物理魯科版選擇性必修第三冊(cè)教案第2章固體與液體第3節(jié)材料及其應(yīng)用【教學(xué)目標(biāo)】了解材料的分類(lèi)和用途．了解型材料的覺(jué)察和應(yīng)用，知道它在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用前景．【教學(xué)重難點(diǎn)】了解半導(dǎo)體、納米材料和石墨烯的有關(guān)學(xué)問(wèn)及應(yīng)用．【教學(xué)過(guò)程】一、材料對(duì)人類(lèi)社會(huì)的影響1材料的變化直接影響著社會(huì)的變化，每一種重要材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，都把人類(lèi)文明推向一個(gè)的階段。2的三大支柱．二、材料的種類(lèi)1、依據(jù)材料的特性，可將材料分為構(gòu)造材料和功能材料兩類(lèi)。電、磁等特性。2物材料、航空航天材村等。3、習(xí)慣上，人們把材料分為金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料和復(fù)合材料。4、金屬材料般包括金屬與合金。合金是由兩種或兩種以上的金屬，或者金屬與非金屬結(jié)合而成的具有金屬特性的材料。例如，鋼是鐵和碳的合金，再加上鉻就成了不銹鋼，不銹鋼具有很強(qiáng)的耐腐蝕性，廣泛用于制造餐具、外科手術(shù)器械及化工設(shè)備等。5、無(wú)機(jī)非金屬材料主要有陶瓷和玻璃等。傳統(tǒng)的陶瓷材料主要用于制造碗、碟、衛(wèi)生潔具等日常生活用品。如今，陶瓷材料有驚人的耐腐蝕性能，能耐受強(qiáng)堿氫氧化鈉、幾乎全部的無(wú)機(jī)酸及有機(jī)酸的腐蝕，同時(shí)它又是一一種高性能的電絕緣材料，在現(xiàn)代工業(yè)和航空航天領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。6、有機(jī)高分子材料是由含碳、氫、氧、氨、硅、硫等元素的有機(jī)化合物構(gòu)成的材料。塑料、合成纖維和合成橡膠這三大合成高分子材料，已經(jīng)成為生產(chǎn)和生活中必不行少的重要材料。例如，人工合成的有機(jī)玻璃不但具有玻璃的各種優(yōu)點(diǎn)，而且格外堅(jiān)韌，即使受到猛烈撞擊也不易裂開(kāi)，可用于制造飛機(jī)(圖2-30)和工藝品等。7、復(fù)合材料是由以上幾類(lèi)不同材料通過(guò)復(fù)合工藝組合而成的型材料能保存原組成材料的主要優(yōu)點(diǎn)，又能通過(guò)復(fù)合效應(yīng)獲得原組合成分所不具備的性能，還可通過(guò)材料設(shè)計(jì)使各組合成分的性能相互補(bǔ)充并彼此關(guān)聯(lián)，從而獲得的優(yōu)越性能。例如，玻璃鋼、碳纖維和陶瓷復(fù)合材料等型復(fù)合材料具有強(qiáng)度高、耐腐蝕、剛性好、質(zhì)量輕等優(yōu)良特性，在很多方面都得到了應(yīng)用(2-31)。三、材料的應(yīng)用1、半導(dǎo)體半導(dǎo)體是具有優(yōu)異特性的微電子材料。從導(dǎo)電性能上看，半導(dǎo)體的電阻率介于金屬導(dǎo)體和絕緣體之間。在自然界中儲(chǔ)量豐富，本錢(qián)低，是制造晶體管和集成電路的主要材料。232)。集成電路是電子設(shè)備最重要的元件之一。如自旋器件、鐵磁存儲(chǔ)器、量子晶體管等。效率，為人們帶來(lái)各種便利，同時(shí)極大地推動(dòng)著社會(huì)的文明和進(jìn)步。2、納米材料(1)納米是長(zhǎng)度單位：1nm＝10－9m.(2)納米技術(shù)：在納米尺度(2)納米技術(shù)：在納米尺度(1～100nm)上制造材料和器件的技術(shù)．即重—無(wú)機(jī)納米復(fù)合物、納米傳感材料、納米醫(yī)用材料等．納米材料特性：當(dāng)材料小到納米尺度時(shí)，其性能會(huì)發(fā)生突變，表達(dá)在以下幾方面：①力學(xué)性能：高強(qiáng)、高硬和良好塑性．②熱學(xué)性能：熔點(diǎn)較低．③電學(xué)性能：低溫時(shí)會(huì)呈現(xiàn)電絕緣性．④化學(xué)性能：具有相當(dāng)高的化學(xué)活性．〔5〕3、石墨烯六角網(wǎng)格(2-35〕。石墨烯存在于自然界中，但難以剝離出單層構(gòu)造。烯疊在一起。〔4〕2023年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的科學(xué)家蓋姆(A.Geim)和諾沃肖洛夫(K.Novoselov)從石墨中剝離出僅由-層碳原子構(gòu)成的薄片，即石墨烯。并且能彎曲，有很好的韌性。;還可用來(lái)制作晶體管，這種晶體管在接近單個(gè)原子的尺度上照舊能穩(wěn)定地工作。作為柔性顯示屏(2-36)的根底材料，石墨烯的進(jìn)展前景備受矚目。石墨烯的爭(zhēng)論與應(yīng)用在化學(xué)、材料、物理、生物、環(huán)境、能源等眾多學(xué)科領(lǐng)域已取得了一系列重要進(jìn)展?！菊n堂練習(xí)】1、納米材料的驚奇效應(yīng)使納米材料表現(xiàn)出不同于傳統(tǒng)材料的良好性能，以下關(guān)于納米材料的性能的說(shuō)法中，正確的選項(xiàng)是( )A．在力學(xué)性能方面，納米材料具有高強(qiáng)、高硬和良好的可塑性B．在熱學(xué)性能方面，納米超微小粒的熔點(diǎn)比常規(guī)粉體低得多C．在電學(xué)性能方面，納米金屬在低溫時(shí)會(huì)呈現(xiàn)超導(dǎo)電性D．在化學(xué)性能方面，納米材料化學(xué)活性低，因此化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)【答案】AB2、關(guān)于納米材料的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是( )碳納米管是由碳原子層卷曲而成的碳管，管直徑一般為幾米到幾十米當(dāng)