第一節(jié)

固體類型及微觀結(jié)構(gòu)教學(xué)課件TeachingCourseware20XX.XX.XX第二章固體與液體高中物理魯科版（2019）選擇性必修第三冊(cè)1.知道什么是晶體和非晶體、單晶體和多晶體。2.知道晶體和非晶體的特點(diǎn)及區(qū)分方法。3.知道單晶體在某些物理性質(zhì)上具有各向異性。4.知道晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。5.知道晶體分子在空間排列上具有周期性。素養(yǎng)目標(biāo)新課導(dǎo)入通常情況下，自然界中的物質(zhì)有三種狀態(tài)固體具有固定的外形，可以根據(jù)需要進(jìn)行加工處理，在生活中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。固體液體氣體新課講解Newlessonexplanation新課講解一、晶體與非晶體觀察生活中常見(jiàn)的固體，說(shuō)一說(shuō)它們?cè)谕庑蔚牟煌c(diǎn)？鹽粒、明礬、雪花有規(guī)則的幾何外形；而蜂蠟、松香、瀝青沒(méi)有規(guī)則的幾何外形食鹽明礬雪花松香瀝青蜂蠟新課講解人類對(duì)天然固體的加工和應(yīng)用可追溯到遠(yuǎn)古的穴居時(shí)代，當(dāng)時(shí)的原始人類就已能將石塊磨制成簡(jiǎn)單器具，用于狩獵和農(nóng)耕等活動(dòng)。1.固體的分類(1)分類：固體通常可以分為晶體和非晶體兩大類。晶體具有固定的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，其分子的空間排列有規(guī)律；常見(jiàn)的有：食鹽、蔗糖、味精、雪花以及金銀銅等固態(tài)金屬和一些金屬礦石。非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，其分子的空間排列沒(méi)有規(guī)律；常見(jiàn)的有：玻璃、蜂香、松香、瀝青、橡膠等。(2)實(shí)例：要怎么來(lái)區(qū)分晶體與非晶體呢？?jī)烧哂惺裁床煌啃抡n講解2.晶體的分類：晶體可以分為單晶體和多晶體。(1)單晶體①結(jié)構(gòu)特點(diǎn):具有規(guī)則的幾何形狀,外形都是由若干個(gè)平面圍成的多面體。②物理性質(zhì):某些物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性,有的熔點(diǎn)固定。食鹽的晶體呈立方體形石英的晶體中間是一個(gè)六面棱柱，兩端是六棱錐。明礬的晶體呈八面體形雪花六角形的規(guī)則圖案新課講解(2)多晶體①結(jié)構(gòu)特點(diǎn):沒(méi)有規(guī)則的幾何形狀,都是由大量細(xì)微的單晶體雜亂無(wú)章地地排列在一起構(gòu)成的。②物理性質(zhì):物理性質(zhì)上表現(xiàn)為雜亂無(wú)章,有固定熔點(diǎn)。某金屬表面的顯微圖像由許多食鹽單晶體粘在一起而成大塊的食鹽，就是多晶體．其中的小晶體叫做晶粒。各種金屬材料，也是多晶體。鹽塊新課講解4.晶體與非晶體的區(qū)別晶體與非晶體熔化過(guò)程示意圖（1）晶體具有固定的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，其分子的空間排列有規(guī)律；非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，其分子的空間排列沒(méi)有規(guī)律。晶體：在一定壓強(qiáng)下對(duì)晶體加熱，晶體未熔化時(shí)，溫度逐漸升高（bc段），到達(dá)溫度T0時(shí)，晶體開(kāi)始熔化，直到晶體完全熔化為液體，這個(gè)過(guò)程晶體固液共存，雖然持續(xù)加熱，溫度保持不變（cd段），T0稱為晶體的熔點(diǎn)。[此時(shí)晶體分子的平均動(dòng)能保持不變吸收的熱量是用來(lái)增加分子間的分子勢(shì)能]完全熔化后繼續(xù)加熱，溫度才會(huì)升高。非晶體：在熔化過(guò)程中隨溫度的升高，先是變軟，然后由稠變稀，最終變?yōu)橐后w。（曲線B）新課講解（2）物理性質(zhì)的各向異性與各向同性現(xiàn)象:熔化了的石蠟在云母片上呈橢圓形，而在玻璃片上呈圓形．