新教材人教版高中物理選擇性必修第三冊(cè) 2.4固體 教學(xué)課件

1、第二章 氣體、固體和液體2.4 固體1.知道晶體和非晶體的特點(diǎn)及區(qū)分方法.2.知道單晶體和多晶體的區(qū)別.3.了解晶體的微觀結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)目標(biāo) 食鹽顆?？偸浅尸F(xiàn)立方體形，松香顆粒沒(méi)有規(guī)則的幾何形狀。觀察食鹽顆粒和松香的外形，它們的外形各有怎樣的特征？再用顯微鏡觀察精鹽和松香粉末的外形，兩者有什么樣的差別嗎？新課導(dǎo)入食鹽顆?？偸浅尸F(xiàn)立方體形，松香顆粒沒(méi)有規(guī)則的幾何形狀。固體、液體、氣體的性質(zhì)是什么？ 形狀流動(dòng)性體積形狀固體不流動(dòng)固定固定液體流動(dòng)固定隨容器形狀改變而改變（不固定） 氣體流動(dòng)不固定不固定本節(jié)課我們就對(duì)固體進(jìn)行探究(1)生活中常見(jiàn)的固體:(2)玻璃蜂蠟塑料石英白糖食鹽一組沒(méi)規(guī)則形狀；另一組有規(guī)

2、則形狀.上圖是在日常生活中有兩組常見(jiàn)的物質(zhì)：一組是玻璃、蜂蠟、硬塑料等；另一組是鹽粒、砂糖、石英.兩類(lèi)固體物質(zhì)的外表各有什么特征？ 01晶體和非晶體 02單晶體和多晶體03目錄晶體的微觀結(jié)構(gòu)新課講解01晶體和非晶體 氣體、固體和液體1晶體：具有規(guī)則的幾何形狀 食鹽（立方體）明礬（八面體）石英（六面棱柱和2個(gè)六面棱錐）由此可知：（1）常見(jiàn)的晶體有:食鹽晶體明礬晶體石英晶體雪花常見(jiàn)的晶體石英云母明礬食鹽味精硫酸銅食鹽硫酸銅明礬雪花白糖石英云母鉆石2非晶體：沒(méi)有規(guī)則的幾何形狀常見(jiàn)的非晶體有：玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠等 松香瀝青常見(jiàn)的非晶體松香玻璃蜂蠟瀝青橡膠實(shí) 驗(yàn)觀察玻璃和云母片上石蠟熔化區(qū)域的

3、形狀觀察玻璃和云母片上石蠟熔化區(qū)域的形狀玻璃片云母片（圓形）（橢圓形）玻璃（非晶體）在各個(gè)方向上導(dǎo)熱性能是相同的云母（晶體）在各個(gè)方向上導(dǎo)熱性能是不同的說(shuō)明：把光分解為兩束光而沿不同方向折射，形成雙折射現(xiàn)象晶體導(dǎo)光性的各向異性oe雙折射（如方解石）普通折射（如玻璃等非晶體）觀察方解石晶體是各向異性思考與討論常見(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? 從金屬的顯微圖樣中可以看到，它是由許多細(xì)小的晶粒組成的。每個(gè)晶粒都是一個(gè)小的單晶體。但是，由于這些小的單晶體的取向雜亂無(wú)章，所以金屬?zèng)]有確定的幾何形狀。晶體和非晶體有哪些差異？外 形熔點(diǎn)固體（立方體）（八面體）（六面棱柱和2

4、個(gè)六面棱錐）松香瀝青玻璃食鹽明礬石英有固定熔點(diǎn)無(wú)固定熔點(diǎn)晶體非晶體3晶體和非晶體的差異（1）外形上：晶體有規(guī)則的幾何形狀；非晶體則沒(méi)有規(guī)則的幾何形狀.（2）物理性質(zhì)上：云母導(dǎo)熱性上表現(xiàn)出顯著的各向異性而有些晶體在導(dǎo)電性上表現(xiàn)出顯著的各向異性，如方鋁礦有些晶體在光的折射上表現(xiàn)出顯著的各向異性，如方解石晶體的物理性質(zhì)與方向有關(guān)（這種特性叫各向異性）晶體有確定的熔點(diǎn)，非晶體沒(méi)有確定的熔點(diǎn)（3）熔點(diǎn)：非晶體的物理性質(zhì)在各個(gè)方向是相同的（這種特性叫各向同性）非晶體具有各向同性.晶體具有各向異性，但并不是每種晶體在各種物理性質(zhì)上都表現(xiàn)出各向異性(1)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): 例如水晶

