九年级物理全册 第二十章 第三节 材料的开发和利用课件 （新版）沪科版

第三节材料的开发和利用【体验体验1 1】导体和绝缘体导体和绝缘体活动活动: :准备电池、开关、导线、铁钉、铜丝、橡皮、小灯泡等准备电池、开关、导线、铁钉、铜丝、橡皮、小灯泡等, ,连接成如图所示的电路。连接成如图所示的电路。活动活动: :如图所示如图所示, ,闭合开关闭合开关, ,将夹子接触将夹子接触, ,观察到小灯泡发光。然观察到小灯泡发光。然后断开开关后断开开关, ,在在A A、B B两点间分别接入铁钉、铜丝、橡皮两点间分别接入铁钉、铜丝、橡皮, ,观察小观察小灯泡发光情况。灯泡发光情况。(1)(1)在在A A、B B间接入铁钉间接入铁钉, ,闭合开关小灯泡闭合开关小灯泡, ,铁钉铁钉电。电。(2)(2)在在A A、B B间接入铜丝间接入铜丝, ,闭合开关小灯泡闭合开关小灯泡, ,铜丝铜丝电。电。(3)(3)在在A A、B B间接入橡皮间接入橡皮, ,闭合开关小灯泡闭合开关小灯泡, ,橡皮橡皮电。电。提示提示: :(1)(1)发光导发光导(2)(2)发光导发光导(3)(3)不发光不导不发光不导【体验体验2 2】二极管的单向导电性二极管的单向导电性活动活动: :准备电池、开关、导线、二极管、小灯泡准备电池、开关、导线、二极管、小灯泡, ,连接成如图所连接成如图所示的电路。示的电路。活动活动: :如图甲所示如图甲所示, ,闭合开关观察到小灯泡发光。然后断开开关闭合开关观察到小灯泡发光。然后断开开关, ,在在A A、B B两点间接入二极管观察小灯泡发光情况。两点间接入二极管观察小灯泡发光情况。(1)(1)在在A A、B B间接入二极管间接入二极管, ,二极管的二极管的C C端接电源负极端接电源负极, ,闭合开关小闭合开关小灯泡灯泡( (选填选填“发光发光”或或“不发光不发光”) )。(2)(2)在在A A、B B间接入二极管间接入二极管, ,二极管的二极管的D D端接电源负极端接电源负极, ,闭合开关小闭合开关小灯泡灯泡( (选填选填“发光发光”或或“不发光不发光”) )。提示提示: :(1)(1)发光发光(2)(2)不发光不发光1.1.人类利用材料经过了哪几个阶段人类利用材料经过了哪几个阶段? ?2.2.材料按导电性分为几类材料按导电性分为几类? ?3.3.超导体和纳米材料各有什么特点和应用超导体和纳米材料各有什么特点和应用? ?探究探究1 1 材料与社会材料与社会1.1.人类发展经历了哪些时代人类发展经历了哪些时代? ?参考答案参考答案: :旧石器时代、新石器时代、青铜时代。旧石器时代、新石器时代、青铜时代。2.2.铁的利用对人类的发展有什么意义铁的利用对人类的发展有什么意义? ?参考答案参考答案: :铁的利用为人类大规模制造机器提供了材料基础铁的利用为人类大规模制造机器提供了材料基础, ,开开创了人类历史新纪元。创了人类历史新纪元。 探究探究2 2 材料的导电性材料的导电性1.1.导体和绝缘体导体和绝缘体结合结合“体验体验1”,1”,回答以下问题回答以下问题: :(1)(1)由由“体验体验1”1”可知可知: :不同物质的导电能力不同物质的导电能力, ,如铁和铜如铁和铜, ,导电性能较好导电性能较好, ,是是体体; ;如橡皮如橡皮, ,电流几乎不能通过的材电流几乎不能通过的材料是料是体。导电性能介于导体和绝缘体之间的材料是体。导电性能介于导体和绝缘体之间的材料是体。体。提示提示: :将不同物质分别接入电路中将不同物质分别接入电路中, ,闭合开关后闭合开关后, ,小灯泡能发光小灯泡能发光, ,说明这种物质能导电说明这种物质能导电, ,是导体是导体; ;小灯泡不能发光小灯泡不能发光, ,说明这种物质说明这种物质不能导电不能导电, ,是绝缘体。是绝缘体。参考答案参考答案: :不同导绝缘半导不同导绝缘半导(2)(2)是最常用的电的良导体是最常用的电的良导体, ,通常被用作通常被用作。一般。一般情况下情况下, ,玻璃和橡胶是玻璃和橡胶是。提示提示: :要注意联系生活实际来回答。