2020-2021学年第二章 物质世界的尺度、质量和密度四 新材料及其应用课堂教学ppt课件

这是一份2020-2021学年第二章 物质世界的尺度、质量和密度四 新材料及其应用课堂教学ppt课件，共31页。PPT课件主要包含了纳米材料，纳米防水布，纳米纤维，绿色能源，记忆合金，图2-4-1，题型一纳米材料，题型二“绿色”能源，图2-4-2，题型三记忆合金等内容，欢迎下载使用。

纳米防水材料(右侧)，在充满蒸汽的浴室内依然光亮
注意：纳米是一个很小的长度单位，但是纳米材料的作用可不小哟！
例1 下列关于纳米材料的说法正确的是( )A.任何物质的尺度加工到1~100 nm时，它们都是纳米材料B.某一物质变为纳米材料后，发生了异常的变化，产生了神奇的效果，是因为这一物质已经变成了另一物质C.普通衣服经过纳米方法处理后，将会不沾水和油，长时间光洁如新D.陶瓷耐磨损、耐高温，但易碎，用纳米陶瓷粉制成的陶瓷破碎后能自动修复成原样
解析：并不是所有物质的尺度加工到1~100 nm时，它们都是纳米材料，只有它们的物理性质或者化学性能与较大尺度相比时，发生了异常的变化，它们才是纳米材料，故A错误;当某一物质成为纳米材料后，它与之前的物质仍是同一物质，故B错误;用纳米陶瓷粉制成的陶瓷，破碎后不能自动修复成原样，故D错误.
“绿色”能源可以分为广义和狭义两种，广义的“绿色”能源包括在能源的生产及其消费过程中，对生产环境低污染或无污染的能源，如天然气、清洁煤和核能;狭义的“绿色”能源指可再生能源，如水能、生物能、太阳能、风能等.
说明：除了我们学习的三种绿色能源之外，现在正在大力发展的风能、潮汐能等都是绿色能源.
例2 下列能源不属于绿色能源的是( )A.锂离子电池 B.石油C.太阳能电池 D.氢燃料电池解析：常见的绿色能源对环境无污染或污染很小，如锂离子电池、太阳能电池、氢燃料电池等，而在使用石油的过程中，会产生大量有害气体而污染环境，因此石油不属于绿色能源.
例3 科普展览会上有一种神奇的金属花，它的花瓣是用一种特殊的金属片记忆合金制成的，如图2-4-1所示.它具有记忆能力，温度升高它就会绽开，如(填“甲”或“乙”)图，关上灯它又会，如(填“甲”或“乙”)图.解析：记忆合金温度升高时会发生外形变化，外形变化是这种金属的特性，灯光照射使构成花瓣的特殊金属片温度升高，金属片伸展开，温度降低时金属片闭合.答案：甲闭合乙
对新材料的特点认识不清
例4 下列关于新材料的说法正确的是( )A.记忆合金是一种能记住很多知识的金属B.纳米材料都很小C.记忆合金主要用于研究，对生产生活没什么用处D.我国在纳米材料的研究上具有世界先进水平
解析：记忆合金记忆的是形状，而不能记忆知识，A错误；纳米材料就是采用化学、物理甚至生物方法将物质变成纳米级的微细颗粒后形成的材料，其基本单元很小，但它本身不一定小，B错误；记忆合金在科学技术领域、生产生活中有重要的应用，C错误；我国在纳米材料的研究上具有世界先进水平，D正确.
错解：A或B或C注意：记忆合金和纳米材料都属于新材料，它们在生产生活中有重要的应用，既不能把纳米材料理解成很小的材料，也不能把记忆合金当成无用的材料.
角度a 纳米材料的特点
例5 下列关于纳米材料的叙述正确的是( )A.很小的材料就是纳米材料B.纳米材料只是近几年才开始被人们利用的C.不存在天然形成的纳米材料D.纳米材料的基本单元小
解析：纳米材料就是采用化学、物理甚至生物方法将物质变成纳米级的微细颗粒后形成的材料，其基本单元很小，但它本身不一定小.纳米材料在自然界中广泛存在，如蛋白石、陨石碎片、海洋沉积物等中都能见到它的身影.
角度b 纳米材料的应用
例6 (多选)下列说法中利用纳米材料的特殊作用的有( )A.为了装饰，在墙壁上涂刷漆，漆能吸附在墙上B.用胶水可以把两张纸糊在一起C.用纳米陶瓷粉制成的陶瓷不易撞碎，具有一定的韧性D.下雨天红红的羽绒服不易被水淋湿解析：为了装饰，在墙壁上涂刷漆，在两张纸之间涂抹胶水，普通油漆和胶水都不是纳米材料，A、B不符合题意；用纳米陶瓷粉制成的陶瓷韧性好，不易碎，C符合题意；纳米防水布可制成防水雨衣，羽绒服面料用纳米材料制成，不易被水淋湿，D符合题意.
