魯科版選修33 固體的微觀結(jié)構(gòu) 第1課時(shí) 學(xué)案.docx

第2講固體的微觀結(jié)構(gòu)第3講材料科技與人類文明目標(biāo)定位1.認(rèn)識(shí)固體微觀結(jié)構(gòu)和特點(diǎn).2.用固體的微觀結(jié)構(gòu)解釋其宏觀性質(zhì).3.了解材料科技與人類文明 一、晶體的結(jié)構(gòu)1組成晶體的物質(zhì)微粒有規(guī)則地在空間排成陣列，呈現(xiàn)周而復(fù)始的有序結(jié)構(gòu)，說(shuō)明晶體的微觀結(jié)構(gòu)具有周期性特點(diǎn)2晶體內(nèi)部各微粒之間存在著很強(qiáng)的相互作用力，將微粒約束在一定的平衡位置上熱運(yùn)動(dòng)時(shí)，這些微粒只能在各自的平衡位置附近做微小振動(dòng)二、晶體的結(jié)合類型1離子晶體：由正、負(fù)離子通過(guò)離子鍵結(jié)合而成的晶體2原子晶體：相鄰原子之間通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合而成的晶體3金屬晶體：物質(zhì)微粒通過(guò)金屬鍵結(jié)合而成的晶體三、固體特征的微觀解釋1晶體內(nèi)部微粒的排列有一定規(guī)律，在宏觀上具有規(guī)則的幾何外形單晶體內(nèi)部在沿不同方向的等長(zhǎng)直線上，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2非晶體的內(nèi)部物質(zhì)的排列沒(méi)有一定規(guī)律，在宏觀上沒(méi)有規(guī)則的幾何外形非晶體在沿不同方向的等長(zhǎng)直線上，微粒的個(gè)數(shù)大致相等說(shuō)明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，在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性3同一種物質(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，因而物理性質(zhì)也不同(填“相同”或“不同”)四、材料及分類1分類(1)按材料特性分為：結(jié)構(gòu)材料和功能材料(2)按應(yīng)用領(lǐng)域分為：信息材料、能源材料、建筑材料，生物材料、航空航天材料等(3)按習(xí)慣分為：金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料和復(fù)合材料2新材料(1)發(fā)生形變后幾乎能100%恢復(fù)原狀的材料稱為形狀記憶合金(2)微電子材料：半導(dǎo)體(3)力、熱、聲、光、磁等方面的某些性能會(huì)發(fā)生突變的納米材料(4)材料、信息、能源被當(dāng)今國(guó)際社會(huì)公認(rèn)為現(xiàn)代文明的三大支柱.一、對(duì)固體微觀結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)和理解1對(duì)單晶體各向異性的解釋如圖1所示，這是在一個(gè)平面上單晶體物質(zhì)微粒的排列情況從圖上可以看出，在沿不同方向所畫(huà)的等長(zhǎng)直線ab、ac、ad上物質(zhì)微粒的數(shù)目不同直線ab上物質(zhì)微粒較多，直線ad上較少，直線ac上更少正因?yàn)樵诓煌较蛏衔镔|(zhì)微粒的排列情況不同，才引起單晶體在不同方向上物理性質(zhì)的不同圖12對(duì)晶體具有一定熔點(diǎn)的解釋給晶體加熱到一定溫度時(shí)，一部分微粒有足夠的動(dòng)能克服微粒間的作用力，離開(kāi)平衡位置，使規(guī)則的排列被破壞，晶體開(kāi)始熔化，熔化時(shí)晶體吸收的熱量全部用來(lái)破壞規(guī)則的排列，溫度不發(fā)生變化3對(duì)多晶體特征的微觀解釋微粒在多晶體里雜亂無(wú)章地排列著，所以多晶體沒(méi)有規(guī)則的幾何形狀，也不顯示各向異性它在不同方向的物理性質(zhì)是相同的，即各向同性多晶體和非晶體的主要區(qū)別是多晶體有固定的熔點(diǎn)，而非晶體沒(méi)有4對(duì)非晶體特