第三节 材料的开发和利用
材料科学与纳米技术：新材料的开发和应用
材料科学与纳米技术：新材料的开发和应用摘要材料科学与纳米技术是当今科学研究中最具活力和潜力的领域之一。
纳米科技的兴起为材料科学研究带来了前所未有的机遇，并推动了新型材料的开发和应用。
本文将从纳米材料的特性、制备方法以及在各个领域的应用等方面进行阐述，并展望未来材料科学与纳米技术的发展趋势。
关键词：材料科学，纳米技术，纳米材料，应用，发展趋势一、引言材料是人类社会发展和进步的物质基础，从原始社会的石器时代到现代信息时代，人类文明的每一次飞跃都与材料的革新密切相关。
进入21世纪，人类社会对材料的需求越来越高，不仅要求材料具有更高的性能，更要求材料具有更强的功能性和智能性。
而纳米科技的兴起，为材料科学研究带来了前所未有的机遇，推动了新型材料的开发和应用，也为解决人类社会面临的重大挑战提供了新的途径。
二、纳米材料的特性纳米材料是指至少在一个维度上尺寸小于100纳米的材料。
纳米尺度下，材料的物理、化学性质会发生显著变化，表现出许多传统材料所不具备的独特特性，主要体现在以下几个方面：*量子尺寸效应:当材料尺寸降至纳米尺度时，其电子能级会发生量子化，导致材料的物理性质发生显著变化，如光学性质、电学性质和磁学性质等。
*表面效应:纳米材料的表面积与体积之比远大于传统材料，导致表面原子比例大幅增加，从而使其表面活性更高，更容易发生化学反应。
*小尺寸效应:纳米材料尺寸的小巧，使其具有更高的强度、硬度和耐腐蚀性等。
*宏观量子隧道效应:纳米材料中的电子可以穿过势垒，克服传统材料中的阻碍，从而表现出更高的导电性和催化活性。
三、纳米材料的制备方法制备纳米材料的方法多种多样，主要分为物理方法和化学方法两大类。
*物理方法:主要利用物理手段将块体材料粉碎或分解成纳米尺度的颗粒，常见方法包括机械研磨法、气相沉积法、溅射法等。
*化学方法:主要利用化学反应合成纳米材料，常见方法包括溶胶-凝胶法、水热法、微乳法等。
四、纳米材料的应用纳米材料独特的性能使其在多个领域得到广泛应用，包括：1. 电子与信息技术领域*纳米电子器件:纳米材料的高导电性和高表面积使其在微电子器件、纳米开关、纳米存储器等方面具有广阔应用前景。
九年第二十章教案
2.ห้องสมุดไป่ตู้本图20－4说明了什么？
3.请同学们阅读课本P1195第1、2、3、4自然段后回答，地球上的能量归根到底来源于什么？
4.安排学生完成课本图20－8实验后，学生完成两部分的填空。
安排学生看书P196页内容，完成对能量守恒定律的归纳和总结
由比较可见，在相同条件下，绝缘体的电阻比导体的电阻大十万亿（1013）倍以上．
3．进行新课
(1)什么叫半导体？
导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，叫做半导体．
例如：锗、硅、砷化镓等．
半导体在科学技术，工农业生产和生活中有着广泛的应用．（例如：电视、半导体收音机、电子计算机等）这是什么原因呢？下面介绍它所具有的特殊的电学性能．
(2)半导体的一些电学特性
①压敏性：
②热敏性：
③光敏性，
（一）超导材料
超导材料是一种电阻为零的材料。超导材料及其应用技术被认为是21世纪具有战略意义的高新技术，将在能源、交通、信息、科学仪器、医疗装置、国防、重大科学研究装置等方面有广泛应用，而且是一种其它技术无法替代的高新技术。
超导体的最突出的性质是它们处于超导状态时，材料内部的电阻为零，电流通过时不发热，每平方毫米允许通过的电流可达到数万安培。超导体的另一性质就是将超导体放入磁场中，超导体内部产生的磁感应强度为零，具有完全的抗磁性。
学生小结
课外作业：上网或查阅有关资料了解能源的开发和利用带来的环境污染和生态破坏。
说出核裂变和核聚变的特点。
3.核能的利用有哪些优点？
（1）能量密集，运输量小
（2）地区适应性强
（3）清洁、安全
（4）铀矿在地壳中储量丰富
沪科版物理九年级第20章第三节 材料的开发和利用 教案
第二十章能源、材料与社会第三节材料的开发和利用合作共建智能应用问题2：我们周围有形形色色的材料，你能帮助大家分分类吗？小结：根据材料不同的特点，材料可分为金属、无机非金属、有机高分子材料及复合材料．问题3：人类社会的开展与人们对材料的认识、开发和利用历程小结:人类开展过程中先后经历了石器时代、青铜时代和钢铁材料时代。
