一事件中有1000多人受害，283人发病，50多人死亡。在巴西亚马孙河，淘金者用汞分离从泥沙中淘出的金。由于方法简陋，使汞大量泄漏到河中，在过去的15年中，淘金者已把2000t的汞倾倒在亚马孙河，河里的汞也像水俣镇那样开始向两岸的居民侵蚀，“水俣病”已不再是日本的特产。铅 主要是通过食物、饮料和大气摄入的。美国研究认为，人体血铅浓度增加，对人体健康的严重不利影响也相应增加。因为铅不易被排泄，所以它会影响肾、肝、神经系统和造血器官。从增高血压(在中年人中增加心脏病发作的危险)、干扰肾功能和生殖功能，一直到不可逆转地损伤大脑。高血铅会使儿童
15、出现行为问题、低智商和精力难以集中。铅是人类最早发现并予以应用的金属之一。古罗马贵族、富豪用铅管导水，用铅制器皿作盛器，结果大量铅进入人体，引起中毒，导致罗马帝国的中途衰亡。当人体撮入多量铅后，主要效应与四个组织系统相关：血液、神经、肠胃和肾。急性铅中毒通常表现为肠胃效应，在剧烈的爆发性腹痛后，出现厌食、消化不良和便泌。铅中毒后对中枢神经系统和周围神经系统产生不良影响。锰 为人体必需的微量元素，但吸收过量则引起中毒，锰可以经呼吸道进入，也可经消化道进入，吸入过量的锰可在中枢神经系统内蓄积。其排出较其它器官为慢。锰的天然风化每年3.8107t，从河流流向海洋输送量为3106t，全世界锰的开采量每
16、年达246108t，大于自然循环，人为排入环境中的锰会造成水污染。当水中含量为0.1510-6时，水即混浊；达0.510-6时，水有金属味，各种锰的化合物都会造成水产品有味道。二氧化锰可使水染成红色；吸附在工业品上，会产生难看的斑点。锰还能造成中毒，受锰污染的土壤，曾经使棉花、花生等农作物中毒。废旧电池回收的意义废旧电池的回收，看起来似乎是一件小事，但却有着两个意义：一是资源的回收利用，变废为宝；二是防止环境污染，减轻环境负担。废旧电池中的有色金属是宝贵的自然资源，处理100t废旧电池能获得25t锌，5t锰，17t钢皮。废旧电池回收后，通过回收工业，对其有害成分进入集中回收或无害化处理，废旧电池的有效回收及处理符合国家城市生活垃圾处理及污染防治技术政策，即“减量化，资源化，无害化”原则，是解决电池环境污染问题的有效途径。
九年级物理《我们周围的材料》文字素材2 沪科版
