資源簡介

第3節　材料及其應用
[學習目標]　1.了解材料對人類社會的影響。2.了解材料的種類(重點)。3.了解半導體、納米材料、石墨烯等幾種新型材料的應用前景(重點)。
一、材料對人類社會的影響
時代 工具 材料 特點 對生產力 的影響 產生 年代
石器 時代 石頭 石器雖硬卻　　斷裂，　　　加工 效率低下，生產力發展極其緩慢。 原始 社會
青銅 時代 青銅 合金材料，制作成本較　　　，硬度偏低 給農業和手工業生產以更強大的力量 夏、商、 西周 時期
鐵器 時代 鐵 堅硬、韌性高、鋒利，勝過石器和青銅器 帶來了相對發達的生產力，促進了中華文明的發展 戰國 晚期
信息 時代 新材 料 舉例：(1)　　　　材料促進了計算機技術的發展 (2)耐高溫　　　　　的結構材料推動了航天技術的發展 (3)低消耗的　　　　　引領了光纖通信技術的發展 材料已經與信息、能源一起，被當今國際社會公認為現代文明的三大支柱 現代
二、材料的種類
1.按照材料的特性，可將材料分為結構材料和功能材料兩類。
(1)結構材料主要利用材料的　　　　特性
(2)功能材料主要利用材料的　　　　　　等特性。
2.按照材料的應用領域，又可將材料分為　　　材料、　　　　材料、建筑材料、　　　　材料、________材料等。
3.習慣上，人們把材料分為　　　　材料、　　　　　　　　材料、　　　　　　　　材料和　　　　材料。
(1)金屬材料
金屬材料一般包括金屬與　　　　。合金是由兩種或兩種以上的金屬，或者　　　　　　　　結合而成的具有金屬特性的材料。
(2)無機非金屬材料：主要有　　　　和　　　　等。
陶瓷新材料有驚人的　　　　性能，能耐受強堿氫氧化鈉、幾乎所有的無機酸及有機酸的腐蝕，同時它又是一種高性能的　　　　材料，在現代工業和航空航天領域得到了廣泛的應用。
(3)有機高分子材料是由含碳、氫、氧、氮、硅、硫等元素的　　　　　　構成的材料。　　　　、___________和　　　　　　這三大合成高分子材料，已經成為生產和生活中必不可少的重要材料。
(4)復合材料
復合材料是由以上幾類不同材料通過　　　　　　組合而成的新型材料。可通過材料設計使各組合成分的性能　　　　　　　　　　　　，從而獲得新的優越性能。
例1　(多選)習慣上，人們把材料分為(　　)
A.金屬材料 B.無機非金屬材料
C.生物材料 D.有機高分子材料
例2　(多選)下列說法中正確的是(　　)
A.不銹鋼具有很強的耐腐蝕性，廣泛應用于制造餐具、外科手術器械及化工設備
B.有機高分子材料是碳、氫、氧、氮、硅、硫等元素的有機化合物構成的材料
C.復合材料則是由幾類不同材料通過復合工藝組合而成的新型材料
D.玻璃鋼不是復合材料
針對訓練1　(多選)下列關于材料的說法正確的是(　　)
A.金屬材料是指金屬及其合金，通常合金的性能優于純金屬
B.合成橡膠、合金都屬于復合材料
C.塑料屬于有機高分子材料
D.玻璃是無機非金屬材料
三、材料的應用
1.半導體
(1)半導體是具有優異特性的微電子材料。從導電性能上看，半導體的電阻率介于　　　　　　(電阻率<10-3 Ω·m)和　　　　(電阻率>1012 Ω·m)之間。
(2)微電子工業中使用的半導體材料主要是　　　和　　　　。硅的機械強度高，結晶性好，在自然界中儲量　　　　，成本　　　　，是制造晶體管和集成電路的主要材料。
2.納米材料