例7 (多选)如图2-4-2所示是一种小型风力发电装置，关于这种装置的说法正确的是( )A.风力发电属于“绿色”能源B.它与硅光电池一样，把太阳能直接转化为电能C.使用风力发电的最大优点是无污染D.这种小型风力发电没有什么用处
解析：由题意知，小型风力发电装置把风能转化成电能，风力发电没有污染，它是绿色能源，故A、C正确；该装置发电不是直接把太阳能转化成电能，而是利用风力发电，故B错误；这种小型风力发电装置可以为小型电力设备供电或者给蓄电池充电，在生产与生活中有用处，故D错误.
例8 利用记忆合金可以制成弹簧，也可以放在热水器的出水阀内，防止热水器中流出高温的热水把人烫伤，你能猜想一下它的工作原理吗？解析：当热水温度过高，达到记忆合金制成的弹簧的转变温度时，弹簧会自动变长，及时关紧阀门而停止出水，从而避免把人烫伤.答案：见解析
知识点拨：记忆合金在温度变化时形状发生变化，从本质上讲，它是利用温度进行自动控制的装置.
例9 科学家发现某种合金具有“形状记忆功能”，如果在较低温度时将它弯曲成某一形状，然后加热到较高温度时再弯曲成另一形状，那么当温度降到原来的较低温度时，它会自行恢复到低温时的形状.
现用它制成如图2-4-3所示装置，在可绕圆心O转动的均匀轻质圆盘上安装一个用形状记忆合金做成的螺旋圈，它们在温度较低时收紧、在温度较高时放松.实验表明：当把该圆盘的下半部分浸在盛有一定量热水的水槽中时，只要给圆盘一个起始转动的力，圆盘就能克服摩擦和水的阻力连续转动起来.发挥你的想象力，提出一个巧妙应用形状记忆合金的设想(参照示例，另举一例). 示例：用形状记忆合金制作一个“保险丝”，安装在电器内易发热物体附近，当温度过高时，记忆合金就恢复到它高温时的形状，断开电路，防止电器过热.设想：(所提的设想应是制作“保险丝”以外的).
解析：本题是一则开放性的题目，只要根据记忆合金的特点来设计你的设想即可.答案：(1)如用形状记忆合金制作一个“警示铃”，安装在仓库门口附近，当发生火灾，温度升高时，记忆合金恢复到高温时的形状，接通电路，使电铃响起.(2)用形状记忆合金制作一个“温度自动控制开关”，安装在恒温箱内，当温度升高到一定程度时，记忆合金就恢复到它高温时的形状，断开加热电路，反之，当温度降低到一定程度时，记忆合金就恢复到它低温时的形状，闭合加热电路，从而可以使恒温箱保持一定温度.
(1)记忆合金记忆的是它的形状，它在不同温度下的形状不同，当温度变化时，形状就发生变化.(2)由于记忆合金具有“记忆”形状的特点，所以常用来制作温度自动控制设备，防止物体变形等.
解读中考：本节知识在中考中主要考查的是新材料的特点与应用，一般以填空题、选择题为主，考查点较少，中考命题率较低，题目难度也很小.
教材第55页“第2段”与传统材料相比，新材料在强度、刚度、硬度、耐温性、耐磨性、耐蚀性、抗辐照等某一方面或其中多个方面具有优越的性能.
例10 纳米陶瓷是一种高新科技材料，具有耐磨、耐腐蚀、耐高温、防渗透、完全无磁性等特点，下列选项中哪项可以利用纳米陶瓷材料制造( )A.高压输电线 B.装浓硫酸的容器C.银行储蓄卡 D.LED发光二极管解析：由题意知，纳米陶瓷不能导电，不能制造高压输电线和发光二极管，A、D不符合题意；纳米陶瓷耐腐蚀，可以用来制造装浓硫酸的容器，B符合题意；纳米陶瓷完全无磁性，不能制造银行储蓄卡，C不符合题意.
例11 阅读资料内容，回答问题.新型温度计 日本科学家利用碳纳米管研制一种新型的温度计，它可以测量50~500 ℃之间的温度，预计在微观环境中将有广泛地应用前景.日本物质材料研究机构的科学家在英国(自然)杂志上发表报告说，他们在直径为75 nm的碳纳米管里充入金属镓液体，对它加热，然后冷却.结果发现，在50～500 ℃之间，碳纳米管中镓液柱的高度随温度的变化呈现均匀变化，就像普通温度计里的酒精或水银柱的高度变化一样，液柱最长可以达到10 nm.
金属镓在温度低于29.78 ℃时是固态，高于2 403 ℃时变成气态，用液态镓作为测温液体，可以测量的范围很大.同时，用于制造碳纳米管的材料是石墨，它在50～500 ℃之间的体积随温度的变化极小，因此碳纳米管本身的直径和长度变化可忽略不计，测量精确度较高.(1)这种新型温度计是根据什么原理制造的？(2)你认为新型温度计的量程在什么范围时，其精确度较高？(3)通过阅读，你觉得制造温度计时，在选择材料上要考虑哪些因素？(至少写出两条)