问题4：处理例1和变式练习1例1：【解析】根据所出示的物品，可以从不同角度分类，如：固体还是液体，导体还是绝缘体，金属还是非金属，测量工具还是非测量工具，学惯用具不是非学惯用具等．变式练习1：金属：①④无机非金属：②③有机高分子材料：⑤⑥⑧复合材料：⑦⑨知识点2：材料的导电性问题1：实验探究：物质的导电性实验电路如下图．请考虑：〔1〕实验中你是如何确定待测材料是导体还是绝缘体的？〔2〕你能利用桌上的实验器材设计实验来证明哪些物质容易导电？小结：观察灯泡是否发光，假设发光，那么接入电路中的材料为导体，反之为绝缘体；按材料的导电性能，材料可分为三大类：〔1〕导体――容易导电的物质；〔2〕绝缘体――不容易导电的物质；〔3〕半导体――导电才能介于导体和绝缘体之间的物质．问题2：导体容易导电、绝缘体不容易导电的原因是什么？问题3：处理例2和变式练习2例2：【解析】家庭电路中常用的白炽灯泡和灯头，灯头后盖、玻璃材料的分类方法很多，可以从应用性、导电性、导热性等方面分类，只要合理即可，老师要进展鼓励性评价．让学生理解人类开展过程中先后经历的材料时代。
指导学生根据材料的特点和应用进展合理分类，同时说出分类的根据．讨论：如何检测材料的导电才能，怎样用桌上的实验器材设计并进展实验，找出容易导电和不容易导电的物体〔导体和绝缘体〕．利用学生对二极管导电性的验证〔有的说导电，有的说不导电〕说明有些材料的单向导电性〔半导体〕．阅读教材P206，交流讨论后答复．老师也可将导体范围扩展到酸、碱、盐溶液，从有无可自由挪动的电荷角度强调．老师展示各种半导体元件：半导体二极管、光电二极管、热敏电阻、。
《第二十章第三节材料的开发和利用》作业设计方案-初中沪科版九年级全一册
《材料的开发和利用》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本作业旨在加深学生对材料开发利用的理解，掌握基本的物理原理和实验技能，能够理解不同材料的基本特性和应用，培养学生观察、思考和解决问题的能力。
二、作业内容1. 理论学习：学生需预习《材料的开发和利用》的课程内容，包括材料的基本概念、分类、性能及其应用等。
重点掌握不同材料的特点和开发利用的物理原理。
2. 实验操作：进行简单的材料实验，如金属的导电性实验、塑料的耐热性实验等。
学生需按照实验步骤操作，并记录实验数据和现象。
3. 案例分析：选择生活中常见的材料，如玻璃、陶瓷、塑料等，分析其开发利用的历史和现状，以及在日常生活中的应用和影响。
4. 创意设计：结合所学知识，设计一种新型材料或改进现有材料的方法，并撰写设计报告，包括设计思路、材料选择、实验步骤和预期效果等。
三、作业要求1. 理论学习部分：学生需认真预习课程内容，理解并掌握材料的基本概念和物理原理。
2. 实验操作部分：学生需按照实验步骤进行操作，确保实验数据的准确性和可靠性。
实验过程中要注意安全，遵守实验室规定。
3. 案例分析部分：学生需选择具体的材料进行深入分析，并查阅相关资料，确保分析的准确性和完整性。
4. 创意设计部分：设计报告需具有创新性、实用性和可行性。
设计思路要清晰，材料选择要合理，实验步骤要详细，预期效果要明确。
四、作业评价1. 教师根据学生的理论学习情况，对预习内容进行评估和反馈。
2. 实验操作部分，教师根据学生的实验数据、操作过程和实验报告进行评价。
3. 案例分析部分，教师根据学生的分析深度、准确性和完整性进行评价。
4. 创意设计部分，教师根据设计的创新性、实用性和可行性进行评价，并给予指导和建议。
五、作业反馈1. 教师对学生的作业进行逐一评价，给出详细的反馈意见和建议。
2. 对于优秀作业，教师将在课堂上进行展示和表扬，激励学生继续努力。
3. 对于存在问题的作业，教师将与学生进行个别沟通，指导其改正和完善。
沪科版-物理-九年级下册课后练习第20章第三节材料的开发和利用
第三节材料的开发和利用知识要点基础练知识点1材料的导电性1.石墨、橡胶、空气、盐的水溶液等几种物质中,属于绝缘体的有橡胶、空气;属于导体的有石墨、盐的水溶液。
2.太阳能LED照明路灯环保节能,LED是一种发光二极管,它的主要制作材料是半导体(选填“绝缘体”“半导体”或“超导体”)。