(1)納米是　　　　，1 nm=　　　　 m。粒度在　　　　　　的材料稱為納米材料。
(2)碳納米管是目前納米材料研究領域的熱點之一。碳納米管是由碳原子層卷曲而成的碳管，管直徑一般為　　　　　　　　，管壁厚度僅為　　　　。它的成分和石墨一樣，但韌性　　　　，導電性　　　　，兼具金屬和半導體的特性。
3.石墨烯
(1)石墨烯：由　　　　　　構成的材料，碳原子之間相互連接成　　　　　　。
(2)石墨烯的特性：優異的　　　、　　　、　　　　特性，是已知強度　　　　的材料之一，并且能　　　　，有很好的　　　　。
(3)用途：①制作傳感器；②制作晶體管；③作為柔性顯示屏的基礎材料。
例3　(多選)下列認識正確的是(　　)
A.納米是一種尺寸很小的材料，是納米材料的簡稱
B.粒度在1~100 nm的材料稱為納米材料
C.納米是一個長度單位
D.納米材料的奇特效應使納米材料表現出不同于傳統材料的良好性能
例4　如圖所示為石墨、石墨烯的微觀結構，石墨烯是單層的石墨，可以通過剝離石墨而獲得，是現有材料中厚度最薄、強度最高、導熱性最好的新型材料。下列說法正確的是(　　)
A.單層石墨烯的厚度約在厘米數量級
B.石墨烯可以通過物理方法獲得
C.石墨和石墨烯中的碳原子都固定在六邊形的頂點不動
D.石墨烯熔化過程中吸熱，碳原子的平均動能增加
針對訓練2　(多選)石墨烯是從石墨中分離出來的單原子層石墨，它具有超強導電、導熱的性能。下列關于石墨烯的說法正確的是(　　)
A.石墨烯屬于一種新型化合物
B.石墨烯的碳原子之間存在間隔
C.石墨烯可作散熱材料
D.石墨烯可作為電池的電極
答案精析
一、
容易　不易　高　半導體　高強度　光導纖維
二、
1.(1)力學　(2)聲、光、熱、電、磁
2.信息　能源　生物　航空航天
3.金屬　無機非金屬　有機高分子　復合　(1)合金
金屬與非金屬　(2)陶瓷　玻璃　耐腐蝕　電絕緣
(3)有機化合物　塑料　合成纖維　合成橡膠
(4)復合工藝　互相補充并彼此關聯
例1　ABD
例2　ABC　[玻璃鋼、碳纖維和陶瓷復合材料等都是新型的復合材料，D錯誤，A、B、C正確。]
針對訓練1　ACD　[金屬材料主要是指金屬及其合金，一般來講，合金的性能優于金屬單質，所以日常的應用中，合金比金屬單質使用得更廣泛，選項A正確；合金屬于金屬材料，而塑料、橡膠都屬于有機高分子材料，選項B錯誤，C正確；玻璃屬于無機非金屬材料，選項D正確。]
三、
1.(1)金屬導體　絕緣體　(2)硅　砷化鎵　豐富　低
2.(1)長度單位　10-9　1~100 nm
(2)幾納米到幾十納米　幾納米　很高　極強
3.(1)單層原子　六角網格
(2)光學　電學　力學　最高　彎曲　韌性
例3　BCD
例4　B　[單層石墨烯的厚度為納米數量級，故A錯誤；由題意可知，可以通過剝離石墨而獲得石墨烯，所以石墨烯可以通過物理方法獲得，故B正確；石墨和石墨烯中的碳原子是運動的，故C錯誤；石墨烯是晶體，熔化過程中吸熱，溫度不變，碳原子的平均動能不變，故D錯誤。]
針對訓練2　BCD　[石墨烯是從碳中分離出來的單原子層石墨，是一種碳單質，A錯誤；構成石墨烯的碳原子之間存在間隔，B正確；石墨烯具有超強導電、導熱的性能，可用作散熱材料和電池的電極，C、D正確。](共23張PPT)
DIERZHANG
第2章
第3節　材料及其應用
1.了解材料對人類社會的影響。
2.了解材料的種類(重點)。