铜和铝常用作导线要注意联系生活实际来回答。铜和铝常用作导线, ,常温下常温下, ,橡胶、玻璃是绝缘体。在电器中橡胶、玻璃是绝缘体。在电器中, ,凡是需要电流通过的部分都凡是需要电流通过的部分都要用导体。导体外部或导体间需要隔离的部分一定要用绝缘体要用导体。导体外部或导体间需要隔离的部分一定要用绝缘体, ,以防漏电。以防漏电。参考答案参考答案: :铜和铝导线绝缘体铜和铝导线绝缘体(3)(3)说一说说一说: :导体容易导电导体容易导电, ,绝缘体不容易导电的原因是什么绝缘体不容易导电的原因是什么? ?提示提示: :材料的导电性是由材料内部电子的运动状况决定的。导材料的导电性是由材料内部电子的运动状况决定的。导体内部有大量自由电荷体内部有大量自由电荷( (在金属中的自由电荷是电子在金属中的自由电荷是电子, ,在溶液中在溶液中的自由电荷是阴、阳离子的自由电荷是阴、阳离子),),所以导电性能良好所以导电性能良好; ;绝缘体中几乎绝缘体中几乎没有自由电荷没有自由电荷, ,所以不容易导电。所以不容易导电。参考答案参考答案: :导体内部有大量自由电荷导体内部有大量自由电荷( (在金属中的自由电荷是电在金属中的自由电荷是电子子, ,在溶液中的自由电荷是阴、阳离子在溶液中的自由电荷是阴、阳离子),),所以导电性能良好所以导电性能良好; ;绝绝缘体中几乎没有自由电荷缘体中几乎没有自由电荷, ,所以不容易导电。所以不容易导电。2.2.二极管的单向导电性二极管的单向导电性结合结合“体验体验2”,2”,回答以下问题回答以下问题: :(1)(1)结合结合“体验体验2”2”画出画出“探究二极管的单向导电性探究二极管的单向导电性”的电路图。的电路图。提示提示: :二极管与小灯泡串联二极管与小灯泡串联, ,二极管用不同的方式接入电路二极管用不同的方式接入电路, ,观观察小灯泡的亮度察小灯泡的亮度, ,小灯泡的亮度表示电流的大小。小灯泡的亮度表示电流的大小。参考答案参考答案: :(2)(2)由由“体验体验2”2”可知可知: :二极管的二极管的C C端接电源负极时端接电源负极时, ,二极管相当二极管相当于于, ,二极管的二极管的D D端接电源负极时端接电源负极时, ,二极管相当于二极管相当于_。说明二极管具有说明二极管具有。提示提示: :将二极管按不同的方式接入电路中将二极管按不同的方式接入电路中, ,闭合开关后闭合开关后, ,小灯泡小灯泡能发光能发光, ,说明这种连接方式是能导电的说明这种连接方式是能导电的, ,二极管是导体二极管是导体; ;小灯泡小灯泡不能发光不能发光, ,说明这种连接方式不能导电说明这种连接方式不能导电, ,二极管是绝缘体。同一二极管是绝缘体。同一个二极管连接方式不同个二极管连接方式不同, ,导电能力不同导电能力不同, ,由此可见二极管具有单由此可见二极管具有单向导电性。向导电性。参考答案参考答案: :导体绝缘体单向导电性导体绝缘体单向导电性(3)(3)二极管是由二极管是由制成的制成的, ,常见的半导体材料有常见的半导体材料有_;_;半导体材料能制成半导体材料能制成_。参考答案参考答案: :半导体材料硅、锗、砷化镓二极管、三极管等半导体材料硅、锗、砷化镓二极管、三极管等半导体元件和集成电路半导体元件和集成电路探究探究3 3 开发新材料开发新材料1.1.超导材料有哪些特点和用途超导材料有哪些特点和用途? ?参考答案参考答案: :(1)(1)特点特点: :电阻为零。电阻为零。(2)(2)用途用途: :远距离大功率输电远距离大功率输电, ,造超导列车、超导船等。造超导列车、超导船等。2.2.纳米材料有哪些特点和用途纳米材料有哪些特点和用途? ?参考答案参考答案: :(1)(1)特点特点: :基本单元的尺度较小基本单元的尺度较小; ;提高材料的强度和硬提高材料的强度和硬度度, ,降低烧结温度降低烧结温度, ,提高材料的磁性。提高材料的磁性。(2)(2)用途用途: :做微小机器做微小机器; ;提高计算机的性能提高计算机的性能, ,缩小计算机芯片的体缩小计算机芯片的体积。积。 