《2025年暑假生活北京师范大学出版社八年级物理人教版》

3.【时代科技】阅读材料,回答问题。
北京8分钟
2018年平昌冬奥会闭幕式上,“北京8分钟”表演惊艳全世界,同时宣告冬奥会进入北京时间。短短8分钟的表演却蕴涵着大量的“中国智慧”和“中国制造”。
闭幕式上,演员穿着巨大尺寸的熊猫木偶道具进行轮滑表演(如图4-2所示),给人留下了深刻印象。为了达到理想的表演效果,需要严格控制道具的质量。为此,制作团队在原有工艺的基础上不断改良和创新,经过反复对比和测试,最终确定用铝合金管材和碳纤维条作为制作材料。最终版的熊猫木偶道具质量为10kg左右。

装载着大屏幕的机器人与轮滑舞者进行了互动表演。为了体现冰雪主题,这些大屏幕也使用了新技术,让它们看起来像是用冰雪制成的“冰屏”。每块“冰屏”长3m。为保证“冰屏”具有较强的抗风能力,“冰屏”的整个结构非常精密,卡槽与屏幕之间的距离达到微米级,经过风洞测试,每块“冰屏”都能承受15m/s的风速。目前我国的“冰屏”技术已处于世界领先水平。
舞台上要求演员衣服轻薄以使动作舒展流畅。由于现场气温在-3℃左右,为了做好演员的防寒保暖工作,超薄保暖服采用了超级新型纳米材料——石墨烯发热膜。演员上场前,需先对服饰内的电池进行充电。充电完成后,石墨烯发热膜保暖服可在-20℃的环境中工作4h,确保了演员穿着舒适和演出成功。
(1)熊猫木偶道具选用铝合金管材和碳纤维条作为制作材料,除考虑材料的强度和韧性外,还考虑这些材料的______较小。
(2)纳米是长度的单位,1nm只有1m的十亿分之一。纳米技术的研究范围为1~100nm,这个范围称为纳米级。石墨烯是超级新型纳米材料,它最鲜明的特点就是厚度小,约0.3nm,即______m。

答案： （1）密度 （2）$3× 10^{-10}$

4.【跨学科实践】查阅资料,了解大国重器应用的新材料,以“我知道的新材料——××”为题写一篇小论文,并和同学进行交流。

答案： 我知道的新材料——碳纤维
碳纤维是一种含碳量在90%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。
碳纤维具有许多优良性能，它的比重不到钢的四分之一，抗拉强度却是钢的7-9倍，抗拉弹性模量也高于钢。同时，碳纤维还具有耐腐蚀、耐高温、耐疲劳、抗蠕变等特性，并且导电、导热性能良好。
在大国重器中，碳纤维有着广泛的应用。例如在航空航天领域，碳纤维复合材料被用于制造卫星的主体结构、火箭发动机的壳体以及航天器的机翼等部件。使用碳纤维材料可以显著减轻航天器的重量，提高有效载荷，降低发射成本。在军事装备方面，碳纤维可用于制造坦克的装甲、导弹的弹体等，增强装备的防护能力和机动性能。此外，在高端体育用品、医疗器械等领域，碳纤维也发挥着重要作用。
随着科技的不断发展，碳纤维材料的性能还在不断提升，其应用领域也将进一步拓展，为我国的科技进步和国防建设等方面做出更大的贡献。