专题十六 信息、材料、能源和可持续发展(讲解部分)

1

纳米材料具有优良的光 力 热 磁 等性质 应用前景极为广泛

息

专题十六 信息、材料、能源和可持续发展 １６６

７８ ５ 年中考 ３ 年模拟

信息与信息传播 

知识结构 信息是各种事物发出的① 有意义 的消息，② 语言 、③ 符号 、④ 图像 是人类特有的三种信息 在人类历史上，信息和信息传播活动经历五次巨大变革：语言的诞生、⑤ 文字的诞生 、⑥ 印刷术的诞生 、 ⑦ 电磁波的应用 和计算机与网络技术的应用

 

电磁波是在空间传播的周期性变化的⑧ 电磁场

 ⑨ 麦克斯韦 首先建立了电磁场理论，并预言了电磁波的存在。 ⑩ 赫兹 第一次用实验证实了电磁波的存在

信 电磁波在真空中的传播速度是 ３×１０８ ｍ ／ ｓ。 光波属于 电磁波

的

电磁波

电磁波谱：γ 射线、Ｘ 射线、紫外线、可见光、 红外线 、无线电波

传 电磁波的特性：（ １） 电磁波能在 真空 中传播。

递



 





微波通信

卫星通信

（ ２） 金属容器能 屏蔽 电磁波。 （ ３） 电磁波也存在着一定的危害——— 电磁污染

现代通信光纤通信 网络通信

物理性质：导热性、导电性、磁性、密度、 比热容 、弹性、硬度、延展性等  

导体： 容易导电 的物体

  



定义：介于导体和 绝缘 体之间的物体



 特性：热敏特性、 光 敏特性、压敏特性等

 半导体：

二极管：具有 单向 导电性 

 应用

 

  

三极管：用来 放大 电信号

新 

绝缘体：不容易 导电 的物体

材导电性



（ １） 超导现象：一些金属或合金，当温度降至某一温度时，电阻突然变为 零 的现象称为超导现象

料 

 

超导材料（ ２） 定义：能够发生 超导 现象的物质

   



（ ３） 超导临界温度：物质的电阻变为 零 时的温度

 新材料

（ ４） 应用前景：超导磁悬浮、 超导输电

  （ １） 统指制成材料的基本单元大小限制在 １ ～ １００ ｎｍ 范围的材料

 纳米材料 （ ２） 、 、 、 ，

材料的开发和利用：材料的发展对人类社会的发展起了促进作用，是科技发展的物质基础，但同时也会造成浪费和环境污染

 2 

源

专题十六 信息、材料、能源和可持续发展 ７９ 多种形式的能量：机械能、内能、 电 能、光能、声能、磁能、化学能、核能等 能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式 转化 为另一种形式或者从一个物体 转移 能量的转到另一个物体，而能的总量保持不变

化与守恒能量转移

概念：能量从一个物体 传递 给另一个物体的过程 ←

  特征：能量的种类和特点保持 不变 —具有方向性

 能量转化

定义：能量由一种形式 转化 为另一种形式的过程 ←

 

特征：转化前后能量的形式 不同

 

自然界存在多种能为人类提供生活、生产所需能量的能源

能 

获取方式：一次能源、 二次 能源

与 能源与社会

分是否可再生：可再生能源、 不可再生 能源

可 类开发早晚： 常规能源 、新能源

持  

续  

发

能源与环境

使用情况：清洁能源、 非清洁能源

展能源的开

发和利用



核能

产生：由于 原子核 内部的变化而释放出来的能量

  核反应： 核裂变 ； 核聚变

 太阳能

利用： 光电 转换； 光热 转换；光化转换

开发新能源





风能

地热能

潮汐能

优点：分布广阔、无须开采、无污染、取之不尽、用之不竭 缺点：太阳能

功率变化大，不稳定；转换效率 低 ；转换系统造价过高

考点一 信息的传递 电磁波

考点清单 续表

考点二 新材料 材料的一些物理性质对比 概念描述 举例

导热性 表示 材 料 导 热 能 力 的强弱 各种金属有较强的导热能力

导电性 表示 材 料 导 电 能 力 的强弱 导体、半导体、绝缘体

磁性 表示 材 料 具 有 吸 引 铁、钴、镍等物质的性质 条形磁铁

弹性 表示材料受力后会发生形变，除去外力后材料又会自动恢复原状

发生形变的弹簧、 橡

胶等

硬度 表示材料的坚硬程度 金刚石最硬 延展性 材料具有被拉伸而不易断裂的性质 金属有较强的延展性

用途 γ 射线 医生用 γ 射线做手术 Ｘ 射线 用 Ｘ 光片判断是否骨折 红外线 电视机、空调等设备的遥控器都是红外遥控

无线电波 微波在通信领域大显身手 无线电广播、电视、雷达

产生 当导体中的电流迅速变化时，导体就会向周围空间发射电磁波

电磁波谱 γ 射线、Χ 射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波

传播 电磁波可以在真空中传播 电磁波在空间向各个方向传播 光属于电磁波，电磁波在真空中的传播速度跟光在真空中的传播速度一样

波的特征 波速 波传播的快慢称为波速， 电磁波在真空中的速度用 ｃ 来表示，ｃ ＝ ３．０×１０８ ｍ ／ ｓ，在空气中的波速近似等于真空中的波速

波长 相邻两个波峰（ 或波谷） 间的距离， 用字母 λ 表示，单位是米（ ｍ） 。 如图所示

频率 表示单位时间内振动的次数，用字母 ｆ 表示， 其单 位 是 赫 兹 （ Ｈｚ ） ， 常 用 单 位 还 有 千 赫 （ ｋＨｚ） 和兆赫（ ＭＨｚ ） ， 换算关系为： １ ｋＨｚ ＝ １０３ Ｈｚ，１ ＭＨｚ ＝ １０３ ｋＨｚ ＝ １０６ Ｈｚ

