高二物理课件 2.1《晶体和非晶体》2.2《晶体的微观结构》2.3《固体新材料》（粤教版选修3-3）

欢迎进入物理课堂 第一节晶体和非晶体第二节晶体的微观结构第三节固体新材料 课标定位 学习目标 1 知道什么是晶体 非晶体以及晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别 2 知道晶体内部的物质微粒是按照一定规律在空间整齐排列的 3 知道晶体外形的规则性及其物理性质的各向异性 4 了解固体新材料的基本特征 重点难点 1 晶体和非晶体的区别及物理性质 2 晶体的微观结构 课前自主学案 一 晶体和非晶体1 固体的分类 晶体和非晶体 1 如 石英 云母 单晶硅和单晶锗等 2 如 各种常见金属 3 如 玻璃 松香 沥青 橡胶等 单晶体 多晶体 非晶体 2 单晶体 1 具有规则的 如食盐的晶体是正立方体 冬季的雪花一般是六角形的规则图案 2 具有固定的 加热熔化过程中 物体的温度 3 在不同的方向上 机械强度 导热性能 导电性质等物理性质 同 也就是说单晶体具有 3 多晶体 1 没有规则的 2 具有固定的 3 在不同的方向上 具有 的物理性质 也就是说 多晶体具有 几何形状 熔点 保持不变 不 各向异性 几何形状 熔点 相同 各向同性 4 非晶体 1 没有规则的 2 没有固定的 在加热熔化的过程中 物体的温度 3 在不同的方向上 具有 的物理性质 4 有些材料在某种条件下是晶体 在另一条件下则是 有的晶体与非晶体 在一定条件下 还可以 几何形状 熔点 增加 各向同性 非晶体 相互转化 二 晶体的微观结构1 晶体的微观结构假说的内容 晶体内部的微粒是 地排列的 2 假说提出的依据 晶体外形的 和物理性质的 3 实验验证 人们用 和电子显微镜对晶体的内部结构进行研究后证实了晶体的内部粒子有规则排列的假说是正确的 有规则 规则性 各向异性 X射线 4 微观结构理论的内容 1 组成晶体的物质微粒 原子 分子或离子 在空间排成阵列 呈现周而复始的 说明晶体的微观结构具有 特点 2 晶体内部各微粒之间存在着很强的 微粒只能在 附近做微小振动 有序结构 周期性 相互作用力 各自的平衡位置 5 固体特征的微观解释 1 方法 在固体界面沿不同方向画出等长直线 2 现象 单晶体在不同直线上 不相等 说明沿不同方向 及 情况不相同 在物理性质上表现为各向异性 非晶体在不同直线上微粒的个数 说明沿不同方向 及 情况基本相同 在物理性质上表现为各向同性 3 同一种物质在 形成不同的晶体 微粒的 微粒的个数 微粒的排列 物质结构 大致相等 微粒排列 物质结构 不同条件下 三 固体新材料1 新材料的基本特征 1 新材料有优异的性能和广阔的应用前景 2 新材料的发展与 密切相关 3 新材料往往具有 如超高强度 超高硬度 超塑性 4 新材料的研发和应用推动了人类文明和社会的进步 5 是当前用途最广的半导体材料 新工艺 新技术 特殊性能 硅 2 新材料的未来 1 新材料科学正向着研究各种 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 开发同时具有感知外界环境或参数变化和驱动功能的 研究开发 等方向发展 2 新材料的 和 也是今后新材料科学技术发展的重要内容 复合材料 纳米材料 机敏材料 生物医学材料 制备工艺 检测仪器 计算机应用 思考感悟家庭 学校或机关的门锁常用 碰锁 然而使用一段时间后 锁舌就会变涩而不易被碰 造成锁门困难 这时 你可以用铅笔在锁舌上研磨几下 碰锁 便开关自如了 而且可以维持几个月之久 你知道其中的道理吗 提示 因为铅笔中含有石墨成分 利用的是石墨的润滑作用 石墨具有层状结构 层与层之间容易脱落 因而起到润滑作用 核心要点突破 一 晶体和非晶体1 晶体和非晶体的区别 1 在外形上 晶体具有规则的几何形状 而非晶体则没有 食盐晶体 明矾晶体 石英晶体的形状虽然各不相同 但都有规则的几何形状 有些晶体可以具有多种不同的几何形状 例如雪花可以有多种不同的几何形状 非晶体则没有规则的几何形状 2 在物理性质上 晶体具有各向异性 而非晶体则是各向同性的 物理性质包括弹性 硬度 导热性能 导电性能 光的折射性能等 晶体的各向异性是指晶体在不同方向上的物理性质不同 例如晶体在不同的方向上可以有不同的硬度 弹性 导热性能 导电性能等 3 晶体有确定的熔点 非晶体没有确定的熔点 晶体在熔化过程中 加热但温度保持不变 直到晶体全部熔化成液体后温度才继续升高 非晶体在熔化过程中 加热时其温度不断升高 非晶体慢慢变软 直到熔化成液态 2 单晶体与多晶体 1 区别 单晶体是一个完整的晶体 如雪花 食盐小颗粒 多晶体是由很多小晶体 称为晶粒 杂乱无章地排列组成的 如常见金属材料铝 锂 锰合金 单晶体在物理性质上表现为各向异性 而多晶体在物理性质上则表现为各向同性 2 相同点 多晶体与单晶体都有一定的熔点 3 多晶体与非晶体 1 相同点 都没有规则的几何形状 并且在物理性质上都是各向同性的 2 区别 多晶体有固定的熔点 而非晶体则没有固定的熔点 4 晶体和非晶体的相对性同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现 