3.用一个物体将如图所示电路中a和b两点连接起来,可以使小灯泡发光,下列物体中最合适的是(A)A.铁钉B.木筷子C.橡皮擦D.塑料管子4.下列关于材料的导电性能及其应用的说法错误的是(A)A.绝缘体不易导电,是因为绝缘体内部几乎没有电荷B.生活中通常用铜、铝做电线的线芯,是因为它们的导电性能好C.半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间,可以制作二极管、三极管等D.材料的导电性能是由材料内部电子的运动状况决定的知识点2开发新材料5.超导材料是一种电阻为零的超级导体。
若利用超导材料来制成白炽灯的灯丝,则通电后灯泡将不发光(选填“较暗”“较亮”或“不发光”)。
6.科学技术的发展不仅方便了人们的生活,也使人们的一些梦想变成了现实。
像计算机芯片体积的大幅度减少就得益于纳米材料(选填“超导材料”“纳米材料”或“半导体材料”)的出现。
7.下列关于超导材料的说法中正确的是(B)A.超导材料的电阻与温度无关B.超导材料可用来制作输电线C.超导材料可用来制作电热丝D.超导材料可用来制作滑动变阻器的电阻丝8.下列关于纳米的叙述错误的是(B)A.纳米是一个长度单位,符号是nmB.所有的高科技产品都与纳米技术有关C.人们在纳米尺度内发现很多新的现象,给技术带来很多新进展D.纳米技术是现代科学技术的前沿,我国在这方面的研究具有世界先进水平综合能力提升练9.如图甲所示,把玻璃珠接入电路中,闭合开关,灯不亮,说明玻璃是绝缘体;现给玻璃珠加热,如图乙所示,当玻璃珠加热到红炽状态时,发现灯发光了,说明玻璃在红炽状态下会变成导体(均选填“导体”或“绝缘体”)。
物理九年级全册第二十章能源材料与社会第三节材料的开发和利用作业设计沪科版
第三节材料的开发和利用一、单选题1.下面几种关于导体与绝缘体的说法中正确的是（）A. 绝缘体没有电子所以不能导电B. 导体内的电荷都会发生移动，所以导体能够导电C. 导体能导电，都是靠自由电子的移动D. 绝缘体不能导电，因为它几乎没有自由电荷2.“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进步正在发挥着越来越大的作用，下列关于“新材料”描述不正确的是（）A. “超导材料”属于新材料B. “超导材料”可以应用于电饭锅并使其效率提高C. “半导体材料”的导电性会受温度、光照、杂质等外界因素的影响D. “半导体材料”广泛应用于手机、电视机、电脑的元件及芯片3.超导是指电阻为零的现象，目前发现某些物质在温度降到足够低时会出现超导现象．如果研制出常温下的超导材料，你认为它最适合用来制作（）A. 输电导线B. 电炉丝C. 白炽灯丝D. 保险丝4.LED灯带在装饰材料中被广泛应用．芳芳同学在研究其内部结构时发现，灯带中的LED灯串联后经电流适配器接入照明电路，如图所示．她取下一只LED灯接在电池两端，灯不亮，对调电池正负极后灯亮了，但用手触摸几乎不发热．以下推断符合上述事实的是( )A. 一只LED正常工作的电压是220VB. 灯带中一只LED 灯断路后其它灯还亮C. LED灯工作时主要是将电能转化为内能D. LED灯具有单向导电性5.当温度降低到很低时，某些金属的电阻会突然消失，这种现象称为超导现象，假如所有导体都没有了电阻，当用电器通电时，下列说法正确的是（）A. 白炽灯仍能发光B. 电动机仍能转动C. 电饭锅仍能煮饭 D. 电熨斗仍能熨衣服6.若常温下的超导体研制成功，则它将适合于做（）A. 保险丝B. 输电线C. 电炉丝D. 滑动变阻器的线圈7.超导是科学世界中最奇妙的现象之一，超导态中材料电阻为零．当超导体处于超导态时，下列科学原理、定律、应用对超导体仍适用的是（）A. 电磁铁B. 短路时保险丝熔断C. 欧姆定律 D. 焦耳定律8.①铅笔芯、②金属刀片、③塑料三角尺、④大头针、⑤橡皮，其中属于导体的有（）A. ①②③B. ①②④C. ①②⑤ D. ②④⑤9.目前，科学家已经开发出一些“高温”的超导材料，在100K（﹣173.15℃）左右电阻就能降为零．利用超导材料可以制成（）A. 加热器的发热体B. 具有单向导电性的二极管C. 输送电能的输电线D. 能放大电信号的三极管10.超市使用的条形码识别仪的光敏二极管主要材料（）A. 导体B. 半导体C. 绝缘体 D. 超导体二、填空题11.超导体的应用有十分诱人的前景．假如有一天，科学家研制出室温下的超导材料，那么下面哪一个用电器的效率可大大提高？________ A．白炽灯 B 电风扇 C 电水壶 D 电饭锅理由：________．12. 1911年，荷兰物理学家昂内斯发现，当水银的温度下降到﹣269℃时，其电阻就会完全消失，这种现象叫做“超导现象”，人们把具有这种现象的物体叫做超导体．