初中物理北师大版（2024）八年级下册（2024）第四节 探索新材料试讲课教学课件ppt

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1.通过探索材料的发展演变过程，认识材料发展对社会发展的促进作用。2.了解纳米材料、高分子材料等新兴材料的性能。3.通过调查校园或社区垃圾处理情况，认识材料发展对环境的影响。
人类社会从石器时代发展到信息时代，科技在不断的发展，材料在不断的更新，这节课我们一起来探索人类社会材料的发展变化。
中国是一个拥有五千年辉煌历史文明的古国，之所以是文明古国，在很大程度上是因为文字完整的保存下来。我国文字的书写材料是如何发展的呢？
最早的文字，被人们刻在经过加工和刮磨的龟甲和兽骨上。
竹简用竹片制成，制造简单，成本低廉，是我国历史上使用时间最长的书籍形式。竹简对中国文化的传播起到了至关重要的作用，也正是它的出现，才得以形成百家争鸣的文化盛况，同时也使孔子、老子等名家名流的思想和文化能流传至今。
一、认识材料对社会发展的作用
帛为白色丝织物，帛书指书写在帛上的文字.帛书可追溯至春秋时期，不过，由于帛的价格远比竹简昂贵，它的使用仅限于达官贵人
东汉时，宦官蔡伦总结前人经验，改进造纸术.这种纸原料易找，价格便宜，易于推广.此后纸的使用日益普遍，纸逐渐成为人们广泛使用的书写材料，对人类文明的传播具有深远影响。
厨具的演化——原始阶段
从原始到现代，厨具的发展史经历了多个阶段 在旧石器时代，人类最初使用的厨具是天然木炭和石锅石铲，这些工具反映了人类早期的饮食方式和生产方式，在这个阶段，人类的饮食方式较为原始，主要以采集和渔猎为生，食物处理方式也相对简单。
随着人类生产方式的转变，从采集和渔猎逐渐过渡到以农耕为主，主食由肉食转变为以颗粒状谷物为主，需要新的烹饪方式及器具相适应，陶器的出现标志着烹饪器具的诞生，将人类的饮食生活推向一个文明、卫生的新时期，陶器的种类和形式多样，如灰陶、彩陶等，这些陶器用于烤、煮、蒸等多种烹饪方式。
厨具的演化——陶器阶段
进人夏商周及春秋战国时代，青铜器成为主要的烹饪工具，青铜鼎、青铜鬲等成为这个时期的代表性厨具.青铜器的使用不仅提高了烹饪效率，也反映了当时的社会制度和礼仪文化.青铜鼎多用于礼仪场合，而日常生活则使用陶鼎。
厨具的演化——青铜器阶段
自秦汉时期开始，铁器被广泛应用于烹饪器具的制作，这标志着厨具材料的一次重大变革。铁锅、铁铲等工具的出现，极大地提高了烹饪的效率和便利性，同时也促进了饮食文化的多样化。
厨具的演化——铁器阶段
随着科技的发展，现代厨具材料多样，包括不锈钢、铝合金等，厨具的种类也更加丰富，包括电饭锅、微波炉、高压锅等，这些现代厨具不仅提高了烹饪效率，也满足了人们对健康、便捷饮食的需求.
厨具的演化——现代阶段
(1)早期的人类，只能利用自然材料制作简单的器具，如石器时期的人们利用砾石做成石铲，来进行挖掘。
(2)随着加工工艺的进步，人们学会了炼制金属，制作铲子的材料也变成了金属材料，这时候的铲子相比石铲更结实耐用，大大提高了劳动的效率。
(3)现代，人们又使用高硬度的合金钢材料制作成合金铲，具有高强度、耐高温和抗腐蚀等特点，用来完成特定的任务。
（4）为了完成外太空的探索，人们还用高科技材料制成了特殊的铲子。例如，我国的嫦娥五号在月球表面采集月壤的挖土铲就是用氮化碳材料制成的。这种材料属于新型无机非金属材料具有极高的硬度和强度，密度小，耐极端温度，能够适应月球表面的特殊环境，从而成功执行嫦娥五号的挖土任务。
新材料是指新出现的或正在发展的材料，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、耐蚀性、抗辐射等某一方面或多个方面具有优越的性能。
常见的新材料--轻质材料
(1)气凝胶：目前世界上最轻的固体材料之一，密度仅有0 . 2 kg/m3，甚至更小。气凝胶还具有坚固耐用、耐高温、隔热性和绝缘性好等特性，是制造航空航天器材的重要材料。(2)微晶格材料：用镍金属通过3D 打印技术制成的微晶格材料，是最轻的金属材料之一，其密度约为0.9 kg/m3。微晶格材料具有超强的抗压缩和能量吸收能力，非常适用于抗压减震。
常见的新材料--纳米材料
(1)将某些物质的尺度加工到1 ~ 1 00 nm 时，它们的物理性质或化学性能与较大尺度时相比，发生异常变化，这种材料就称为纳米材料。(2)纳米材料被应用到某些产品上，产生了神奇的效果。如可以大大提高材料的强度和硬度，降低烧结温度、提高磁性等，如用纳米陶瓷粉制成的陶瓷具有一定的韧性，用纳米技术处理过的领带具有一定的自洁功能。
超耐热合金，通常是指在温度超过 700℃的情况下还能正常工作的材料，例如，超高温铌合金和锆合金，超高温合金一般要具备以下三个特性:高温强度、常温韧性以及高温抗氧化能力