征的微觀解釋在非晶體內(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，沿不同方向的等長(zhǎng)直線上，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5同種物質(zhì)也可能以晶體和非晶體兩種不同形態(tài)出現(xiàn)，晶體和非晶體可在一定條件下相互轉(zhuǎn)化例1關(guān)于晶體和非晶體，下列說(shuō)法正確的是()a它們由不同的空間點(diǎn)陣構(gòu)成b晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒是有規(guī)則地排列的，非晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒在不停地運(yùn)動(dòng)著c晶體內(nèi)部的微粒是靜止的，而非晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒是不停地運(yùn)動(dòng)著的d在物質(zhì)內(nèi)部的各個(gè)平面上，微粒數(shù)相等的是晶體，微粒數(shù)不等的是非晶體答案b解析空間點(diǎn)陣是晶體的一個(gè)特殊結(jié)構(gòu)，是晶體的一個(gè)特性，所以a是錯(cuò)誤的；不管是晶體還是非晶體，組成物質(zhì)的微粒永遠(yuǎn)在做熱運(yùn)動(dòng)，所以c是錯(cuò)誤的；非晶體也提不到什么層面的問(wèn)題，即使是晶體，各個(gè)層面的微粒數(shù)也不見(jiàn)得相等，所以d也是錯(cuò)誤的故正確答案為b.例22010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予安德烈海姆和康斯坦丁諾沃肖洛夫，以表彰他們?cè)谑┎牧戏矫娴淖吭窖芯克麄兺ㄟ^(guò)透明膠帶對(duì)石墨進(jìn)行反復(fù)的粘貼與撕開(kāi)，使得石墨片的厚度逐漸減小，最終尋找到了厚度只有0.34nm的石墨烯，是碳的二維結(jié)構(gòu)如圖2所示為石墨、石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)，根據(jù)以上信息和已學(xué)知識(shí)判斷，下列說(shuō)法中正確的是()圖2a石墨是晶體，石墨烯是非晶體b石墨是單質(zhì)，石墨烯是化合物c石墨、石墨烯與金剛石都是晶體d他們是通過(guò)物理變化的方法獲得石墨烯的答案cd解析石墨、石墨烯、金剛石都為晶體且都為單質(zhì)，a，b錯(cuò)誤，c正確；兩位科學(xué)家是通過(guò)物理變化的方法獲得石墨烯的，d正確故正確的答案為c、d.二、對(duì)常見(jiàn)新材料的認(rèn)識(shí)1形狀記憶合金(1)定義：將一種含鎳55%、含鈦45%的“鎳鈦諾”合金絲加熱并彎成各種復(fù)雜的形狀，然后冷卻并拉直，當(dāng)再次加熱時(shí)，拉直的合金絲又恢復(fù)到原來(lái)的形狀，因此這種合金被稱為形狀記憶合金；(2)應(yīng)用：工程機(jī)械、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域2半導(dǎo)體(1)定義：導(dǎo)電性能介于金屬導(dǎo)體和絕緣體之間，具有優(yōu)異特性的微電子材料；(2)應(yīng)用：通信衛(wèi)星、電視衛(wèi)星接收機(jī)、移動(dòng)通信、高清晰度電視以及軍用電子裝置等領(lǐng)域3納米材料(1)定義：粒度在1100nm的材料稱為納米材料；(2)應(yīng)用：醫(yī)藥、電子、生物、航空等方面都有廣闊的應(yīng)用空間例3材料如果按特性分類，可分為()a結(jié)構(gòu)材料b信息材料c復(fù)合材料d功能材料答案ad解析按照材料的特性，可以把材料分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩類結(jié)構(gòu)材料主要利用材料的力學(xué)特性，功能材料主要利用材料的聲、光、熱、電、磁等特性故選a、d.