资源简介

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第六章 质量和密度
第四节 探索新材料
北师大版·八年级下册
学习目标
1.通过探索材料的发展演变过程，认识材料对社会发展的作用；
2.认识新材料，了解新材料的性能；
3.通过调查校园或社区垃圾的处理情况，认识材料发展对环境的影响。
新课导入
随着科学技术的发展和人们日益丰富的生产生活需要，新材料被不断研发出来，并广泛应用于社会的各个领域。请你围绕新材料的种类、特点、应用，以及新材料对社会发展的作用和对环境的影响，完成一篇调查报告。
进行新课
任务一 认识材料对社会发展的作用
以文字书写为例：
早在殷商时期，人们便开始用甲骨作为书写材料。
后经发展，开始使用竹简记录文字信息。竹简造价低廉且容易制作，但过于笨重，不利于保存和传播。
春秋战国时开始出现在绢帛上撰写文字的帛书。帛书轻但造价昂贵，不利于广泛应用。
东汉蔡伦改进了造纸术，之后纸开始被广泛用于文字、图形信息的记录和传递。纸的发明制造极大地促进了人类文明的发展。
实践活动：调查某一物品或某一领域所用材料的演化变迁
请以小组为单位，通过查阅资料或参观博物馆，调查某一物品或某一领域所用材料的演化变迁，了解材料的发展演化对人类生活的影响，以手抄报或壁报的形式与同学交流。
以我国服饰所用材料为例：
最早的衣服由兽皮简单缝制而成，或用树皮、树叶、草编织而成
兽皮、树皮、树叶、草
兽皮衣
树皮衣
商代，衣服的材料开始以丝、麻为主，丝即丝绸，由蚕丝纺织而成，麻即麻布，由麻类植物的纤维纺织而成
丝、麻
丝绸衣服
麻布衣服
棉花在汉代传入我国，明代以后棉花纺织而成的棉布成为我国衣服制作的主要材料
棉花
棉布
棉布衣服
现代， 随着化工产业的兴起和加工工艺的发展，出现了化纤、混纺、仿皮毛、仿丝绸等材料，衣服的材料更加多样化
化纤、混纺等
化纤布料
仿皮毛衣服
任务二 认识新材料
人类早期直接从自然界获取材料，进行简单加工后制成各种器具。
石铲
青铜铲
夏商时期人们通过炼制青铜材料制作青铜铲。
到了现代，人们使用高硬度合金钢材料制作合金铲。
合金铲
如今，高科技领域已广泛使用新材料制品。
嫦娥五号的机械铲
新材料是指新出现的或正在发展中的材料，它具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能，如在密度、强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性、抗辐照等某一方面或多个方面具有优异的性能。
石墨烯
气凝胶
泡沫金属
科学窗
轻质材料
1.气凝胶
气凝胶是世界上最轻的固体之一，密度仅有0.2kg/cm3，甚至更小，被称为“冻结的烟”。
具有密度小、耐压、熔化温度高、隔热性能好、对光的偏折能力低、绝缘性能好等特点，是航天探测中的重要材料。
2.微晶格材料
用镍金属通过3D打印制成，是世界上最轻的金属材料之一。
具有超强的抗压缩和能量吸收能力，非常适用于抗压减振。
实践活动：调查生活和生产中的新材料
材料名称 用途 特性 便利
柔性玻璃
柔性显示屏、可折叠手机
柔韧性好
提供更大的屏幕空间
碳纤维
碳纤维自行车、碳纤维钓鱼竿
密度小、强度高
更轻便，且结实耐用
柔性玻璃
折叠手机
碳纤维布
碳纤维自行车
材料名称 用途 特性 便利
纳米陶瓷
纳米陶瓷刀具
高硬度、耐腐蚀
刀具更加锋利，且不易生锈
压电材料
用在汽车的能量回收系统和减震系统
受到压力作用时产生电压
汽车的减震效果更好，能量回收效率更高，汽车更加节能
环形压电陶瓷
纳米陶瓷刀具
任务三 认识材料发展对环境的影响
某些材料很容易造成环境污染
塑料袋
农用地膜
一次性餐具
饮料瓶
这些塑料制品难以降解，会在土壤、水体中存在上百年，被称为“白色污染”，会对生态环境造成严重污染，给野生动植物和人类生命安全带来危险。
材料的研发和使用与环境保护并不冲突
通过不断研发更环保的材料，优化生产工艺，绿色发展是能够实现的。
以造纸为例，造纸行业产生的废水量。曾一度占工业废水总量的1/5，如今我国制浆造纸水污染全过程控制循环技术取得突破，让造纸行业走上了清洁生产、循环经济的道路。
树立环保意识，保护生态环境
为减少材料的使用对环境造成的危害，我们应树立环保意识，不使用对环境有不可逆破坏的材料制品，少使用对环境有严重影响的材料制品，做好日常生活垃圾分类，切实保护生态环境。
实践活动：调研小区的垃圾处理情况
小区里面都有垃圾收集点，一般将小区生活垃圾分为四类：
可回收垃圾
厨余垃圾
有害垃圾
其他垃圾
垃圾分类处理流程
【点击画面播放视频】
自我检测
1.纳米陶瓷作为新材料应用广泛，它具有耐磨损、耐腐蚀、耐高温、防渗透等特点。下列选项中最不适合使用纳米陶瓷材料的是（ ）
A.装强酸性液体的容器
B.切割金属的刀具
C.录音棚内的吸音材料
D.C919 客机的外表涂层
C
2.我国的航天事业处于世界领先水平，从地球同步通信卫星到鹊桥中继星的研发与应用，从载人航天到空间站建设，从嫦娥探探月到天问一号探访火星，这些都离不开火箭发射。火箭在发射过程中要穿越稠密的大气层，为此，搭载航天器的火箭要求外壳轻巧、耐高温。火箭外壳材料应具有的物理属性是（ ）
A.密度大，熔点高 B.密度小，熔点高
C.密度大，熔点低 D.密度小，熔点低
B
3.膜结构是建筑行业中新发展起来的一种结构形式，它是一种具有一定强度、能够覆盖大跨度空间的结构体系。国家游泳中心“水立方”是世界上首个完全由膜结构进行全封闭的大型公共建筑。它采用的 ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)膜只有一张牛皮纸厚，捧在手上轻若鸿毛。ETFE膜的延展性、耐火性、绝热性都非常出色，即便是冰雹撞击薄膜的较大响声也无法传递到场馆之内。通过以上信息可以推断，这种建筑材料不具备的特点有（ ）
A.熔点低 B.韧性好
C.密度小 D.隔音性较好
A
4.碳纤维是一种陶瓷纤维类材料，具有强度高、耐高温、耐腐蚀等特性，可以加工成各种织物。将碳纤维与玻璃纤维、金属铝等材料复合后，“复合材料”的耐磨损、耐疲劳等特性可以有效增强。请根据上述信息分析并阐述，碳纤维及其复合材料可以在哪些领域发挥作用。
解：一些领域中部分材料所处的环境较为恶劣，要求这部分材料具有强度高、耐高温、耐腐蚀等特性；部分材料被使用的时间长、次数多，要求这部分材料具有耐磨损、耐疲劳等特性。这些领域包括航空航天、轨道交通、汽车工业等、体育器材等，所以碳纤维及其复合材料可以在这些领域发挥作用。
课堂小结
通过本节课的学习，你收获了什么？

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