結(jié)論:云母晶體在各個(gè)方向上的導(dǎo)熱性能不同，而非晶體玻璃在各個(gè)方向上的導(dǎo)熱性能相同．研究云母片和玻璃板的導(dǎo)熱性云母片玻璃片新課講解大量研究表明，單晶體在各個(gè)方向上的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)等物理性質(zhì)不一定相同，我們把這種特性稱為各向異性。非晶體在各個(gè)方向上的物理性質(zhì)通常是相同的，我們把這種特性稱為各向同性。對(duì)于多晶體而言，小晶粒的排列是雜亂無(wú)章的，每個(gè)小晶粒各向異性的特征相互抵消，在各個(gè)方向上的物理性質(zhì)幾乎相同，表現(xiàn)為各向同性。（2）物理性質(zhì)的各向異性與各向同性單晶體各向異性多晶體非晶體各向同性晶體與非晶體、單晶體與多晶體的區(qū)別分類宏觀外形物理性質(zhì)非晶體沒(méi)有天然規(guī)則的形狀(1)沒(méi)有固定熔點(diǎn)(2)各向同性晶體單晶體有天然規(guī)則的形狀(1)有確定的熔點(diǎn)(2)各向異性多晶體沒(méi)有天然規(guī)則的形狀(1)有確定的熔點(diǎn)(2)各向同性新課講解（3）晶體與非晶體在一定條件下會(huì)互相轉(zhuǎn)化非晶態(tài)的玻璃經(jīng)過(guò)加熱冷卻反復(fù)處理，可使其結(jié)構(gòu)有序化，變?yōu)槎嗑w；傳統(tǒng)的金屬晶體經(jīng)過(guò)急冷處理，可制得非晶態(tài)金屬-金屬玻璃。金屬玻璃薄帶◎一種物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)◎許多非晶體在一定的條件下可以轉(zhuǎn)化為晶體◎人們?cè)谘芯恐羞€發(fā)現(xiàn)，在冷卻得足夠快和冷卻到足夠低的溫度時(shí)，幾乎所有的材料都能成為非晶體．新課講解答案非晶體沒(méi)有規(guī)則的形狀,沒(méi)有固定的熔點(diǎn),表現(xiàn)為各向同性。2.常見(jiàn)的金屬?zèng)]有規(guī)則的形狀,但具有確定的熔點(diǎn)。它們是晶體還是非晶體?答案金屬雖然沒(méi)有規(guī)則的幾何外形,但是有固定的熔點(diǎn),所以金屬是晶體而不是非晶體。→鐵的熔點(diǎn)為1535攝氏度1.非晶體有規(guī)則的形狀嗎?物理性質(zhì)有哪些?新課講解二、固體的微觀結(jié)構(gòu)1.各向同性與各向異性的微觀原因單晶體內(nèi)微粒排列的示意圖如果用點(diǎn)表示固體內(nèi)部的物質(zhì)微粒，把它們的排列方式畫出來(lái)，可發(fā)現(xiàn)：?jiǎn)尉w內(nèi)部：在不同方向的等長(zhǎng)線段（圖中的AD、BE、CF）上，微粒的個(gè)數(shù)通常是不相等的，這說(shuō)明單晶體在不同方向上的微粒排列及物質(zhì)結(jié)構(gòu)情況是不一樣的，所以單晶體在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向異性。石英(二氧化硅晶體)晶體模型新課講解非晶體內(nèi)部：物質(zhì)微粒的排列是雜亂無(wú)章的，從統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)來(lái)看，在微粒非常多的情況下，在不同方向的等長(zhǎng)線段上，微粒的個(gè)數(shù)大致相等。也就是說(shuō)，非晶體在不同方向上的微粒排列及物質(zhì)結(jié)構(gòu)情況基本相同，所以非晶體在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性。非晶體內(nèi)微粒排列的示意圖如果用點(diǎn)表示固體內(nèi)部的物質(zhì)微粒，把它們的排列方式畫出來(lái)，可發(fā)現(xiàn)：玻璃(二氧化硅非晶體)新課講解2.同一物質(zhì)不同晶體同種物質(zhì)微粒在不同的條件下有可能生成不同的晶體，雖然構(gòu)成這些晶體的物質(zhì)微粒都相同，但是由于它們的排列形式不同，物理性質(zhì)也不同。石墨晶體的結(jié)構(gòu)示意圖金剛石晶體的結(jié)構(gòu)示意圖都是碳原子新課講解3.晶體有固定熔點(diǎn)的微觀解釋