例4納米材料的奇特效應(yīng)使納米材料表現(xiàn)出不同于傳統(tǒng)材料的良好性能，以下關(guān)于納米材料的性能的說(shuō)法中，正確的是()a在力學(xué)性能方面，納米材料具有高強(qiáng)、高硬和良好的塑性b在熱學(xué)性能方面，納米超細(xì)微粒的熔點(diǎn)比常規(guī)粉體高得多c在電學(xué)性能方面，納米金屬在低溫時(shí)會(huì)呈現(xiàn)超導(dǎo)電性d在化學(xué)性能方面，納米材料化學(xué)活性低答案a解析解答本題時(shí)應(yīng)注意納米材料的良好性能主要表現(xiàn)在：(1)力學(xué)性能：高強(qiáng)、高硬和良好塑性(2)熱學(xué)性能：熔點(diǎn)較低(3)電學(xué)性能：低溫時(shí)會(huì)呈現(xiàn)電絕緣性(4)化學(xué)性能：具有相當(dāng)高的化學(xué)活性.固體的微觀結(jié)構(gòu)1發(fā)現(xiàn)晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒是按一定的規(guī)律整齊排列的科學(xué)家是()a勞厄b倫琴c玻爾d富勒答案a解析1912年，德國(guó)物理學(xué)家勞厄用x射線來(lái)探測(cè)固體內(nèi)部的原子排列，證實(shí)了晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒是按一定的規(guī)律整齊排列的2下列有關(guān)晶體的結(jié)構(gòu)敘述正確的是()a在晶體內(nèi)部，組成晶體的物質(zhì)微粒是無(wú)規(guī)則排列的b晶體的微觀結(jié)構(gòu)具有周期性c在晶體內(nèi)部，組成晶體的物質(zhì)微?？梢宰杂蛇\(yùn)動(dòng)d晶體內(nèi)部微粒間存在著很強(qiáng)的作用力答案bd解析在晶體的內(nèi)部，組成晶體的物質(zhì)微粒是規(guī)則排列的，a錯(cuò)誤；晶體的微觀結(jié)構(gòu)具有周期性，且微粒間存在著很強(qiáng)的作用力，b、d正確；在晶體內(nèi)部，組成晶體的物質(zhì)微粒只能在各自的平衡位置附近做微小振動(dòng)，而不能隨意自由運(yùn)動(dòng)，c錯(cuò)誤新材料及其應(yīng)用3按照材料的應(yīng)用領(lǐng)域，可把材料分為()a信息材料b金屬材料c建筑材料d航空航天材料答案acd4下列說(shuō)法中正確的是()a不銹鋼具有很強(qiáng)的耐腐蝕性，廣泛應(yīng)用于制造餐具、外科手術(shù)器械及化工設(shè)備b有機(jī)高分子材料是由碳、氫、氧、氮、硅、硫等元素的有機(jī)化合物構(gòu)成的材料c復(fù)合材料則是由幾類不同材料通過(guò)復(fù)合工藝組合而成的新型材料d玻璃鋼不是復(fù)合材料答案abc(時(shí)間：60分鐘)題組一固體特征的微觀解釋1關(guān)于晶體和非晶體，下列說(shuō)法正確的是()a人造晶體在現(xiàn)代技術(shù)中應(yīng)用廣泛，但沒(méi)有固定的熔點(diǎn)b晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒按一定規(guī)則排列且不停振動(dòng)，非晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒在不停地運(yùn)動(dòng)著c晶體內(nèi)部的微粒是靜止的，而非晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒卻在不停地運(yùn)動(dòng)著d晶體管的制造材料是晶體答案bd解析有固定的熔點(diǎn)是晶體的屬性，a錯(cuò)誤；組成物質(zhì)的微粒永遠(yuǎn)在做熱運(yùn)動(dòng)，不管是晶體還是非晶體，b正確，c錯(cuò)誤；晶體管是由晶體材料制成的，d正確2有關(guān)晶體的微觀結(jié)構(gòu)，下列說(shuō)法中正確的有()a同種元素的原子按不同結(jié)構(gòu)排列有相同的物理性質(zhì)b同種元素的原子按不同結(jié)構(gòu)排列有不同的物理性質(zhì)c同種元素形成晶體只能有一種排列規(guī)律d同種元素形成晶體可能有不同的排列規(guī)律答案bd解析同種元素的原