3.了解半導體、納米材料、石墨烯等幾種新型材料的應用前景(重點)。
學習目標
一、材料對人類社會的影響
二、材料的種類
三、材料的應用
內容索引
材料對人類社會的影響
一
時代 工具 材料 特點 對生產力的影響 產生
年代
石器 時代 石頭 石器雖硬卻　　　斷裂，　　　加工 效率低下，生產力發展極其緩慢。 原始社會
青銅 時代 青銅 合金材料，制作成本較　　，硬度偏低 給農業和手工業生產以更強大的力量 夏、商、
西周時期
鐵器 時代 鐵 堅硬、韌性高、鋒利，勝過石器和青銅器 帶來了相對發達的生產力，促進了中華文明的發展 戰國晚期
容易
不易
高
時代 工具 材料 特點 對生產力的影響 產生
年代
信息 時代 新材料 舉例：(1)　　　　材料促進了計算機技術的發展 (2)耐高溫　　　　的結構材料推動了航天技術的發展 (3)低消耗的　　　　　引領了光纖通信技術的發展 材料已經與信息、能源一起，被當今國際社會公認為現代文明的三大支柱 現代
半導體
高強度
光導纖維
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材料的種類
二
1.按照材料的特性，可將材料分為結構材料和功能材料兩類。
(1)結構材料主要利用材料的　　　特性
(2)功能材料主要利用材料的　　　　　　　　　　等特性。
2.按照材料的應用領域，又可將材料分為　　　材料、　　　材料、建筑材料、　　　材料、　　　　　材料等。
力學
聲、光、熱、電、磁
信息
能源
生物
航空航天
3.習慣上，人們把材料分為　　材料、　　　　　材料、　　　　　材料和　　　材料。
(1)金屬材料
金屬材料一般包括金屬與　　　。合金是由兩種或兩種以上的金屬，或者　　　　　　　結合而成的具有金屬特性的材料。
(2)無機非金屬材料：主要有　　　和　　　等。
陶瓷新材料有驚人的　　　　性能，能耐受強堿氫氧化鈉、幾乎所有的無機酸及有機酸的腐蝕，同時它又是一種高性能的　　　　材料，在現代工業和航空航天領域得到了廣泛的應用。
金屬
無機非金屬
有機高分子
復合
合金
金屬與非金屬
陶瓷
玻璃
耐腐蝕
電絕緣
(3)有機高分子材料是由含碳、氫、氧、氮、硅、硫等元素的____________
構成的材料。　　　、　　　　　和　　　　　這三大合成高分子材料，已經成為生產和生活中必不可少的重要材料。
(4)復合材料
復合材料是由以上幾類不同材料通過　　　　　組合而成的新型材料。可通過材料設計使各組合成分的性能　　　　　　　　　　，從而獲得新的優越性能。
有機化合物
塑料
合成纖維
合成橡膠
復合工藝
互相補充并彼此關聯
　 (多選)習慣上，人們把材料分為
A.金屬材料
B.無機非金屬材料
C.生物材料
D.有機高分子材料
例1
√
√
√
　 (多選)下列說法中正確的是
A.不銹鋼具有很強的耐腐蝕性，廣泛應用于制造餐具、外科手術器械及
　化工設備
B.有機高分子材料是碳、氫、氧、氮、硅、硫等元素的有機化合物構成
　的材料
C.復合材料則是由幾類不同材料通過復合工藝組合而成的新型材料
D.玻璃鋼不是復合材料
例2
√
√
√
玻璃鋼、碳纖維和陶瓷復合材料等都是新型的復合材料，D錯誤，A、B、C正確。
　 　(多選)下列關于材料的說法正確的是
A.金屬材料是指金屬及其合金，通常合金的性能優于純金屬
B.合成橡膠、合金都屬于復合材料
