高中物理《*C 新材料简介》微课精讲+知识点+教案课件+习题
| 科学 | 全部课程 ↓ |
知识点：
1光敏电阻
（1）光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，这样光敏电阻可以把光照强弱转换为电阻大小这个电学量．
（2）光敏电阻的电阻随光照的增强而减小．
光敏电阻一般由半导体材料做成，当半导体材料受到光照或者温度升高时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电性能明显增强．
2. 热敏电阻
热敏电阻用半导体材料制成，其电阻值随温度变化明显．随温度的升高而减小．
3. 霍耳元件
如图所示，厚度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当恒定电流I通过导体板时，导体板的左右侧面出现电势差，这种现象称为霍耳效应．在这个矩形半导体上制作四个电极EFMN就成为一个霍耳元件，能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量．
4.力传感器
（1）电子秤组成：由金属架和应变片组成．
（2）电子秤的工作原理：如图所示，弹簧钢制成的梁形元件右端固定。在梁的上下表面各贴一个应变片，在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变大，下表面的电阻变小．F越大，弯曲形变越大，应变片的阻值变化就越大，如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上面应变片两端的电压变大，下面应变片两端的电压变小，传感器把这两个电压的差值输出．外力越大．输出的电压差值也就越大．
视频教学：
练习：
1、某同学在研究三种导电元件的伏安特性时，他根据实验所测得的数据，分别绘制了I－U图线，如图甲、乙、丙所示，下列说法正确的是( )
A．图甲的元件可以作为标准电阻使用
B．图乙的电阻随电压升高而减小
C．图丙的电阻随电压升高而增大
D．图乙可能是半导体元件
答案 A
2、如图4所示，某一导体的形状为长方体，其长、宽、高之比为a∶b∶c=5∶3∶2．在此长方体的上下
A．9∶25 B．25∶9 C．25∶4 D．4∶25
答案 C
3、现代科学技术的发展与材料科学、能源的开发密切相关，下列关于材料、能源的说法正确的是（ ）
A．化石能源为清洁能源 B．纳米材料的粒度在1-100μm之间
C．半导体材料的导电性能介于金属导体和绝缘体之间
D．液晶既有液体的流动性，又有光学性质的各向同性
答案 C
4、当光照射到光敏电阻上时，光敏电阻的阻值 （填“变大”、“不变”或“变小”）．半导体热敏电阻是利用半导体材料的电阻率随 变化而改变的特性制成的．
答案 ___变小 __温度_
5、下列关于热敏电阻和光敏电阻的说法中，正确的有（ ）
A．温度越高，热敏电阻的阻值越大
B．温度越高，热敏电阻的阻值越小
C．光照越强，光敏电阻的阻值越大
D．光照越强，光敏电阻的阻值越小
答案 BD
6、2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”。基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用，在下列有关其它电阻应用的说法中，错误的是（ ）
A.热敏电阻可应用于温度测控装置中
B.光敏电阻是一种光电传感器
C.电阻丝可应用于电热设备中
D.电阻R＝
答案 D
课件：
教案：
●课标要求
知识与技能 | 了解新材料及应用． |
过程与方法 | 了解材料科技的相关领域及其发展． |
情感、态度与价值观 | 通过新材料的认识，体会它们的发展对人类生活和社会发展的影响. |
●教学重难点
了解固体新材料的有关知识及应用．
●课标解读
了解新型材料的发现和应用，知道它在生活、生产中的应用前景．
●预习导学
1．半导体材料是支撑现代文明社会的最重要的材料之一，它在晶体管、__集成电路_电路、红外发光管、____太阳能___电池、微波集成电路、激光器件、_光电集成___电路等信息处理与通讯领域都得到广泛应用，上至雷达、火箭、卫星，下到家用电视机、DVD机、手机、空调和家用电器的摇控器，都离不开半导体材料．___硅___是当前用途最广的半导体材料，95%以上的半导体器件都是使用___硅_材料制作的．
2．新材料科学正向着研究各种复合材料(例如复合金属材料、复合___陶瓷______材料、复合_____高分子_______材料)、研究并开发__纳米_____材料、开发同时具有感知外界环境或参数变化和驱动功能的机敏材料、研究开发生物医学材料等方向发展．
【问题导思】