波速、波长和频率的关系 波速 ｃ 等于波长 λ 和频率 ｆ 的乘积，即：ｃ ＝ λｆ 3

８０ ５ 年中考 ３ 年模拟

考点三 能源与可持续发展 自然界的能源分类 分类标准 分类 说明 实例

获取方式 一次能源 可以直接从自然界获取的能源

煤、石油、 天然气、 太

阳能、 风能、 水能、 地热能、核能、潮汐能等 二次能源 必须消耗一次能源才能获得的能源 电能、沼气等 是否可再生 可再生能源 可以从自然界源源不断地得到的能源 太阳能、风能、水能等 不 可 再生能源 一旦消耗就很难再生的能源 煤、石油、天然气等 光纤通信 无线电通信 传输载体 以激光为信息载体， 利 用 光 纤 为 信 息通道 以无 线 电 波 为 信 息载体 信息的容量 容量大 容量小 传输信息的质量 抗干扰能力强，信号衰减小 抗干扰能力弱，信号衰减大 信号的处理方式 信息→ 电信号→ 光 传输 信号 → 光信号→ 电信号→信息 信息→电信号→无线 传输 电波 →无线电波→ 电信号→信息 材料与能源 “ 新材料” 的发现和使用伴随着人类的文明进程。 陶器作为人造材料结束了人类的石器时代，使人类从蒙昧时代进入野蛮时代。 在这个“ 野蛮” 时代，人类“ 发明” 了青铜。 青铜制造的农具促进了农业发展，而青铜制造的兵器把人类带进了冷兵器时代。 铁器的发明又把人类文明向前推进。 至今，钢铁产量仍是衡量一个国家工业化水平和国防实力的标志之一。 材料还深刻地影响着人类的生产生活方式。 从无机材料到有机材料，人类文明又有了一次大的飞跃。 橡胶、塑料、纤维三大合成材料的不断创新与发展，使人类对皮革、木材、棉花和丝 绸等自然材料的依赖性大大降低。 在一些领域里，三大合成材料部分或大部分替代了金属、木材、石材等。 铝及合金的使用， 使航空航天业得到空前发展，反过来又带动了材料科学的发展。硅等半导体材料为信息化提供了有力支撑，人类传递、储存信息的方式日新月异。 科学家利用超材料正将“ 隐身衣” 变为现实。超材料产品还可以加速信息传输和降低能耗、大幅度提高太阳能的利用效率，等等。 而纳米科技和纳米器件的发展，可能从根 续表 分类标准 分类 说明 实例 开发早晚 常规能源 目前已经大规模生产 和 广 泛 利 用 的 能源 煤、石油、天然气等 新能源 指由于技术、经济等因素而迄今尚未大 规模使用的能源 太 阳 能、 核 能、 地 热能等

使用情况 清洁能源 指对环境无污染或污染很小的能源 太阳能、风能、水能等

非 清 洁能源 指对环境污染较大的能源 煤、石油、天然气

导体 绝缘体 半导体 定义 容 易 导 电 的物体 不容易导电 的物体 导电性能介于导体和绝缘体之间的物体

导电或不导电的原因 含 有 大 量 可自 由 移 动 的电荷

内部电荷几 乎被束缚在原 子核附近不能 自由移动

随光照、温度、压强的不同，导电能力不同

举例 各种金属、酸碱 盐 的 水 溶液、 石 墨、 人体、大地等 玻璃、 橡 胶、 陶瓷、塑料、油、纯净的水等 硅、锗、砷化镓等 应用 用 来 制 作 传导 电 流 的导线 常用来隔离 带电体 半导体的特殊性能被广泛应用在现代电子技术中

本上改变人类的社会生活和生产方式。 材料科学每前进一小步，人类文明就前进一大步。 在人类的历史长河中， 新材料不断创造着人类新的生活。如果我们用新材料的涌现，以及从新材料及其技术对推动人类社会发展的作用来描述人类的历史，那么，自古至今，人类已经 经历了它的旧石器时代、新石器时代、青铜时代、铁器时代、钢铁 时代、高分子材料时代、复合材料时代等，现代人类更是进入到 了一个以高性能材料为代表的多种材料并存的时代。 可以说， 新材料的使用不仅仅使生产力获得极大的解放，从而极大地推动了人类社会的进步， 而且在人类文明进程中具有里程碑的意义。 那么何为“ 新材料” ？ 显然，它包含着这样两个层面的含义， 一是对传统材料的再开发，使其在性能上获得重大突破的材料； 二是采用新工艺和新技术合成，开发出具有各种新的和特殊功能的材料。 由此可以看出，新材料与新工艺、新技术有着密切的关系。 一方面，新工艺与新技术的使用不断地扩展了人类的技术手段，从而使人类更加充分地开发传统材料中的各种新的性能或功能，更重要的是，通过新的合成工艺与技术，使人类获得