在超导状态下，导体的电阻R=________Ω，如果利用超导线进行远距离输电，导线________ （填“会”或“不会”）发热．2009年10月10日，美国科学家合成物（Tl4Ba）Ba2Ca2Cu7O13+，将超导温度提高到负19℃，对于推广超导的实际应用具有极大的意义．目前主要应用在医学中的核磁共振和磁悬浮列车．13.如图所示，是发光二极管的示意图．当电流从较长的接线脚流入时，发光二极管中有电流通过，使其发光；如果电流从较短接线脚流入，电路处于________（选填“短路”或“开路”）状态，这说明发光二极管具有________导电性．14.纳米材料具有广泛的应用，纳米铜在室温下可以拉长达50多倍而不出现裂纹，所以它具有________性，用纳米陶瓷粉制成的陶瓷，坚硬，“不怕火”，所以硬度________、熔点________．15.有些元素如硅、锗等的导电性能介于金属和非金属之间，常称作半导体材料，其导电能力比铜、铁等金属的要________ （选填“强”或“弱”）．某些物质在温度很低时，电阻变为零，这就是超导现象．如果能制造出常温下的超导体，它可以在下列哪种情境中得到应用________ （选填序号）．①用作电吹风的电热丝②用作白炽灯的灯丝③用作输电线缆．三、解答题16.如果我们找到了在常温下具有超导特性的导体，设想，我们现在的生活将会发生什么变化？17.超导体是指科学实验中，当导体在很低的温度时（约在负100℃﹣负200℃），导体的电阻变为零．这时电灯能否工作？电饭锅能否工作？四、综合题18.1911年，荷兰科学家卡末林﹣昂内斯（Heike Kam erlingh﹣Onnes）用液氦冷却汞，当温度下降到4.2K （零下268.95℃）时，水银的电阻完全消失．当温度降低到足够低时，有些材料的电阻变为零，这即为超导现象．1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质﹣完全抗磁性，也称迈斯纳效应．完全抗磁性是指磁场中的金属处于超导状态时，体内的磁感应强度为零的现象．迈斯纳效应使人们可以用此原理制造超导列车和超导船，由于这些交通工具将在悬浮无摩擦状态下运行，这将大大提高它们的速度和安静性，并有效减少机械磨损．另外利用超导悬浮还可制造无磨损轴承，将轴承转速提高到每分钟10万转以上．发生超导现象时的温度称为临界温度．2014年12月，我国科学家发现了一种新的铁基超导材料锂铁氢氧铁硒化合物，其超导转变温度高达40K（零下233.15摄氏度）以上，这是世界上首次利用水热法发现铁硒类新型高温超导材料，堪称铁基超导研究的重大进展，为相关体系新超导体的探索提供了新的研究思路．同时，为探索铁基高温超导的内在物理机制提供了理想的材料体系．根据材料请回答下列问题（1）当温度降低到足够低时，有些材料的________ 变为零，这即为超导现象（2）荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质________ 也称迈斯纳效应．把一块磁铁放在超导盘上方，超导盘磁化的方向与磁铁磁场的方向________ （填相同、相反），磁铁受到向上排斥力，就可悬浮在空中．（3）若常温下超导体研制成功，则超导体适合做________A．电炉丝 B．输电线 C．滑动变阻器的线圈 D．电动机线圈．19.阅读以下材料，回答相关问题超导磁流体推进器磁流体推进器（英语：Magnetohydrodynamic Drive，MHD）是贯通海水的通道内建有一个磁场，这个磁场能对导电的海水产生电磁力作用，使之在通道内运动，若运动方向指向船尾，则反作用力便会推动船舶前进．而采用超导磁体作为磁场来源，则称为超导磁流体推进器．磁流体推进器由磁体、电极和通道三部分构成，其推进过程可以借助物理学中的“磁场对通电直导线的作用”这一现象解释．超导电磁流体推进是把电能直接转换成流体动能，以喷射推进取代传统螺旋桨推进的新技术，它具有低噪音和安全性等特点，在特殊船舶推进应用中具有重大价值．中科院从1996年开始超导磁流体推进技术的研究，研制成功世界上第一艘超导螺旋式电磁流体推进实验船．请回答下列问题：（1）磁流体推进器由________、电极和通道三部分构成（2）导电的海水在通道内流动时，船前进的方向如图2所示，此时海水受到向________的电磁力．（选填“左”或“右”）（3）导电的海水在通道内流动时，获得的动能是由________能转化成的．