名师解读八年级物理第二章第四节新材料及其应用品导学学案北师大版.docx

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1、【名师解读】八年级物理第二章 第四节?新材料及其应用? 精品导学学案(北师大版)探究目标1.知识与技能 了解纳米材料、“绿色能源、记忆合金等新材料及应用.2.过程与方法 经历上网查资料了解新材料过程.3.情感、态度与价值观 通过了解新材料应用及新前景，激发学习兴趣，扩展视野.探究指导物理宫殿1某些物质尺度加工到1100nm，它物理性质或者化学性能与较大尺度时相比，发生了异常变化，这些物质组成材料为纳米材料；“中国二字，标志着我国开场在世界纳米领域占有一席之地.如：洗衣机桶外表上用了纳米尺度氧化硅微粒和金属离子组合，就具有抑制细菌生长功能；普通领带外表经过纳米方法处理后会有很强自洁性能，不沾水也

2、不沾油；陶瓷中加了纳米陶瓷粉就具有一定可韧性，如果用它制造发动机缸体，汽车会跑得更快.图2.4-1 纳米材料应用领域2.“绿色能源新材料能制成各种高效“绿色能源.以电源为例，长期以来使用干电池较轻便，但只能用一次，丢弃后会污染环境；铅蓄电池能反复使用，但又太笨重；而新材料做成锂电池是有体积小、质量轻、能够屡次充电、对环境污染小等特点，已经被广泛地用于移动通信、小型摄像机等设备上如图2.4-3；硅光电池能够把太阳能直接转换成电能，并且完全不会造成污染，它广泛应用于人造卫星和照明如图2.4-4.图2.4-3图2.4-4 太阳能汽车上外表覆盖着很多硅光电池1有些合金在加热时能像弹簧一样被拉长和扭曲，

3、冷却后可以保持这个形状不变；当再次加热时，它们又恢复到被拉长或扭曲前形状.这种合金叫做形状记忆合金；2主要成分是：镍和钛；3物理特性：当温度到达某一数值时，材料内部晶体构造会发生变化，从而导致了外形变化；4应用：如将记忆合金制成弹簧安装在热水器出水阀门内，当水温超过某一温度例如80时，弹簧自动伸长，将阀门关闭而停顿出水，防止发生烫伤人事故如图2.4-5.-5【例】 在1989年 12月20日凌晨，美军两个中队 F-117A隐形战斗轰炸机，躲过昼夜处于高度戒备状态巴拿马对空监视雷达系统，突然出现在巴拿马城西120km处一个军用机场上空，为美军大规模入侵巴拿马夺取了制空权.雷达能监测普通飞机飞行情

4、况，为什么不能发现隐形飞机呢？思路与技巧 雷达是利用无线电波测定物体位置无线电设备，它天线可以转动，它向一定方向发射不连续无线电波，然后根据反射波方向和时间判断目标方位和距离.隐形战斗机将具有良好吸波性隐性材料涂在其外表上，使其具有超凡隐身能力.答案 隐形战斗机是利用新型隐形材料制成重要军事武器，涂有隐形材料战斗机能将雷达发射出无线电波大局部吸收掉，反射回去却很少，使雷达变成了“睁眼瞎.而普通飞机反射回去无线电波信号很强，雷达接收屏能接收到，因此能显示出普通飞机存在如图.-6探究体验不同材料具有不同物理性质，如导热性、导电性、磁性、密度、弹性、硬度、延展性等等.下面探究材料硬度.探究器材 自选

5、假设干待测材料，如肥皂、泥块、塑料、铝片、陶瓷片等.探究过程 组成如图2.4-7装置；-7 材料硬度测量示意图将被测材料置于一个空心竖直管底部，从管顶部释放一钢钉，钢钉作用在该材料上会产生一个小小凹痕；从凹痕大小和深度，判断材料硬度并排序.分析与结论 材料有软有硬，较硬材料能使较软材料产生，材料硬度不同，不一样.探究点拨 材料区分可根据材料不同性质，通过比拟进展区分.聊天室话题：纳米材料应用前景胖胖：教师，您能介绍一下纳米材料在实际中应用吗？教师：纳米材料应用非常广泛，具体概括为以下几点：1.在陶瓷领域应用.随着纳米技术广泛应用，纳米陶瓷随之产生，它在1600高温下能像橡皮泥那样柔软，在室温下