5、:天然水晶是晶體，熔化后再凝結(jié)的水晶（石英玻璃）就是非晶體，即一種物質(zhì)是晶體還是非晶體并不是絕對(duì)的4晶體和非晶體間的轉(zhuǎn)化(2)許多非晶體在一定的條件下可以轉(zhuǎn)化為晶體(3)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 天然水晶是晶體 石英玻璃是非晶體熔化后再凝固石英等晶體漫長(zhǎng)的地址年代火山玻璃（火山噴發(fā)出來(lái)的熔巖，迅速冷卻來(lái)不及結(jié)晶而形成的一種玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)巖石）02單晶體和多晶體氣體、固體和液體思考：多晶體與非晶體有哪些相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？固體晶體：非晶體：多晶體單晶體有（天然）規(guī)則的幾何形狀有確定的熔點(diǎn)某些物理性質(zhì)（導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學(xué)性質(zhì)）可表現(xiàn)為各向異性無(wú)規(guī)則的幾何形狀導(dǎo)電、導(dǎo)

6、熱、光學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性無(wú)（天然）規(guī)則的幾何形狀無(wú)確定的熔點(diǎn)導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性總結(jié)固體是否有確定的熔點(diǎn)，可作為區(qū)分晶體和非晶體的標(biāo)志溫度時(shí)間固態(tài)固液共存液態(tài)T0硬軟流動(dòng)具有規(guī)則幾何形狀的固體不一定是晶體例如：有規(guī)則形狀的蠟燭不是晶體，而是非晶體。知識(shí)深化判斷晶體與非晶體、單晶體與多晶體的方法03晶體的微觀結(jié)構(gòu)氣體、固體和液體晶體呈現(xiàn)出很多特殊的宏觀性質(zhì)（外形規(guī)則、有固定熔點(diǎn)、各向異性等）猜一猜：晶體在微觀結(jié)構(gòu)上可能有什么特點(diǎn)？探索客觀世界的一般方法：由表及里、由現(xiàn)象到本質(zhì)17-19世紀(jì)的假說(shuō)：晶體內(nèi)部的微粒是按各自的規(guī)則排列著的。間接探測(cè)德國(guó)物理學(xué)家勞厄食鹽晶體結(jié)構(gòu)德國(guó)物理學(xué)

7、家 M.von勞厄于1912年發(fā)現(xiàn)X射線在晶體中會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象，推導(dǎo)出了晶體作為三維光柵的衍射方程，即勞厄方程，因此獲得1914年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。勞厄預(yù)言可以用X射線通過(guò)晶體得到的衍射圖像確定晶體結(jié)構(gòu)。布拉格父子在勞厄的基礎(chǔ)上，成功地測(cè)定了NaCl、KCl等的晶體結(jié)構(gòu)，并提出了作為晶體衍射基礎(chǔ)的著名公式布拉格定律，他們于1915年共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。X射線結(jié)晶圖譜20世紀(jì)70年代，通過(guò)電子顯微鏡觀察到釷、鈾原子的像1982年，掃描隧道顯微鏡問(wèn)世，觀察到原子在物質(zhì)表面的排列狀況下圖表示在一個(gè)平面內(nèi)晶體物質(zhì)微粒的排列情況AB=AC=AD。想一想：這個(gè)圖能解釋晶體的什么宏觀特性？直線AB上物質(zhì)

8、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，才引起晶體的不同方向上物理性質(zhì)的不同如圖表示在一個(gè)平面上晶體物質(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)目不同各向異性的微觀解釋AB=AC=ADABCD石墨金剛石注意：模型圖里的點(diǎn)只是微粒做震動(dòng)的平衡位置。2.用晶體的微觀結(jié)構(gòu)解釋晶體的特征 （1）為什么晶體具有規(guī)則的幾何外形？ 由于晶體的物質(zhì)微粒是按照一定的規(guī)則在空間中整齊地排列的，表現(xiàn)在外形上具有規(guī)則的幾何形狀，且不同類(lèi)型的晶體結(jié)構(gòu)，決定了各種晶體的不同外形。（2）如何解釋物理性質(zhì)的各向異性呢？ 在不同方向上物質(zhì)