答案解析部分一、单选题1.【答案】C【解析】A、绝缘体内部有电子，只是自由电子很少，所以不容易导电，故A不符合题意；B和C、导体能导电是由于导体内部大量自由移动的电子形成的，故B不符合题意，C符合题意；D、绝缘体不能导电，因为它几乎没有自由电子，故D不符合题意；故答案为：C.【分析】导体导电实质是导体中有可以自由移动的电荷，绝缘体不导电的实质是里面几乎没有刻意自由移动的电子.2.【答案】B【解析】A、“超导材料”属于新材料，故A说法正确；B、超导体是零电阻，所有利用电流热效应工作的电器设备都不能用超导材料制作，所以超导体不能应用在电饭锅上，故B说法不正确；C、半导体的导电性能受温度、光照、杂质等外界因素的影响远比导体、绝缘体大得多，压敏电阻和光敏电阻就是利用半导体这一特性制成的．故C说法正确；D、手机、电视机、电脑的元件及芯片都应用了“半导体材料”，故D说法正确．故选B．【分析】（1）新材料包括：“超导材料”、“半导体材料”和“纳米材料”等．（2）超导是超导电性的简称，它是指金属、合金或其它材料在温度降到足够低时电阻变为零，电流通过时不会有任何损失的性质．（3）半导体的导电性能受温度、杂质、光照等因素的影响很大，半导体在各种电器上有着广泛的应用，3.【答案】A【解析】A、用超导体做输电导线，可以减小由电能到内能的损耗，提高传输效率，故A符合题意； B、电炉丝需要将电能转化为内能，电阻为0无法将电能转化为内能，故B不符合题意；C、灯丝必须在白炽状态下才能正常发光，电阻为0无法将电能转化为内能，无法放热，故C不符合题意D、保险丝利用的是电流的热效应，当电流过大时，自动熔断来保护电路的．电阻为0无法将电能转化为内能，无法熔断，故D不符合题意．故选：A．【分析】超导现象是电阻为零的现象，所有利用电流热效应工作的电器设备都不能用超导材料制作，超导体适合制作输电导线和电动机线圈等．4.【答案】D【解析】A.LED灯是串联后通过电源适配器接入照明电路的，所以一只LED灯的工作电压小于家庭电路电压，小于220V，A项错误；B.因为灯带中的LED灯是串联的，所以灯带中一只LED灯断路后其它灯也不能工作，B项错误；C.由于用手试摸，点亮的灯几乎不发热，说明电能几乎没有转化成内能，绝大部分都转化成了光能，C项错误；D.取下一只LED灯接在电池两端，灯不亮，对调电池正负极后灯亮了，说明LED灯具有单向导电性，D项正确．【分析】照明电路的电压是220V，灯带中的LED灯是串联后接入电路的，所以一只LED灯的工作电压小于220V；串联电路，电流只有一条路径，各元件相互影响.5.【答案】B【解析】超导现象是指电阻为零，假如所有导体都没有了电阻，当用电器通电时用电流的热效应工作的用电器，都不能工作，ACD都是靠电流的热效应工作的，故ACD错误．可以做远距离输电的导线和电动机的线圈．故选B．【分析】要解答本题需掌握：超导现象，以及超导体可以用在不用电流的热效应工作的用电器上．6.【答案】B【解析】保险丝是利用熔点低、电阻率大的铅锑合金材料来做的；电炉丝是用电阻率大、熔点高的材料做；滑动变阻器是利用电阻率大的材料来做，以上三种元件若没有电阻则保险丝在电流过大时是不会熔断，电炉丝不发热，变阻器没有电阻．而输电线可以用超导体来做，这样可以减少输电线路上电能的损失．故选B．【分析】要解答本题需掌握：超导体是零电阻，所有利用电流热效应工作的电器设备都不能用超导材料制作．7.【答案】A【解析】假如常温下就能使用超导体，适合制作人们不需要电热的地方，如：输电导线、电磁铁、电动机和发电机线圈等，保险丝、欧姆定律、焦耳定律都是用电流的热效应工作的，电阻为零无法将电能转化为内能，因此不能用超导体制作．故选：A．【分析】本题考查超导现象的应用，生活中不需要电热的地方可以用超导材料，而需要电热的地方不能用超导材料．8.【答案】B【解析】容易导电的物体叫导体，常见的导体有铅笔芯、金属等；不容易导电的物体叫绝缘体，常见的绝缘体包括：玻璃、陶瓷、橡胶、塑料等.①铅笔芯、②金属刀片、③塑料三角尺、④大头针、⑤橡皮，这六种物质中属于导体的是：①铅笔芯、②金属刀片、④大头针．故答案为：B．【分析】容易导电的物体叫导体，不容易导电的物体叫绝缘体，根据所列物体是否容易导电分析解答. 9.【答案】C【解析】A、加热器的发热体是利用电流的热效应工作的，超导材料因为没有电阻，所以不会发热，不能做电热丝，故A错误；BD、二极管和三极管是由半导体材料制成的，故BD错误；C、在超导状态下，导体的电阻R=0Ω，如果利用超导线进行远距离输电，根据焦耳定律可知导线不会发热，因此利用超导材料可以制成输电线，故C正确．