一、材料与社会一、材料与社会1.1.人类经历了人类经历了_时代、时代、_时代和时代和_时代。时代。2._2._的利用为人类大规模制造机器提供了材料基础的利用为人类大规模制造机器提供了材料基础, ,开创了人开创了人类历史新纪元。类历史新纪元。旧石器旧石器新石器新石器青铜青铜铁铁二、材料的导电性二、材料的导电性1.1.导体导体: :善于导电的物体善于导电的物体, ,良导体具有较好的良导体具有较好的_性能性能, ,如金、如金、银、铜、铁等。银、铜、铁等。2.2.半导体半导体: :(1)(1)半导体材料半导体材料: :导电性能介于导体和绝缘体之间。如硅、锗、导电性能介于导体和绝缘体之间。如硅、锗、_。(2)(2)应用应用: :制成制成_、_等半导体元件和集成电路。半等半导体元件和集成电路。半导体二极管具有导体二极管具有_性性, ,半导体三极管可以用来半导体三极管可以用来_电电信号。信号。3.3.绝缘体绝缘体: :被用来被用来_带电物体。如玻璃、橡胶等。带电物体。如玻璃、橡胶等。导电导电砷化镓砷化镓二极管二极管三极管三极管单向导电单向导电放大放大隔离隔离三、新材料三、新材料1.1.超导体超导体: :(1)(1)特点特点: :电阻为电阻为_。(2)(2)应用应用:_:_大功率输电大功率输电, ,造造_、超导船等。、超导船等。2.2.纳米材料纳米材料: :合成材料的基本单元大小限制在合成材料的基本单元大小限制在_范围的范围的材料材料, ,在在_等方面表现出特殊的性能。等方面表现出特殊的性能。零零远距离远距离超导列车超导列车1 1100nm100nm力、热、声、光、电、磁力、热、声、光、电、磁【拓展延伸拓展延伸】导体和绝缘体的相互转化导体和绝缘体的相互转化导体和绝缘体的区别在于导电能力的强弱导体和绝缘体的区别在于导电能力的强弱, ,如如: :玻璃在常温下是玻璃在常温下是绝缘体绝缘体, ,但在高温加热至红炽状态后就会变成导体但在高温加热至红炽状态后就会变成导体; ;干燥的木头干燥的木头是绝缘体是绝缘体, ,但潮湿的木头就是很好的导体但潮湿的木头就是很好的导体; ;半导体的导电能力在半导体的导电能力在一定的条件下也可以发生变化。可见导体和绝缘体之间没有绝一定的条件下也可以发生变化。可见导体和绝缘体之间没有绝对的界限。对的界限。 考点考点 材料的性质及应用材料的性质及应用【典例典例】关于材料的性质及其应用关于材料的性质及其应用, ,下列说法中正确的是下列说法中正确的是( () )A.A.有的半导体对光比较敏感有的半导体对光比较敏感, ,可以用来制造热敏电阻可以用来制造热敏电阻B.B.铁的硬度比较大铁的硬度比较大, ,可以用来制造保险丝可以用来制造保险丝C.C.超导材料在很低的温度时电阻为零超导材料在很低的温度时电阻为零, ,是制作电阻的好材料是制作电阻的好材料D.D.铜的导电性较好铜的导电性较好, ,可以用来制作导线可以用来制作导线 【思路导引思路导引】分析本题的关键是分清材料的性质及应用。分析本题的关键是分清材料的性质及应用。【精讲精析精讲精析】选选D D。本题考查的是材料的性质及应用。有的半。本题考查的是材料的性质及应用。有的半导体对光比较敏感导体对光比较敏感, ,可以用来制造光敏电阻可以用来制造光敏电阻; ;铁的电阻较小铁的电阻较小, ,熔熔点较高点较高, ,不适合用来制造保险丝不适合用来制造保险丝; ;超导材料在很低的温度时电阻超导材料在很低的温度时电阻为零为零, ,是制作导线的好材料是制作导线的好材料, ,不能用来制作电阻不能用来制作电阻; ;铜的导电性较铜的导电性较好好, ,可以用来制作导线可以用来制作导线, ,故选故选D D。【方法归纳方法归纳】各种材料的利用各种材料的利用(1)(1)区分导体和绝缘体区分导体和绝缘体: :根据物体是否容易导电。根据物体是否容易导电。(2)(2)超导体电阻为零。超导体电阻为零。(3)(3)纳米材料具有尺度小纳米材料具有尺度小, ,强度和硬度大等特点。强度和硬度大等特点。 1.1.下列各组物质下列各组物质, ,全部属于导体的是全部属于导体的是( () )A.A.