1．新材料包括哪些？研究的意义是什么？
2．什么是纳米材料？
【新课教学】
1．研究材料的意义
材料是人类生存和发展的物质基础，是人类社会现代文明的重要支柱，材料的变化直接影响着社会的变化，材料是技术进步的关键要素之一．能源、信息和材料被称为现代文明的三大支柱．
2.了解新材料
（1）半导体
半导体的导电性能介于导体与绝缘体之间。它的电阻比导体大得多，但又比绝缘体小得多。当作导体来使用，它的电阻太大了。当作绝缘材料来使用，它的电阻太小了。但是，半导体有许多神奇而特殊的电学特性，使它获得了多方面的重要应用。
①有的半导体，在受到压力后，电阻发生较大的变化(可称为“压敏性”)。利用这种半导体可以做成体积很小的压敏元件，它可以把压力变化转变成电流的变化，使人们在测出电流变化的情况后，从而也就知道了压力变化。
②有的半导体，在受热后电阻随温度的升高而迅速减小(可称为“热敏性”)。利用这种半导体可以做成体积很小的热敏电阻。热敏电阻可以用来测量很小范围内的温度变化，不仅反应快，而且精确度高。
半导体的导电性能可由外界条件所控制，常见特性如下表
特性名称 | 特性内容 | 用途 | 应用实例 |
热敏特性 | 半导体材料受热后，电阻随温度升高而迅速减小． | 热敏电阻 | 热敏温度计 |
光敏特性 | 半导体材料受到光照时，电阻也大大减小． | 光敏电阻 | 光电计时器 |
压敏特性 | 半导体材料受压时会改变电阻值 | 压敏元件 | 称重计 |
掺杂特性 | 掺人极微量的杂质可使其导电性能剧增 | 晶体管 | 发光二极管 |
（2）磁存储材料
磁存储材料经历了氧化物磁粉、金属合金磁粉、金属薄膜（如磁性铁气体单晶薄膜，其存磁密度已达到约107cm-2值）
3．新材料的未来
新材料主要包括各种复合材料（例如复合金属材料、复合陶瓷材料、复合高分子材料）、纳米材料、机敏材料、生物医学材料等．
(1)复合材料：可分为结构复合材料和功能复合材料．它们在航空航天、电子工业、生活用品、新能源技术、信息技术、海洋工程等方面有广泛用途．
复合金属材料：有铝合金、镁合金、钛合金以及稀有金属，它们在导电、航空航天、原子能方面有广泛用途．
复合高分子材料：有合成橡胶、塑料和化学纤维等．它们在火箭、建筑、医疗、交通、服装、农业、国防上有广泛用途．
（2）纳米材料
①纳米是长度单位：1 nm＝10－9 m.
②纳米技术：在纳米尺度(1～100 nm)上制造材料和器件的技术．即重新排列原子而制造具有新分子结构的技术．
③纳米材料有纳米金属、纳米磁场材料、纳米陶瓷材料、有机—无机纳米复合物、纳米传感材料、纳米医用材料等．
④纳米材料特性
当材料小到纳米尺度时，其性能会发生突变，体现在以下几方面：
力学性能：高强、高硬和良好塑性．
热学性能：熔点较低．
电学性能：低温时会呈现电绝缘性．
化学性能：具有相当高的化学活性．
⑤纳米材料应用领域：能源、环保、通信、航空航天、医疗、日常生活等．
(3)机敏材料：有半导体材料、光纤、薄膜材料、液晶显示材料．它们在光电子器件、光通信、光计算、激光技术等方面有广泛用途．
【例1】纳米材料的奇特效应使纳米材料表现出不同于传统材料的良好性能，以下关于纳米材料的性能的说法中，正确的是( )
A．在力学性能方面，纳米材料具有高强、高硬和良好的可塑性
B．在热学性能方面，纳米超细微粒的熔点比常规粉体低得多
C．在电学性能方面，纳米金属在低温时会呈现超导电性
D．在化学性能方面，纳米材料化学活性低，因此化学稳定性强
【审题指导】 结构决定性质，人们发现当材料的尺寸小到纳米尺度时，其力、热、声、光、磁等方面的某些性质会突变，这也是纳米材料的“神奇”之处．
【解析】 在电学性能方面，纳米材料在低温时会呈现电绝缘性；而在化学性能方面，纳米材料具有相当高的化学活性，故选项C、D错误．
【答案】 AB
【例2】以下说法中错误的是( )
A．材料科学是研究材料的制造、结构与性能三者之间相互关系的科学
B．材料对人类文明进程有着重要的影响
C．纳米是长度单位，1 nm＝10－10 m
D．半导体是具有优异特性的微电子材料
【答案】C
【思考判断】
(1)在极低的温度下，纯净的半导体仍能很好地导电．(×)
(2)在有光照射时，有的半导体可以导电．(√)
(3)掺入一定杂质后，半导体的导电性能一定会变差．(×)
【探究交流】
纳米涂料
随着纳米科技的发展，纳米商品开始进入市场，有的商家为了促销商品，打着纳米材料的幌子到处招摇撞骗，如在社会上出现了纳米“冰箱”、纳米“洗衣机”，甚至出现了纳米“电影”的笑话．你了解什么是“纳米”吗？你知道纳米材料有哪些良好的性能吗？
【提示】 纳米是长度单位：1 μm＝10－9 m.
以碳纳米管为例纳米材料有韧性高、导电性极强，并兼具金属和半导体的特性.
图文来自网络，版权归原作者，如有不妥，告知即删