1、第三節(jié) 材料的開發(fā)和利用,第二十章 能源、材料與社會,導入新課,講授新課,課堂小結,隨堂訓練,我們周圍的材料,雖然社會的發(fā)展給我們帶來了豐富的物品，但是為了制造物美價廉、性能更好的物品，人們正不斷地研究性能更好、更有價值的新材料。,導入新課,導入新課,1.了解物質(zhì)的屬性對科技進步的影響； 2.初步了解半導體、超導體、納米材料的應用和對社會的發(fā)展； 3.有保護環(huán)境和合理利用資源的意識。,學習目標,原始人類用石材制造的工具,鑄鐘我國是世界上最早掌握青銅冶煉技術的國家之一,講授新課,人類使用材料的歷史已經(jīng)歷了以下幾個時代：石器時代、青銅器時代、鐵器時代、蒸汽時代、電氣時代、電子信息時代。,1.石器時

2、代 （400,000 4,500） 人類主要以石頭、骨頭、木制作簡單的工具陶器的出現(xiàn)是人類跨入新石器時代的重要標志之一。,2.青銅器時代 （4,500 1,000） 大量使用青銅作為第一種合金做工具、青銅禮器的時期。,講授新課,3.鐵器時代（1000 ）人類使用鐵來制造工具和武器。,4.蒸汽時代（18世紀60年代）人類開始了第一次工業(yè)革命，并創(chuàng)造了巨大的生產(chǎn)力，人類進入“蒸汽時代”。,5.電氣時代（19世紀70年代）今天所使用的電燈、電話都是在在第二次工業(yè)革命中被發(fā)明出來的，人類由此進入“電氣時代”。,6.電子信息時代（20世紀四五十年代）以原子能技術、 航天技術和電子計算機的運用為代表的第三

3、次科技革命開始興起，它將人類社會帶入了電子信息時代。,講授新課,根據(jù)材料的導電性能，材料可分為導體、半導體及絕緣體三大類。,1.容易導電的材料是導體，例如：金、銀、銅、鐵。其中銅、鋁是最常用的電的良導體，常用來制成導線。,講授新課,2.不容易導電的材料是絕緣體，例如：玻璃、橡膠等材料。,3.半導體材料是導電性能介于導體和絕緣體之間的材料，例如：硅、鍺、砷化鎵等。,硅材料用于制作半導體元件,講授新課,實驗探究：導體與絕緣體,實驗材料： 電源、燈泡、導線、接線柱、開關、待測材料。,實驗設計： 在右邊方框中，自己設計一個實驗電路，進行實驗，判定待測材料是導體還是絕緣體。,實驗過程及結論： 綠色為待測

4、材料，如果閉合開關，小燈亮，則待測材料為導體，若小燈不亮，則為絕緣體。,講授新課,半導體可以制成二極管、三極管等半導體元件和集成電路。半導體二極管有單向?qū)щ娦?，半導體三極管可以用來放大電信號。,半導體元件,從常用電器，如收音機、錄音機、電視機、電腦等中，都可以找到大量的半導體元件。,講授新課,實驗探究：半導體二極管單向?qū)щ娞匦?實驗材料： 電源、燈泡、導線、接線柱、開關、半導體二極管。,實驗設計： 在右邊方框中，自己設計一個實驗電路，進行實驗，判定半導體二極管導電特性。,圖1,圖2,講授新課,實驗過程： 將半導體二極管分別如圖所示進行連接，閉合開關，觀察小燈是否亮起。,實驗結論： 如圖1所示燈

5、泡亮起，如圖2所示，燈泡不亮，說明半導體二極管具有單向?qū)щ娦浴?講授新課,1.超導材料,汞的電阻隨溫度變化情況,1911年，昂內(nèi)斯在研究汞電阻隨溫度的變化時，觀察到在測試溫度降低到4.2K時，汞的電阻突然降低到測量不到的微小值，從而發(fā)現(xiàn)超導現(xiàn)象。,講授新課,超導材料出現(xiàn)以后，人們首先想到的就是利用超導體的零電阻特性實現(xiàn)遠距離大功率輸電，因為超導輸電線可以無損耗地輸送極大的電流。這意味著用細電線就可以輸送強電流。,很細的超導絲就可以輸送強大的電流,講授新課,超導磁浮現(xiàn)象使人們想到可以用超導體來實現(xiàn)交通工具的無摩擦運行，這將會大大提高交通工具的運行速度。20世紀末，人們分別對超導列車、超導船進行了可行性實驗。,講授新課,2.納米材料,納米材料統(tǒng)指合成材料的基本單元大小限制在1100nm范圍內(nèi)的材料，這大約相當于101000個原子緊密排列在一起的尺度。,納米材料除了其基本單元的尺度小以外，在力、熱、聲、光、電、磁等方面還表現(xiàn)出許多特殊的性能。,講授新課,人們正在研制納米尺度的微小機器，由納米材料制成的導線將大大提高計算機的性能，并縮小計算機芯片的體積。用納米技術做成的量子磁盤，每平方厘米面積內(nèi)可貯存3萬部紅樓夢。,納米顆粒材