子可以按不同結(jié)構(gòu)排列，形成不同的物質(zhì)，不同物質(zhì)的物理性質(zhì)不同，如同是由碳元素組成的石墨和金剛石的物質(zhì)密度、機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性和光學(xué)性質(zhì)等都有很大差別，所以b、d正確，a、c錯(cuò)誤3下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()a晶體具有天然規(guī)則的幾何形狀，是因?yàn)槲镔|(zhì)微粒是規(guī)則排列的b有的物質(zhì)能夠生成種類不同的幾種晶體，因?yàn)樗鼈兊奈镔|(zhì)微粒能夠形成不同的空間結(jié)構(gòu)c凡各向同性的物質(zhì)一定是非晶體d晶體的各向異性是由晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的答案c解析晶體的外形、物理性質(zhì)都是由晶體的微觀結(jié)構(gòu)決定的，a、b、d正確；各向同性的物質(zhì)不一定是非晶體，多晶體也具有這樣的性質(zhì)，c錯(cuò)誤4下列關(guān)于探索晶體結(jié)構(gòu)的幾個(gè)結(jié)論中正確的是()a1912年，德國(guó)物理學(xué)家勞厄用x射線來(lái)探測(cè)固體內(nèi)部的原子排列，才證實(shí)了晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒的確是按一定的規(guī)律整齊地排列起來(lái)的b組成晶體的物質(zhì)微粒，沒(méi)有一定的規(guī)則在空間雜亂無(wú)章地排列著，并且晶體的微觀結(jié)構(gòu)沒(méi)有周期性特點(diǎn)c晶體內(nèi)部各微粒之間還存在著很強(qiáng)的相互作用力，這些作用力就像可以伸縮的彈簧一樣，將微粒約束在一定的平衡位置上d熱運(yùn)動(dòng)時(shí)，晶體內(nèi)部的微?？梢韵駳怏w分子那樣在任意空間里做劇烈運(yùn)動(dòng)答案ac解析勞厄在1912年用x射線證實(shí)了晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的規(guī)律性而晶體內(nèi)部微粒都只能在各自的平衡位置附近振動(dòng)，是因?yàn)槲⒘ｉg存在著相互作用力的結(jié)果5利用掃描隧道顯微鏡(stm)可以得到物質(zhì)表面原子排列的圖象，從而可以研究物質(zhì)的構(gòu)成規(guī)律如圖1所示的照片是一些晶體材料表面的stm圖象，通過(guò)觀察、比較，可以看到這些材料都是由原子在空間排列而構(gòu)成的，具有一定的結(jié)構(gòu)特征則構(gòu)成這些材料的原子在物質(zhì)表面排列的共同特點(diǎn)是：圖1(1)_；(2)_答案(1)在確定方向上原子有規(guī)律地排列；在不同方向上原子的排列規(guī)律一般不同(2)原子排列具有一定的對(duì)稱性等解析從題圖中可以看出，這幾種材料的原子排列均有一定的規(guī)則，因此是晶體物質(zhì)，具有晶體的特點(diǎn)題組二新材料及其應(yīng)用6以下說(shuō)法中正確的是()a材料科學(xué)是研究材料的制造、結(jié)構(gòu)與性能三者之間相互關(guān)系的科學(xué)b材料對(duì)人類文明進(jìn)程有著重要的影響c納米是長(zhǎng)度單位，1nm1010md半導(dǎo)體是具有優(yōu)異特性的微電子材料答案abd解析1nm109m，c選項(xiàng)錯(cuò)，由材料的有關(guān)知識(shí)，可知a、b、d均正確7習(xí)慣上，人們把材料分為()a金屬材料b無(wú)機(jī)非金屬材料c生物材料d有機(jī)高分子材料答案abd8下列認(rèn)識(shí)正確的是()a納米是一種尺寸很小的材料，是納米材料的簡(jiǎn)稱b納米技術(shù)就是重新排列原子而制造具有新分子結(jié)構(gòu)的技術(shù)c納米是一個(gè)長(zhǎng)度單位d納米材料的奇特效應(yīng)使納米材料表現(xiàn)出不同于傳統(tǒng)材料的良好性能答案bcd解析納米是一個(gè)長(zhǎng)度