常见的新材料--超耐热材料
高分子材料是由大量相同或相似的小分子单元通过化学键连接而成的长链结构从而形成高分子材料.高分子材料密度小、耐腐蚀性好、易加工，目前已在医疗工程、建筑、电子等领域得到广泛应用。
常见的新材料--高分子材料
实践活动：新材料的使用调查
【典例1】如图所示，是我国自行研制即将首飞的C919大型喷气客机，它的机身和机翼均采用了极轻的碳纤维材料。这种材料的优点是（    ）A．密度小B．质量小 C．体积小D．硬度小
【详解】C919大型喷气客机，它的机身和机翼均采用了极轻的碳纤维材料，“极轻”表示体积一定时，材料的质量非常小，也就是密度很小，所以这种材料的优点是密度小，这种材料的硬度大。故选A。
（2）此碳纤维复合材料的密度。
材料发展虽然促进了人类社会和科学技术的发展，但是一些材料的使用也带来了环境问题。(1)白色污染 生活中使用的大量塑料购物袋、农用地膜、一次性餐具、绳网，在带来便利的同时也给环境带来很大的危害，如不易降解，造成土壤板结等.这些物品废弃后成为固体垃圾，在土壤水体中长期存在，给生态环境造成了严重的危害，甚至给各类野生动植物和人类的生命安全也带来了威胁。我国自2008年已经开始采取措施，限制不可降解塑料的生产、销售和使用。
三、认识材料发展对环境的影响
材料发展虽然促进了人类社会和科学技术的发展，但是一些材料的使用也带来了环境问题。 (2)废水污染 传统的造纸、化工等工艺流程需要使用大量化学品，这些化学品随着废水排放入水体中，会给周围环境和人们健康带来潜在风险。目前环境污染问题已经引起重视，我国正大力提倡绿色工艺，解决造纸、化工等行业突出的环保问题。
新材料带来了一些环境问题，但是可以通过相关措施来进行改进。(1)研发新型环保材料；(2)优化生产工艺，减少环境污染。
实践活动：垃圾处理情况调查
1.垃圾分类(1)可回收垃圾:包括废纸、塑料瓶、玻璃瓶、金属罐、铝箔、纸板、纸盒等可以进行再循环或回收利用的物品。这些垃圾可以通过回收处理，减少对自然资源的开采和环境的负荷。(2)有害垃圾:包括废电池、废荧光灯管、废油漆、废药品、废化学品、废农药等对环境和人类健康有潜在危害的物品。这些垃圾需要特殊的处理方式，以防止对环境和人体造成污染和伤害。
(3)厨余垃圾:包括食物残渣、剩菜剩饭、果皮、蔬菜果实废料等可生物降解的有机物。这些垃圾可以进行堆肥、沼气发酵等处理方式，转化为有机肥料或能源。(4)其他垃圾:包括建筑垃圾、大型家具、废弃电器等无法归入以上分类的杂项垃圾。这些垃圾需要特殊的处理方式，如拆解、回收或者安全填埋。
2.垃圾处理流程(1)收集:首先，居民将生活垃圾投放到家庭或社区的垃圾桶中，垃圾收集员会收集这些垃圾，并将其转运到垃圾处理设施。(2)运输:收集到的垃圾会被运送到垃圾处理设施，可以是垃圾填埋场、焚烧厂或回收中心等(3)垃圾分类:在垃圾处理设施中，垃圾会进行分类，可回收垃圾、有害垃圾、厨余垃圾等会被分开处理.这个过程可能涉及人工分类、自动分拣设备等。
(1)做好垃圾分类工作，投放垃圾时分类投放，促进垃圾分类的实施.(2)减少使用一次性物品，减少一次性餐具、塑料袋等使用.(3)再利用和回收活动，如旧书、旧教材循环使用等.(4)可以通过双面打印等方式，节约资源并减少对环境的影响
1．2024年4月30日，国产大飞机C919在贵阳机场试飞，贵州人将有机会坐上国产大飞机外出旅行，C919飞机采用碳纤维材料减轻机身质量，因为碳纤维材料具有较小的（　　）A．弹性B．密度C．硬度D．导热性2．祝融号火星车采用了比铝还轻的新型复合材料，满足了火星车轻量化的要求。“比铝还轻”这一特点反映了这种材料的（    ）A．质量小B．密度小C．体积大D．弹性好
3．如图是华为折叠屏手机MateX5， 它采用柔性OLED 外屏和可折叠柔性内屏，双屏展现，具有可折叠、耐磨、防水、回弹性好等特点。以下关于柔性屏的物理属性中描述错误的是（    ）A．韧性好B．吸水性好C．耐磨性好D．透光性好
4．“全碳气凝胶”固体材料是我国科学家研制的迄今为止最“轻”的材料。一块体积为100cm3的“全碳气凝胶”的质量只有16mg，则其密度为 kg/m3。图中所展示的材料叫“全碳气凝胶”，它能放在花蕊上但不会压坏花蕊，说明这材料 （填一种物理属性）很小。它能保护鲜花不受高温火焰的影响，说明这种材料还具有优异的 性能。
6. 某钢制汽车结构件的质量为79kg， 钢的密度是7.9×10kg/m3。（1）钢制汽车结构件的体积为多少？
（2）为实现轻量化设计，把该结构件中的部分更换为铝制品（保证体积形状相同）， 结构件的总质量减少了10.4kg， 结构件中铝制品的体积为多少？（铝的密度是2.7×103kg/m3）
（3）轻量化设计后的结构件中，钢制部分质量为多少？