這是因?yàn)榫w在熔化成液體的過(guò)程中，規(guī)則排列的分子之間的距離要增加，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，外界提供的熱量用來(lái)克服分子的引力做功，使分子勢(shì)能增大，而分子平均動(dòng)能不變，所以熔化過(guò)程中溫度不變，吸收的熱量只轉(zhuǎn)化成分子勢(shì)能。晶體熔化過(guò)程中，溫度不變，只有在熔化完成后，溫度才會(huì)升高。經(jīng)典例題ClassicExample經(jīng)典例題1.判斷對(duì)錯(cuò)(1)所有晶體都具有天然、規(guī)則的幾何外形(

)(2)沒(méi)有確定的熔化溫度的固體一定是非晶體(

)(3)物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性的一定是非晶體(

)(4)單晶體的各向異性是指在每一種物理性質(zhì)上都表現(xiàn)為各向異性。(

)(5)某一大塊多晶體粉碎成形狀相同的顆粒,每個(gè)顆粒為一個(gè)單晶體。(

)×√×××經(jīng)典例題答案由晶體微粒的排列情況可知,沿不同方向單位長(zhǎng)度上微粒的數(shù)目均不相同,正是這種不同,使晶體的物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性。2.如圖所示是一個(gè)平面上晶體微粒排列的情況。請(qǐng)觀察沿不同方向單位長(zhǎng)度上微粒的數(shù)目是否相同,并思考引起晶體各向異性的原因。晶體各向異性的微觀解釋經(jīng)典例題3.(多選)下列說(shuō)法正確的是A.固體可以分為晶體和非晶體兩類,晶體、非晶體是不可以相互轉(zhuǎn)化的B.由同種元素構(gòu)成的固體,可能會(huì)由于原子的排列方式不同而成為不同的

晶體C.天然石英在某些性質(zhì)上表現(xiàn)為各向異性,是由于組成該物質(zhì)的微粒在空

間有規(guī)則地排列著D.同種物質(zhì)在不同條件下所生成的晶體微粒的排列規(guī)律相同√√課堂練習(xí)ClassroomPractice課堂練習(xí)1.關(guān)于晶體和非晶體的說(shuō)法，正確的是(

)A.所有的晶體都表現(xiàn)為各向異性B.晶體一定有規(guī)則的幾何形狀，形狀不規(guī)則的金屬一定是非晶體C.晶體和非晶體在任何條件下都不可以相互轉(zhuǎn)化D.所有的晶體都有確定的熔點(diǎn)，而非晶體沒(méi)有確定的熔點(diǎn)課堂練習(xí)1.答案：D解析：A.單晶體表現(xiàn)為各向異性，多晶體表現(xiàn)為各向同性，故A錯(cuò)誤；B.晶體一定有規(guī)則的幾何形狀，形狀不規(guī)則的金屬是多晶體，故B錯(cuò)誤；C.晶體和非晶體在適當(dāng)條件下可以相互轉(zhuǎn)化，故C錯(cuò)誤；D.所有的晶體都有確定的熔點(diǎn)，而非晶體沒(méi)有確定的熔點(diǎn)，故D正確。故選D。課堂練習(xí)2.固體可以分為晶體和非晶體兩類，下列說(shuō)法正確的是(

)A.同種物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)B.窗戶上的玻璃有規(guī)則的幾何外形，因此玻璃是晶體C.金屬?zèng)]有確定的幾何形狀，也不顯示各向異性，因此金屬是非晶體D.用燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟的云母片背面，蜂蠟呈橢圓形，說(shuō)明蜂蠟是晶體課堂練習(xí)2.答案：A解析：A.物質(zhì)在一定條件下可以在晶體和非晶體相互轉(zhuǎn)化，所以同種物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)。故A正確；B.窗戶上的玻璃雖然有規(guī)則的幾何外形，但玻璃沒(méi)有固定的熔點(diǎn)，因此玻璃是非晶體。故B錯(cuò)誤；C.金屬雖然沒(méi)有確定的幾何形狀，也不顯示各向異性，但其具有固定的熔點(diǎn)，因此金屬是晶體。故C錯(cuò)誤；D.用燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟的云母片背面，蜂蠟呈橢圓形，說(shuō)明云母各向異性，是晶體。故D錯(cuò)誤。故選A。課堂練習(xí)3.石墨烯是從石墨中分離出的新材料，其中碳原子緊密結(jié)合成單層六邊形晶格結(jié)構(gòu)，如圖所示，則正確的是(

)A.石墨是非晶體 B.單層石墨烯的厚度約2μmC.石墨研磨成的細(xì)粉末就是石墨烯 D.碳原子在六邊形頂點(diǎn)附近不停地振動(dòng)課堂練習(xí)3.答案：D解析：A.石墨是晶體，A錯(cuò)誤；B.單層石墨烯的厚度約為原子尺寸10-10m,B錯(cuò)誤；C.石墨烯是石墨中提取出來(lái)的新材料，C錯(cuò)誤；D.根據(jù)分子動(dòng)理論，固體分子在平衡位置附近不停地振動(dòng)，D正確，故選D。課堂練習(xí)4.復(fù)旦大學(xué)物理系張遠(yuǎn)波教授課題組發(fā)現(xiàn)了一種新型二維半導(dǎo)體材料——黑磷，并成功制備了半導(dǎo)體測(cè)試材料.已知黑磷是有黑色金屬光澤的半導(dǎo)體，是白磷在很高壓強(qiáng)和較高溫度下轉(zhuǎn)化形成的.圖為黑磷的微觀結(jié)構(gòu)，下列說(shuō)法正確的是(

)A.黑磷是晶體材料B.黑磷和白磷是同位素C.黑