资源简介

5.4物质的一些物理属性
5.5 新材料及其应用
导学目标
1.了解物质的磁性、导电性、导热性等物理属性及其应用，并能用语言、文字等描述物质的这些物理属性；
2.了解物质的磁性、导电性、导热性等物理属性的应用；
3.初步了解纳米材料、半导体材料、超导材料、隐形材料的一些特点及其应用。
重点难点
重点：认识物质的一些基本属性及其应用；了解新材料的性能及其应用。
难点：物质物理属性的应用；新材料的应用。
导学过程
【自主学习】
活动一、阅读教材，认识物质的一些物理属性
1.中国古代四大发明中与物质的磁性有关的是 。
2.物理学中，把 的物体叫做导体，把 的物体叫做绝缘体。
3.物理学中，把 的物体叫做热的良导体，把 的物体叫做热的不良导体。
活动二、阅读教材，认识典型的新材料
1. 当材料的微粒小到 尺寸时，材料的性能就会发生显著变化。纳米是一个 单位：1 nm = m。
2.导电性能 的材料称为半导体。锗、硅、砷化镓等都是 材料。
3.在某一温度下，电阻为零的导体称为 。
【合作探究】
1．（2024 榆林二模）下列实例中，材斜的选用与物理属性的描述不相符的是（　　）
A．热水壶的提把用胶木材料包裹是利用了胶木的导热性好
B．输电线的内芯用铜制成，是因为铜的导电性好
C．黄金饰品易于加工成各种形状是因为黄金的延展性好
D．窗户用玻璃制成，是因为玻璃的透光性好
2．（2024 汕尾模拟）为了探究金属铜和铁的导热性能，小明设计了如图甲所示实验（支架未画出）。
（1）图甲的实验设计错误之处是 　 　；
（2）纠正错误后，小明进行4次实验，得到数据如表所示：
序号 材料
　 　
横截面积S/mm2 蜡块熔化的时间t/s
1 铜 8 10 32
2 铜 15 10 65
3 铁 8 20 61
4 铁 15 10 223
①表格横线处应填的信息是 　 　；
②分析实验序号 　 　的数据，可知：　 　的导热性能更好；
（3）小红设计如图乙所示的实验方案，此方案的优点是 　 　；
（4）锅柄所用的材料通常是塑料，这是利用其导热性能较 　 　的特点。
3．探究半导体二极管的单向导电性
（1）实验器材：电源、灯泡、开关、导线、电阻、半导体二极管等。
（2）实验电路图：如图所示。
（3）实验过程
①取一个电阻和一个半导体二极管，分别接成如图（a）（b）所示的电路，闭合开关S后，观察灯泡的发光情况。
②把电池的正、负极调换后接成图（c）（d）所示电路，闭合开关S后，观察灯泡的发光情况。
（4）实验记录
电路图 （a） （b） （c） （d）
灯泡发光情况 发光 发光 发光 不发光
（5）实验结论：发光二极管具有 　 　导电性。
（6）评估交流：电源电压不能太高，避免击穿二极管。
当堂检测
参考答案及解析
【自主学习】
活动一、阅读教材，认识物质的一些物理属性
1.司南（指南针）
2.容易导电 不容易导电
3.容易导热 不容易导热
活动二、阅读教材，认识典型的新材料
1. 纳米 长度 10-9
2.介于导体和绝缘体之间 半导体
3.超导现象
【合作探究】
1．【解析】A、热水壶的提把用胶木材料包裹是利用了胶木的隔热性好，故A错误；
B、输电线的内芯用铜制成，是因为铜的导电性好，故B正确；
C、黄金饰品易于加工成各种形状是因为黄金的延展性好，故C正确；
D、窗户用玻璃制成，是因为玻璃的透光性好，故D正确。
【答案】A。
2．【解析】（1）根据转换法，用蜡块熔化的时间来比较金属铜和铁的导热性能，由控制变量法要控制两蜡块质量相同，故图甲的实验设计错误之处是两蜡块质量不相等。
（2）①金属铜和铁的导热性能可能与材料的种类、横截面积和长度有关，表格横线处应填的信息是长度L/cm；
②根据控制变量法，导热性能可能与材料的种类有关，要控制横截面积和长度相同，故分析实验序号2、4的数据，因铜块上蜡块熔化的时间短，可知铜块的导热性能更好。
（3）如图乙所示的实验方案中，用水浴法同时加热，金属块在同一液体中受热均匀，可确保金属块吸热相同。
（4）金属的导热性能好，塑料的导热性能差，锅柄所用的材料通常是塑料，这是利用其导热性能较差的特点。
【答案】（1）两蜡块质量不相等；（2）长度L/cm；2、4；铜块；（3）确保金属块吸热相同；（4）差。
3．【解析】（5）根据上面的实验过程可知：当二极管两端加上正向电压时，二极管导通，电路中有电流通过；当二极管两端加上反向电压时，二极管截止，电路中没有电流通过；说明发光二极管具有单向导电性。
【答案】（5）单向。
【当堂检测参考答案】
1．【解析】由题意“与同款羽绒服相比，质量减轻、保暖性提高，且机洗后不易变形”知，这种特殊材料，密度小、耐低温、隔热性好、弹性好。故A错误，BCD正确。
【答案】A。
2．【解析】A、金刚石不导电，不能用作接触点上的材料，故A不符合题意；
