21.3 跨学科：材料的利用与开发课件（共24张ppt）2025-2026学年物理沪科版九年级全一册

(课件网) 第二十一章 能源、材料与社会 第3节 跨学科：材料的利用与开发 科学技术的发展离不开材料的开发，科学技术的进步伴随着新材料的出现。 从石英中提取的硅可用于电子(半导体)、能源(太阳能电池)、建筑(玻璃、水泥)、化工(硅胶)等领域，是现代工业和科技发展的关键材料之一。 碳化硅衬底 单晶硅 太阳能板 药用低硼硅玻璃管 液态硅胶 1.了解人类早期对材料的利用。 2.知道半导体、超导体、纳米材料等的主要特点。 3.了解新材料技术的研发与应用对社会发展的影响。 知识点一、人类早期对材料的利用 1. 旧石器时代和新石器时代 100 多万年以前，原始人就学会利用不同性能的天然材料了，如把木料、石头、动物的皮、骨等制成工具或用作生活用品。 这是原始人智力发展中迈出的重要一步。随着制造技能的不断提高，人类经历了旧石器和新石器时代。 原始人制造的工具 2. 青铜器时代 大约在 5000年前，人类学会了冶炼金属铜并用其来制造工具。我国有着举世闻名的青铜文化，如三星堆出土的青铜器文物，其造型、工艺以及蕴含的深意等让世界惊叹！ 后来通过在冶炼铜时加入少量的锡，获得了比纯铜更坚硬、密度更小、强度更高的青铜。青铜的利用提高了社会生产力，人类从此进入了青铜器时代。 三星堆的文物 3. 高性能钢铁时代 铁的利用为人类大规模制造机器提供了材料基础，开创了人类历史的又一个新纪元。以铁为主发展出的高性能钢铁材料，如今已经成为材料家族的主体。 材料的发展促进了社会的发展，也为科学技术的发展提供了物质基础。同时，材料的发展及大量使用也带来了许多资源和环境问题。 炼铁车间 知识点二、导电性材料的利用与开发 （1）导体 材料的导电性能是由材料内部电子的运动状况决定的，金、银、铜、铁和铝等金属材料是导电性能较好的导体，如铜、铝等常被用来制成传导电流的导线。 （2）绝缘体 绝缘体的电阻很大，电流几乎不能通过，因此，类似橡胶那样的绝缘体常常被用来隔离带电物。 电缆内部的导线与绝缘材料 1. 导体、半导体和绝缘体 材料的导电性是物理学研究的一个重要方面。根据材料的导电性能，材料可分为导体、半导体及绝缘体三大类。 （3）半导体 半导体材料的导电性能介于导体与绝缘体之间。具有一些特殊的物理性质，如材料硅、锗和砷化镓等都属于半导体。 半导体晶片 2. 半导体元件 半导体材料可以制成二极管、三极管等半导体元件和集成电路。 从常用的电器，如收音机、录音机、电视机、 电脑等中，都可以找到大量的半导体元件。 半导体元件—三极管 集成电路 常用电器中的半导体元件 【二极管简介】 外形及电路图中的符号：有两根引线，如图甲所示，一根是正极，一根是负极；二极管在电路图中的符号如图乙所示。 【实验材料】 电源、灯泡、开关、导线、接线板、 接线柱、半导体二极管。 + - 探究半导体二极管的单向导电特性 实验探究 实验现象 实验结论 【设计并进行实验】 将二极管连入电路，使电流从二极管的正极流入，从负极流出； 将二极管连入电路，使电流从二极管的负极流入，从正极流出。 灯泡发光 灯泡不发光 二极管仅允许电流从一个方向通过（单向导电性）。 【发光二极管】 发光二极管（简称为LED）在导电时发光，它的外形和普通二极管有所不同，在电路中的符号如图所示。 ①一般发光二极管的正常工作电流约为10mA，但在3 mA左右时就能发光，而一般小灯泡、氖灯要几百毫安才能发光，这比使用小灯泡要省电，而且更灵敏。 ②不同的发光二极管可以发出不同颜色的光，这主要与构成发光二极管的材料有关。有的城市街道上的红绿灯就是用发光二极管制作的。在大型平板上嵌入许许多多发光二极管可以制成大屏幕，用来显示图像和文字。 汞电阻 ... ...