故选C．【分析】（1）超导现象是指当温度降到某一值时，导体的电阻会完全消失，即为零电阻；（2）由于超导体的电阻为零，电流流过超导体时，导体不会发热，不会由于焦耳热而损失电能，只要不是靠电流的热效应工作的用电器，都可以用超导体制作．10.【答案】B【解析】当光照发生变化时，由半导体材料做成的光敏电阻的阻值可发生变化，则可以感知条形码；而其他材料都不具有此种性质．故选B．【分析】解答本题应掌握：半导体的应用，光敏二极管的主要材料是半导体材料．二、填空题11.【答案】B；超导体的电阻为零，用超导材料传做电动机的线圈可以减少电能损耗【解析】假如科学家已研制出常温下就能使用的超导体，超导材料的特点就是在温度很低时电阻为零．当电阻为零时用超导材料做电动机线圈可以减少电能损耗，也可用作输电导线等．所有利用电流热效应工作的电阻都不能用超导体制作．A、C、D中都是利用电流热效应工作的，B电风扇中有线圈，若用超导体来做可减少电能的损耗，故B正确．故答案为：B；超导体的电阻为零，用超导材料做电动机的线圈可以减少电能损耗．【分析】超导现象是电阻为零的现象，超导体适合制作输电导线和电动机线圈等．12.【答案】0；不会【解析】在超导状态下，导体的电阻R=0Ω，如果利用超导线进行远距离输电，根据焦耳定律可知导线不会发热．故答案为：0；不会．【分析】（1）超导现象是指当温度降到某一值时，导体的电阻会完全消失，即为零电阻；（2）由于超导体的电阻为零，电流流过超导体时，导体不会发热，不会由于焦耳热而损失电能，只要不是靠电流的热效应工作的用电器，都可以用超导体制作．13.【答案】开路；单向【解析】在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出．如图当电流从较长的接线脚流入时，发光二极管中有电流通过，使其发光；如果电流从较短接线脚流入，二极管将不发光，处于断路状态．说明二极管的单向导电性．故答案为：开路；单向．【分析】发光二极管只允许电流从二极管的正极流入，负极流出．如果反向，二极管将不亮．14.【答案】延展；大；高【解析】纳米材料具有广泛的应用，纳米铜在室温下可以拉长达50多倍而不出现裂纹，所以它具有延展性，用纳米陶瓷粉制成的陶瓷，坚硬，“不怕火”，所以硬度大熔点高．故答案为：延展；大；高．【分析】1克直径为100纳米的颗粒表面积总和可高达100平方米所以它具有很强的延展性；一些高分子材料加纳米材料制成的刀具比金钢石制品还要坚硬，而且具有很高的熔点；利用这些特性，可以高效率地将太阳能转变为热能、电能．15.【答案】弱；③【解析】（1）半导体的导电能力比金属导体的导电能力弱．（2）超导体电阻是零，所以超导体不会将电能转化成内能，不会放热．利用电流热效应工作的电器设备都不能用超导材料制作．正因为超导体无法将电能转化为内能，所以用于发电、做输送电力的线路是非常好的材料，可以大大降低电能的损耗．故答案为：弱；③．【分析】（1）容易导电的物体叫导体，不容易导电的物体叫绝缘体，导电性能介于导体与绝缘体之间的叫半导体．（2）超导体的电阻为零，利用电流热效应工作的电器设备都不能用超导材料制作，但可用于发电、做输送电力的线路．三、解答题16.【答案】有电流流过超导体时，不会产生热量，当人们不需要电热时，可以使用这种超导体．故参考答案为：用超导材料制成输电线，导线不会因为发热而损耗电能；我们不必再用高压输电，同时输电线也不必像现在这样粗．（其他合理即可）【解析】【分析】有些材料在温度降低到一定程度时，其电阻会变成零，这种材料叫超导材料．电流流过超导体时不会发热．17.【答案】答：导体若没有了电阻，就不能产生热量，所以利用电流热效应工作的用电器将不能工作，不是利用电流热效应工作的用电器能工作．白炽灯和电饭锅都是利用电流热效应工作的，所以都不能正常工作．【解析】【分析】根据超导体电阻为零的特点可知，超导体通电不能产生热量，然后分析用电器，哪些是利用电流的热效应工作的，则那些用电器就不能正常使用．四、综合题18.【答案】（1）电阻（2）完全抗磁性；相反（3）BD【解析】（1）当温度降低到足够低时，有些材料的电阻变为零，这即为超导现象．