C.塑料屬于有機高分子材料
D.玻璃是無機非金屬材料
√
針對訓練1
√
√
金屬材料主要是指金屬及其合金，一般來講，合金的性能優于金屬單質，所以日常的應用中，合金比金屬單質使用得更廣泛，選項A正確；
合金屬于金屬材料，而塑料、橡膠都屬于有機高分子材料，選項B錯誤，C正確；
玻璃屬于無機非金屬材料，選項D正確。
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材料的應用
三
1.半導體
(1)半導體是具有優異特性的微電子材料。從導電性能上看，半導體的電阻率介于　　　　 (電阻率<10-3 Ω·m)和　　　　(電阻率>1012 Ω·m)之間。
(2)微電子工業中使用的半導體材料主要是　　和　　　　。硅的機械強度高，結晶性好，在自然界中儲量　　　，成本　　，是制造晶體管和集成電路的主要材料。
金屬導體
絕緣體
硅
砷化鎵
豐富
低
2.納米材料
(1)納米是　　　　　，1 nm=　　 m。粒度在　　　　　的材料稱為納米材料。
(2)碳納米管是目前納米材料研究領域的熱點之一。碳納米管是由碳原子層卷曲而成的碳管，管直徑一般為　　　　　　　　　，管壁厚度僅為
　　　　。它的成分和石墨一樣，但韌性　　　，導電性　　　，兼具金屬和半導體的特性。
長度單位
10-9
1~100 nm
幾納米到幾十納米
幾納米
很高
極強
3.石墨烯
(1)石墨烯：由　　　　 構成的材料，碳原子之間相互連接成 　　　　。
(2)石墨烯的特性：優異的　　 、　　 、 　　特性，是已知強度_____
的材料之一，并且能　　　，有很好的　　　。
(3)用途：①制作傳感器；②制作晶體管；③作為柔性顯示屏的基礎材料。
單層原子
六角網格
光學
電學
力學
最高
彎曲
韌性
　 (多選)下列認識正確的是
A.納米是一種尺寸很小的材料，是納米材料的簡稱
B.粒度在1~100 nm的材料稱為納米材料
C.納米是一個長度單位
D.納米材料的奇特效應使納米材料表現出不同于傳統材料的良好性能
例3
√
√
√
　如圖所示為石墨、石墨烯的微觀結構，石墨烯是單層的石墨，可以通過剝離石墨而獲得，是現有材料中厚度最薄、強度最高、導熱性最好的新型材料。下列說法正確的是
A.單層石墨烯的厚度約在厘米數量級
B.石墨烯可以通過物理方法獲得
C.石墨和石墨烯中的碳原子都固定在六邊形的頂點不動
D.石墨烯熔化過程中吸熱，碳原子的平均動能增加
例4
√
單層石墨烯的厚度為納米數量級，故A錯誤；
由題意可知，可以通過剝離石墨而獲得石墨烯，
所以石墨烯可以通過物理方法獲得，故B正確；
石墨和石墨烯中的碳原子是運動的，故C錯誤；
石墨烯是晶體，熔化過程中吸熱，溫度不變，碳原子的平均動能不變，故D錯誤。
　 　(多選)石墨烯是從石墨中分離出來的單原子層石墨，它具有超強導電、導熱的性能。下列關于石墨烯的說法正確的是
A.石墨烯屬于一種新型化合物
B.石墨烯的碳原子之間存在間隔
C.石墨烯可作散熱材料
D.石墨烯可作為電池的電極
√
針對訓練2
√
√
石墨烯是從碳中分離出來的單原子層石墨，是一種碳單質，A錯誤；
構成石墨烯的碳原子之間存在間隔，B正確；
石墨烯具有超強導電、導熱的性能，可用作散熱材料和電池的電極，C、D正確。
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