B、石墨具有耐高温，不易氧化、易导电的性质，可以用作接触点上的材料，故B符合题意；
C、铝的熔点较低，不耐高温，不适合用作接触点上的材料，故C不符合题意；
D、铜在高温下，易与氧气等发生反应，易氧化，不能用作接触点上的材料，故D不符合题意。
【答案】B。
3．【解析】火箭高速飞行与空气摩擦，产生大量的热量，用新型陶瓷材料覆盖火箭等飞行器表面，能较好的隔热，说明利用了新型陶瓷材料的隔热性。
【答案】B。
4．【解析】1、物质的物理属性：物质与物质之间总是有一些区别的，一种物质与其他物质的明显不同之处称为物质的属性。
如果这种区别是物理的，我们就称之为物质的物理属性。
物质的物理属性包含：密度、比热容、硬度、透明度、导电性、导热性、弹性、磁性等等。故A、B、C不符合答案。
2、物体与物质的区别：我们所见到的一切可以称之为物体，一切物体都是由物质组成的，
比如：汽车是物体，这个物体是由铁、玻璃、橡胶等物质所组成。体积和质量属于物体的物理属性。
【答案】D。
5．【解析】我国首次发现的镍氧化物超导体，可能会为电能无损耗输送带来新的突破，这主要是利用超导体的零电阻特性，故A正确，BCD错误。
【答案】A。
6．【解析】制造芯片的主要材料是半导体材料，故A正确，BCD错误。
【答案】A。
7．【解析】A、纳米气凝胶能在“极热”和“极寒”两种严酷环境下，具有耐高温的性能，故A正确；
BD、纳米气凝胶具有超轻特性，是指其密度小，相同体积的纳米气凝胶和其他物质相比，纳米气凝胶的质量小，不适合做打桩用的重锤，故B、D不正确；
C、纳米气凝胶质量大约只有同体积水的质量的，纳米气凝胶密度：，故C不正确。
【答案】A。
8．【解析】（1）“碳海绵”比同体积的普通海绵轻得多，说明“碳海绵”这种材料的密度较小；
（2）将“碳海绵”压缩80%后仍可恢复原状，这说明“碳海绵”有很好的弹性。
【答案】密度；弹性。
9．【解析】“坚如磐石”指物质像大石头一样坚固，指材料的硬度大。
金属铁具有良好的导热性，可以用铁制成铁锅。
橡胶具有良好的弹性，可以减少汽车行驶时的振动，使人获得更舒适的驾驶体验。
【答案】硬度；导热；弹。
10．【解析】人们常把物质的一些属性作为选择材料的依据，铜的导电性能很好，用铜物质制造导线是因为它具有良好的导电性；复合材料制作的撑杆在撤去外力作用时，能很好的恢复原状，具有良好的弹性。
【答案】物质；导电；弹。
11．【解析】nm是长度的单位，5nm＝5×10﹣9nm；芯片是用半导体材料制成的。
【答案】长度；5×10﹣9；半导体。
12．【解析】当两层石墨烯以一个“魔角”叠加在一起时，再加入一定数量的电子，石墨烯的电阻突然变为0，这种现象叫做超导现象，现象中石墨烯是超导体；
超导体在“超导临界温度”时，电阻为0Ω，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，产生的热量为0J，所以超导体不能用作电热器的发热体。
【答案】超导体；不能。
13．【解析】手机芯片的集成电路中使用的材料主要是半导体。
【答案】半导体。
14．【解析】（1）许多物体，在温度升高时，体积会增大，这种现象叫物体的热膨胀。
（2）①由表格看出，金属的熔点越高，体膨系数就越小。
②水泥路面上被切割出了一条条的缝隙，是防止水泥路面在夏天由于温度升高、体积变大而损坏。
③现代建筑大多采用钢筋混凝土的结构，能把钢筋和混凝土结合使用的原因之一是他们的体膨系数大致相同。
（3）①指针向右偏转幅度越大，说明金属丝越长，并带动指针右移动的距离较大，因此指针向右偏转幅度越大，金属丝的膨胀程度越大。
②根据控制变量法可知，若用此装置比较铁和铜两种金属受热膨胀的程度，实验时需控制两种金属的横截面积和温度相同。
【答案】（1）升高；
（2）①高；②夏天；③大致相同；
（3）①越大；②横截面积；温度。
15．【解析】（1）由短文提供的信息可知，①电路的电路流方向是从N型半导体铜片A流向P型半导体，铜片A会从空气吸收热量，应置于冰箱的箱内，从冰箱内吸收热量，使电冰箱箱内的温度下降；铜片B会向空气放出热量，应置于冰箱的箱外；②铜片B会向空气放出热量，应置于冰箱箱外，把从箱内吸收的热量散发掉，达到制冷的目的
（2）①将图中P型半导体与N型半导体位置互换，这时电流方向从P型半导体铜片A流向N型半导体，这时铜片A会向空气释放热量，使得铜片A上表面空气的温度上升；②若将图中电源正负极互换，其他条件不变，电流方向从P型半导体铜片A流向N型半导体，这时铜片A会向空气释放热量，铜片B会从空气吸收热量，铜片B表面空气的热量由于被吸收而下降。
【答案】（1）箱内；箱外；（2）上升；下降。
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