（2）荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质完全抗磁性，也称迈斯纳效应；同名磁极相互排斥，把一块磁铁放在超导盘上方，超导盘磁化的方向与磁铁磁场的方向相反时，磁铁受到向上排斥力，就可悬浮在空中；（3）电炉丝、滑动变阻器的线圈都是利用电流的热效应工作的，如果导体没有电阻，通电时，电炉丝不中考2020会产生电热，滑动变阻器不能分压；导体有电阻时，输电线会产生热量，把部分电能转化为内能浪费掉；如果没有电阻，输电线不会产生热量，不需要浪费电能；导体有电阻时，电动机工作过程中把电能转化为机械能和内能，假设导体没有电阻，当电动机通电时，电动机不会产生电热，电能全部转化为机械能，效率更高更好．所以超导体适合做输电线和电动机线圈．故答案为：（1）电阻；（2）完全抗磁性；相反；（3）BD．【分析】（1）根据资料中的信息解答；（2）同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；（3）假设导体没有电阻，当用电器通电时，用电器不会产生电热，利用电流的热效应工作的家用电器将不能工作．19.【答案】（1）磁体（2）右（3）电【解析】（1）由文中的内容可知：磁流体推进器由磁体、电极和通道三部分构成；（2）由题可知，磁场能对导电的海水产生电磁力作用，使之在通道内运动，若运动方向指向船尾，则反作用力便会推动船舶前进；由图可知，船向左运动，则反作用力向左才能推动船舶前进，所以海水受到向右的电磁力；（3）磁场能对导电的海水产生电磁力作用，导电的海水在通道内流动时，获得的动能是由磁场能转化成的．故答案为：（1）磁体；（2）右；（3）电．【分析】（1）磁流体推进器由磁体、电极和通道三部分构成；（2）根据力的相互性分析；（3）磁场能对导电的海水产生电磁力作用．。
《让信息“飞”起来》教案(公开课)2022年精品
第二节让信息“飞〞起来教学目标知识与技能1.了解电磁波在信息传递中的作用。
2.知道波长、频率和波速的关系，可以进行简单的计算。
3.知道光是电磁波，记住电磁波在真空中的传播速度。
教学重点：1.知道波长、频率和波速的关系，可以进行简单的计算。
2.知道光是电磁波，记住电磁波在真空中的传播速度。
教学难点：知道波长、频率和波速的关系，可以进行简单的计算。
教具准备收音机、电源、开关、导线、课件等。
教学过程一、情境引入飞机上的飞行员与地面指挥员的对话不用电线；我们每天听收音机或看电视，也没有电线直接通向电台或电视台。
可见，这些都不是用电线来传播电信号的，我们称作“无线电通信〞。
那么，无线电通信是怎样传输信号的呢？信息是怎样“飞〞起来的呢？今天我们就来学习这方面的简单知识。
二、新课教学探究点一电磁涉及其应用学生自学课本电磁波的内容。
1.提出问题：生活中，你知道有哪些电磁波？〔建议在图库里找此图〕结论：r射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波都是电磁波。
2.你知道电磁波有哪些应用吗？应用：医生用r射线做脑手术；用X光片判断是否骨折；电视机、空调等设备的遥控器都是红外遥控。
探究点二波的类型1.所有的波都具有波速、波长和频率，电磁波也一样。
什么是电磁波的波速、波长和频率呢？学生自学课本，进行总结。
波速〔c〕：波传播的快慢叫波速。
电磁波传播的速度等于光速，即c=3×108m/s。
波长〔〕：相邻两个波峰〔或波谷〕间的距离〔如下列图〕。
波长的单位是米〔m〕。
频率〔〕：单位时间内振动的次数。
频率的单位有赫〔Hz〕、千赫〔kHz〕、兆赫〔MHz〕。
换算关系：1 kHz=103 Hz；1 MHz= 103kHz= 106Hz。
探究点三波长、波速与频率的关系波速=波长×频率；数学表达式：。
说明：电磁波的波速一定〔在同种介质中〕，所以电磁波的波长和频率成反比。
在真空中，电磁波的波速一定，所以电磁波的波长和频率成反比。
20.3材料的开发和利用教案2023-2024学年沪科版九年级物理全一册
教案：20.3 材料的开发和利用一、教学内容本节课的教学内容来自沪科版九年级物理全一册，第20章第3节“材料的开发和利用”。
本节课的主要内容有：1. 了解不同材料的性质和特点；2. 掌握材料的分类和命名方法；3. 学会根据实际需要选择合适的材料；4. 探究材料的开发和利用方法。
二、教学目标1. 了解不同材料的性质和特点，能正确分类和命名材料；2. 学会根据实际需要选择合适的材料，提高生活和学习中的实际操作能力；3. 培养学生的探究能力和团队协作精神，学会与人沟通交流。