6、也能自由弯曲.因而克制了陶瓷脆性，使陶瓷具有像金属一样柔软性和可加工性.2.用纳米技术可以实现天梯.“清洁能源氢能开发、利用提供了良好条件.3.在医学上应用.用数层纳米粒子包裹智能药物进入人体后可立即搜索并攻击癌细胞或修补受伤组织：在人体器官外表涂上某些纳米粒子可防止器官移植后排异反响.在生物医学方面，纳米科技更是潜力巨大.纳米技术可以在微小尺度里重新排列遗传密码，基因生物制作技术就是典型纳米和基因生物学结合产物.人类可以利用基因芯片迅速查出自己基因密码中错误，并迅速利用纳米技术进展修正，使人类消灭各种遗传缺陷理想得以真正实现.仿生学将是纳米技术大展宏图领域，人类可以制造出细胞内工作机器人。并

7、将其放入人体内，它可以在血液和细胞中工作，帮助我们去除垃圾和病兆，还我们一个安康身体.“一统天下黑色，原因是生产橡胶过程中需要参加炭黑末提高强度、耐磨性和抗老化性，但运用纳米材料生产轮胎不仅色彩鲜艳，性能也大大提高，轮胎侧面胶抗折性能由10万次提高到50万次。纳米级氧化锌用于橡胶制品，可防止老化，提高耐磨性、抗摩擦起火，用于高级轿车轮胎、飞机轮胎上可提高平安系数.添加了纳米氧化锌陶瓷釉面，具有不擦洗而自清洁特性，在高层建筑和公路隧道中不便清洗地方，这种自洁功能格外受欢送.有些纳米材料制成纤维布料.不仅可以杀菌、防臭也可摆脱在脱衣服时因摩擦而引起烦人静电现象.5.在军事上应用. 主要是在三个方面

8、：一是在信息领域，使信息传输更快捷；二是用纳米隐身材料，让那些飞机、坦克成为隐形飞机、隐形坦克，让敌方雷达看不见它.三是用纳米材料做成微小纳米机器，组成神通广阔纳米微型军备.可以制成像针尖一样大小炸弹，像苍蝇一样大小飞机.总之，一个崭新0.1100nm世界提供应人类将是不同于以往任何经历东西，它不仅会给人类生活带来一场革命，还会使我们再一次地感受到：科学与技术正以日新月异速度向前飞行开展.快乐套餐1.你认为所有材料到达纳米尺度就一定是纳米材料，或者说一定具备纳米效应吗 2.上海磁悬浮列车在2003年元旦前一天运行成功，这标志着我国在这个领域已到达世界先进水平，备受世人瞩目.磁悬浮列车中用到以下

9、哪种材料 “三星堆遗址出土文物中，发现了用极薄金箔贴饰精巧“金器.黄金可以被做成极薄金箔，主要是因为黄金 4.当材料微粒小到纳米尺寸时，材料性能就会发生显著变化，这就是特性，如图2.4-8，黄金在正常情况下呈金黄色，而它纳米颗粒却变成了黑色，尺寸越小，颜色越深，且显著下降.还有银白色铂白金在纳米尺寸下变成了铂黑，金属铬变成铬黑.利用纳米这种特殊光学性质可以制成高效率光热、光电转换材料将太阳能转变为能、能. 图能转化为能电池.硅光电池是一种典型光电池，它主要中分用制成，这种电池性能、使用寿命，已广泛用到电子计算器、收音机、玩具等方面，在人造卫星和其他太空仪器上也用它做电源.6.锂是密度最小一种金

10、属，为kg/cm3.一个锂电池体积为8.5cm3，它质量为小、轻、能够屡次、对环境污染等特点，已经被广泛应用于、等设备上.7.科普展览会上有一种神奇金属花，它花瓣是用一种特殊金属片记忆合金制成如图2.4-9.它具有记忆能力，灯光一照它会，如图填“左或“右，关上灯又会，如图填“左或“右.“使用塑料利与弊“利大于弊，理由是：大局部塑料抗腐蚀能力强，不与酸或碱反响等；乙方认为“弊大于利，理由是：回收利用废弃塑料时，分类十分困难，而且经济上不合算等，你愿意参加方填“甲或“乙，并写出另一条理由.-9 记忆合金“花朵 -10.4-10，用形状记忆合金可制成月面天线.发射前，天线先被压缩成小球团，到达月球外