硬币、盐水、铅笔芯硬币、盐水、铅笔芯 B.B.橡皮、玻璃球、硬币橡皮、玻璃球、硬币C.C.玻璃球、盐水、铅笔芯玻璃球、盐水、铅笔芯 D.D.橡皮、食用油、铅笔芯橡皮、食用油、铅笔芯【解析解析】选选A A。本题考查导体和绝缘体。本题考查导体和绝缘体, ,需要记住一些常见的导需要记住一些常见的导体和绝缘体体和绝缘体, ,硬币是由金属做成的硬币是由金属做成的, ,是导体是导体; ;酸、碱、盐的水溶酸、碱、盐的水溶液是导体液是导体; ;铅笔芯的主要成份是石墨铅笔芯的主要成份是石墨, ,是导体是导体; ;橡皮、玻璃球、橡皮、玻璃球、食用油等是绝缘体。食用油等是绝缘体。2.LED2.LED灯是一种新型的高效节能光源灯是一种新型的高效节能光源, ,它的核心元件是发光二极它的核心元件是发光二极管。二极管是由下列哪种材料制成管。二极管是由下列哪种材料制成( () )A.A.陶瓷材料陶瓷材料 B.B.金属材料金属材料C.C.半导体材料半导体材料 D.D.超导材料超导材料【解析解析】选选C C。本题考查半导体材料。半导体可以制造二极管、。本题考查半导体材料。半导体可以制造二极管、三极管和集成电路等多种半导体元件。三极管和集成电路等多种半导体元件。3.3.新材料是相对于传统材料而言的新材料是相对于传统材料而言的, ,新材料的使用对推动社会新材料的使用对推动社会的进步正发挥着越来越大的作用的进步正发挥着越来越大的作用, ,下列关于新材料的描述错误下列关于新材料的描述错误的是的是( () )A.“A.“超导材料超导材料”和和“纳米材料纳米材料”都属于新材料都属于新材料B.“B.“超导材料超导材料”可以应用于任何用电器并使其效率提高可以应用于任何用电器并使其效率提高C.“C.“纳米材料纳米材料”是指材料的基本单元达到纳米量级是指材料的基本单元达到纳米量级, ,并且具有并且具有特殊性能的材料特殊性能的材料D.“D.“半导体材料半导体材料”广泛应用于手机、电视机、电脑的元件及芯广泛应用于手机、电视机、电脑的元件及芯片片【解析解析】选选B B。本题考查新材料的应用。本题考查新材料的应用。“超导材料超导材料”“”“纳米纳米材料材料”都属于新材料都属于新材料;“;“超导材料超导材料”电阻为零电阻为零, ,不适用于利用电不适用于利用电流热效应工作的电器流热效应工作的电器; ;纳米材料是指合成材料的基本单元大小纳米材料是指合成材料的基本单元大小限制在限制在1 1100 nm100 nm范围范围, ,达到纳米量级达到纳米量级, ,纳米材料在力、热、声、纳米材料在力、热、声、光等方面都具有特殊的性能光等方面都具有特殊的性能; ;手机、电视机、电脑元件及芯片手机、电视机、电脑元件及芯片都应用了半导体材料。都应用了半导体材料。4.4.小杰的哥哥买了一条领带小杰的哥哥买了一条领带, ,此领带有很强的自洁性能此领带有很强的自洁性能, ,不沾水不沾水也不沾油。由此可见也不沾油。由此可见, ,领带是利用领带是利用材料制成的。材料制成的。【解析解析】本题考查纳米材料的应用。纳米尺度的物质有很强的本题考查纳米材料的应用。纳米尺度的物质有很强的自洁性能。自洁性能。答案答案: :纳米纳米5.5.世界自然基金会倡导的世界自然基金会倡导的“地球一小时活动地球一小时活动”是通过关灯的方是通过关灯的方式减少通电式减少通电来减少消耗的电能来减少消耗的电能; ;用新型的节能用新型的节能LEDLED灯代灯代替白炽灯照明是通过减少用电器替白炽灯照明是通过减少用电器来减少消耗的电能。来减少消耗的电能。【解析解析】本题考查节约电能的措施本题考查节约电能的措施,“,“地球一小时活动地球一小时活动”是通是通过关灯的方式减少了通电时间过关灯的方式减少了通电时间, ,可以减少消耗的电能可以减少消耗的电能;LED;LED灯的灯的电功率比较小电功率比较小, ,用用LEDLED灯代替白炽灯照明灯代替白炽灯照明, ,是通过减少用电器电是通过减少用电器电功率来减少消耗的电能。功率来减少消耗的电能。答案答案: :时间电功率时间电功率