也就是说 物质是晶体还是非晶体 并不是绝对的 例如 天然水晶是晶体 而熔化以后再凝固的水晶 即石英琉璃 就是非晶体 有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体 特别提醒 晶体的规则几何外形是天然形成的 将一单晶体颗粒弄碎成很多小的颗粒 每个小颗粒仍然具有规则的几何外形 即时应用 即时突破 小试牛刀 单选 下列说法中 不正确的是 A 显示各向异性的物体必定是晶体B 不显示各向异性的物体必定是非晶体C 具有确定熔点的物体必定是晶体D 不具有确定熔点的物体必定是非晶体 解析 选B 晶体具有各向异性 非晶体具有各向同性 所以只要是各向异性者必为晶体 A项正确 但多晶体对外不显示各向异性 而显示各向同性 所以不显示各向异性的物体不一定是非晶体 故B项错误 无论是单晶体还是多晶体均有确定的熔点 非晶体没有确定的熔点 故C D项正确 故答案应选B 二 晶体的结构和性质1 晶体的微观结构的特点 1 组成晶体的物质微粒 分子或原子 离子 依照一定的规律在空间中整齐地排列 2 晶体中物质微粒的相互作用很强 微粒的热运动不足以克服它们的相互作用力而远离 3 微粒的热运动表现为在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动 2 晶体表现为各向异性的原因晶体的各向异性是指晶体在不同方向上物理性质不同 也就是沿不同方向去测试晶体的物理性能时测量结果不同 需要注意的是 晶体具有各向异性 并不是说每一种晶体都能在各种物理性质上表现出各向异性 用微观结构理论解释晶体的特性 图2 1 1如图2 1 1所示 这是在一个平面上晶体物质微粒的排列情况 从图上可以看出 在沿不同方向所画的等长直线AB AC AD上物质微粒的数目不同 直线AB上物质微粒较多 直线AD上较少 直线AC上更少 因为晶体在沿不同的方向上 物质微粒的数目不同 即在不同方向上物质微粒的排列情况不同 从而引起晶体的不同方向上物理性质的不同 课堂互动讲练 双选 关于晶体和非晶体 下列说法正确的是 A 有规则的几何外形的固体一定是晶体B 晶体在物理性质上一定是各向异性的C 晶体熔化时具有一定的熔点D 晶体和非晶体在适当的条件下是可以相互转化的 精讲精析 因为外形是否规则可以用人工的方法处理 所以选项A是错误的 因为晶体可分为单晶体和多晶体 而多晶体在物理性质上是各向同性的 所以选项B也是错误的 因为晶体在物理性质上的重要特征之一是具有一定的熔点 所以选项C正确 理论和实验都证明非晶体是不稳定状态 在适当的条件下会变成晶体 因此D正确 答案 CD 方法总结 判断固体是否为晶体的方法是依据晶体与非晶体是否存在固定的熔点 单晶体与多晶体是否存在天然的几何外形 部分物理性质是否有各向异性加以分析判断 单选 下列说法中正确的是 A 可以根据各向同性或各向异性来鉴别晶体和非晶体B 一块均匀薄片 沿各个方向对它施加拉力 发现其强度一样 则此薄片一定是非晶体C 一个固体球 如果沿其各条直径方向的导电性不同 则该球一定是单晶体D 一块晶体 若其各个方向的导热性相同 则一定是多晶体 精讲精析 物理性质上各向异性 则一定是单晶体 各向同性 则可能是非晶体 多晶体 也可能是单晶体 因为单晶体的某些 个 物理性质具有各向异性 而另外某些物理性质却具有各向同性 多晶体和非晶体都显示各向同性 只有单晶体显示各向异性 所以A错 B也错 C对 晶体具有各向异性的特性 仅是指某些物理性质 并不是所有的物理性质都是各向异性的 换言之 某一物理性质显示各向同性 并不意味着该物质一定不是单晶体 所以D错 答案 C 方法总结 1 由物理性质的各向异性可以判定一定是单晶体 2 单纯从物理性质的各向同性上不能区别是多晶体还是非晶体 要进一步区分 还要看物体是否有固定的熔点 双选 下列叙述中错误的是 A 晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点阵排列B 单晶体具有规则的几何外形是由于它的微粒按一定规律排列C 非晶体有规则的几何形状和确定的熔点D 石墨的硬度与金刚石差得多 是由于它的微粒没有按空间点阵分布 思路点拨 结合晶体和非晶体的特性及影响其特性的微观结构特点进行思考判断 自主解答 晶体内部微粒排列的空间结构决定着晶体的物理性质不同 也正是由于它的微粒按一定规律排列 使单晶体具有规则的几何形状 石墨与金刚石的硬度相差甚远是由于它们内部微粒的排列结构不同 石墨的层状结构决定了它的质地柔软 而金刚石的网状结构决定了其中碳原子间的作用力很强 所以金刚石有很大的硬度 答案 CD 变式训练 双选 晶体表现出各向异性是由于 A 晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同B 晶体在不同方向上物质微粒的排列情况相同C 晶体内部结构的无规则性D 晶体内部结构的有规则性解析 选AD 组成晶体的物质微粒是有规则排列的 由于在不同方向上物质微粒的排列情况不同 造成晶体在不同方向上的物理性质不同 选项A D正确 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全