11、表后，它为什么能展开成正常工作半球面状呢？10.观察热水瓶使用了哪些材料，采取了哪些保温措施？11.海南有着得天独厚地理和气候优势，盛产反季节瓜菜和海产品.在北运海产品包装箱中，一般都选用泡沫塑料制作.据你认为，在利用该材料过程中：优点是 缺点是1；4；2；5；3.6. 12.有记忆本领不只是金属或合金，塑料等一些非金属材料也有这种本领，科学家对形状记忆塑料做了大胆设想：家里一些平时用不着桌椅等家具，可以把它们压扁堆在一个很小角落，一旦来了客人，就可以魔术般地把它们清理出来，只要往它们身上浇点热水，桌椅马上就会“变回来.人们出外野炊带上这种形状记忆塑料做成桌椅餐具，到时只要浇上一点热水，这些用

12、具就可以一个个“站起来供你使用；不用了，又可以把它们压扁成一堆，放在车上带回.请你大胆猜测，将来记忆材料有哪些方面应用？13.在航天飞机超音速燃烧冲压式发动机中，燃烧室里温度会超过2000；而在燃烧室隔壁，是放置作为燃料被冷却了液氢，温度为-200.“一边是海水，一边是火焰“融为一体，不断地改变这两种材料内部构造，使它们既能融相处又保存各自耐热耐冷本领，这就是材料领域新明星图是一般材料分子构造，图是梯度材料分子构造.俗话说得好，“人各有所长世界上所有材料跟人一样，不可能十全十美，每一种材料都有自己优点和缺点，科学家就研制出各种新型复合材料，就是把两种或两种以上材料结合在一起，使它们各自发挥自身

13、特长，避开各自缺点.目前最重要复合材料分为两类：一类是纤维增强复合材料，主要是长纤维铺层复合材料，如玻璃钢，如图2.4-12甲；另一类是粒子增强复合材料，如建筑工程中广泛应用混凝土.因为它们都是优势互补产品，所以它们有许多别材料所没有优点.复合材料又轻又结实，它比强度和比刚度较高.这两个参量是衡量材料承载能力重要指标.比强度和比刚度较高说明材料重量轻，而强度和刚度大，这是构造设计，特别是航空、航天构造设计对材料重要要求.现代飞机、导弹和卫星等机体构造正逐渐扩大使用纤维增强复合材料比例如图2.4-12乙.-12%50%，而某些复合材料可高达70%80%，用复合材料制成直升机旋翼，其疲劳寿命比用金

14、属制成长数倍.复合材料平安性好.在纤维增强复合材料基体中有成千上万根独立纤维，当用这种材料制成构件超载，并有少量纤维断裂时，载荷会迅速重新分配并传递到未破坏纤维上，因此整个构件不至于在短时间内丧失承载能力.此外，复合材料还具有减振性能良好、能耐高温、成型工艺简单等许多优点.请答复以下问题：1目前复合材料分成哪几类？2复合材料有哪些优点？3你知道哪些物体是由复合材料制成吗？请举一例.参考答案 探究体验 凹陷、划痕；划痕 4.纳米材料；熔点；热；电 5.光；电；硅；稳定；长 10-3；4.5；体积；质量；充电；小；移动通信；小型摄像机7.绽开；左；闭合；右8.甲；成体低、耐用、防水；绝缘、弹性较好等或乙方；易燃烧、产生有毒气体、石油资源有限等9.到达月球外表后，受阳光照射加热而恢复记忆，便展开成正常工作半球面状10.热水瓶瓶塞用软木制在盖上后可密封瓶口，软木塞导热性较差；玻璃易加工制作成双层，两层玻璃间镀银，使热量不易向外辐射；两层间抽成真空，热量不易向外传递11.优点：轻便、保温、防挤压、本钱低等；缺点：白色污染、机械强度不够等12.略 13.甲；乙14.1目前复合材料分为两类：一类是纤维增强复合材料，如玻璃钢；另一类是粒子增强复合材料，如工程中使用混凝土 2轻而结实；不知疲劳；平安性好；减振性能好；能耐高温等 3撑杆是由高性能复合材料制成，它已经成为决定撑杆跳高胜负重要因素