三、教学难点与重点1. 教学难点：材料分类和命名方法，材料的开发和利用方法；2. 教学重点：了解不同材料的性质和特点，学会选择合适的材料。
四、教具与学具准备1. 教具：多媒体课件、实物模型、样品材料；2. 学具：笔记本、彩色笔、学习资料。
五、教学过程1. 实践情景引入：展示一些日常生活中的物品，如塑料瓶、金属勺、纸张等，让学生观察并思考这些物品由什么材料制成，有什么特点。
2. 知识讲解：介绍不同材料的性质和特点，如塑料的耐腐蚀性、金属的导电性、纸张的轻便性等。
讲解材料的分类和命名方法，如有机材料、无机材料、金属材料、非金属材料等。
4. 随堂练习：让学生分组讨论，每组设计一个实验，探究材料的开发和利用。
如：用废旧物品制作一个有用的物品，如简易笔筒、花瓶等。
六、板书设计1. 材料的性质和特点；2. 材料的分类和命名；3. 材料的开发和利用方法。
七、作业设计1. 列举几种常见的材料，并说明它们的性质和特点；2. 根据实际需要，选择合适的材料制作一个物品，并说明选材理由；八、课后反思及拓展延伸1. 课后反思：本节课的教学效果如何，学生是否能掌握材料的性质和特点，是否能正确分类和命名材料，是否能运用所学知识解决实际问题；2. 拓展延伸：让学生调查生活中材料的利用情况，了解材料的回收和再利用现状，思考如何提高材料的利用率，减少环境污染。
重点和难点解析一、材料分类和命名方法1. 材料的分类材料可以根据其组成和性质分为若干大类，常见的分类方法包括：无机材料：如金属、陶瓷、玻璃等，通常具有较高的硬度和耐热性。
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材料与社会
冰箱 彩电 洗衣机
景泰蓝
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
弹性材料制造 的发条用来储 存时钟运转所 需要的能量
硬度
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。
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
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、 集成块等 半导体的材料：硅、锗、砷化镓等
实验探究：发光二极管的独特功能
实物图 发 光 二 极 管
内部有大量半导体元件 构成的电路
机器人
金属 无机非金属 复合材料 天然
有机高分子材料 人工合成
玻璃、陶瓷 无机非金属 铁的利用
1、下列材料中没有延展性的是（ C D ） A、金箔B、银钉C、陶瓷D、玻璃 2、下列不属于有机高分子材料的是（ C ） A、皮革B、塑料C、陶瓷D、橡胶 3、下列一组属于无机非金属材料的是（ C ） A、金、金刚石 B、皮革、金刚石 C、二氧化硅、金刚石 D、合成橡胶、金刚石
我国出土的铁制工具。
传统拉索桥
现代拉索桥
美国金门大桥
信阳狮河大桥
南昌赣江八一大桥
周口沙河大桥
材料的发展及大量使用也带来了不少的资 源和环境问题。 材料的发展给我们带来了哪些问题 1、白色污染 2、固体废弃物的污染 3、电子产品的污染等
材料的导电性
根据材料的导电性能：材料可分为
铅笔的硬度不同，划痕不一样
延 展 性
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。
三、材料与社会发展
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。
操作
现象结论二极 A接源自B接 管发 负 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
探究：光敏电阻的独特功能
实物图
操作 1，光 敏电阻 接入电 路 2，再 用手指 捏住光 敏电阻
光 敏 电 阻
现 结论 象 二 极 光敏 管 电阻 发 光 的阻 值随 二 光照 极 强度 管 而改 变 变。 暗
探究：热敏电阻的独特功能
实物图
操作
现 象 灯 不 亮
结论
1，热敏 电阻接 入电路 热 敏 电 阻
2，再用 烛焰加 热
灯 亮
热敏 电阻 的阻 值随 温度 改变 而改 变。
太阳能电池原理 当光照到某些半导体时，半导体内将会产生电流．太阳 能电池就根据这个原理制成的．
最新的微处理器 奔腾双核酷睿处理器 无人探测器