9、微粒的排列情況不同，引起晶體的不同方向上物理性質(zhì)的不同。（3）晶體的熔點(diǎn)為什么固定？晶體溶化時(shí)，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。非晶體熔化時(shí)，先變軟，然后變成粘滯性很大的液體，溫度不斷升高。說(shuō)一說(shuō)：他們有哪些物理特性？可能有哪些用途？為什么？石墨石墨的密度小，金剛石的密度大；石墨能導(dǎo)電 ，金剛石不能導(dǎo)電。金剛石石墨質(zhì)地松軟，粉狀潤(rùn)滑劑，制作鉛筆心金剛石有很大的硬度，可以用來(lái)切割玻璃體驗(yàn)：石墨的潤(rùn)滑作用 鉛芯的主要成分是石墨，請(qǐng)利用手邊的材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)石墨的潤(rùn)滑作用。人造衛(wèi)星的拋物面天線碳族新材料石墨烯碳納米管富勒烯C60富勒烯C6012個(gè)正五邊形20個(gè)正六邊形你能根據(jù)微觀

10、結(jié)構(gòu)判斷這種材料可能的特點(diǎn)嗎？“輕而抗壓”碳族新材料石墨烯富勒烯碳納米管碳原子組成的六角形蜂巢晶格的納米材料，具有非常優(yōu)異的光學(xué)、力學(xué)、電學(xué)特征碳族新材料石墨烯硬薄透光性好導(dǎo)熱系數(shù)高可彎曲石墨烯晶體管室溫下石墨烯載流子遷移率高，受溫度和摻雜影響小，超高頻率柔性顯示屏石墨烯良好的電導(dǎo)性、透光性及柔性，使它在透明導(dǎo)電方面極具優(yōu)勢(shì)。柔性光伏電池板石墨烯與硅結(jié)合的新型太陽(yáng)能電池。超輕型飛機(jī)材料石墨烯的厚度是頭發(fā)絲的20萬(wàn)分之一,強(qiáng)度是鋼的200倍，是目前最輕最薄、最強(qiáng)的材料。石墨烯功能涂料石墨烯運(yùn)用于涂料，可增強(qiáng)防腐、耐磨、散熱等功能。廣泛運(yùn)用于船舶、車(chē)輛、橋梁、日常用具等。石墨烯具有六邊形的晶格結(jié)構(gòu)

11、單層厚度僅為0.335 nm。判一判(1)鐵塊沒(méi)有規(guī)則的幾何形狀，所以是非晶體。()(2)晶體具有確定的熔點(diǎn)。()(3)具有各向同性的固體一定是非晶體。()(4)晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。()(5)玻璃沒(méi)有確定的熔點(diǎn)，也沒(méi)有規(guī)則的幾何形狀。()(6)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。()(7)晶體一定有規(guī)則的幾何形狀。 ()(8)有規(guī)則幾何形狀的固體一定是晶體。 ()(9)常見(jiàn)的金屬是多晶體。 ()(10)常見(jiàn)的金屬是晶體。 ()【例題1】下列說(shuō)法正確的是 ()A.一個(gè)固體球，若沿各條直徑方向上的導(dǎo)電性能不同，則該球?yàn)閱尉wB.一塊固體，若是各個(gè)方向?qū)?/p>

12、熱性能相同，則這個(gè)固體一定是非晶體C.一塊固體，若有確定的熔點(diǎn)，則該固體必定為晶體D.黃金可以切割加工成各種形狀，所以是非晶體 只有單晶體才有各向異性,A項(xiàng)正確；多晶體和非晶體都具有各向同性，B項(xiàng)錯(cuò)誤；只有晶體才有固定熔點(diǎn)，C項(xiàng)正確；黃金是晶體，切割后分子結(jié)構(gòu)不變，仍然是晶體，D項(xiàng)錯(cuò)誤。解析：AC典例分析【例題2】晶體在熔解過(guò)程中所吸收的熱量主要用于（ ）A.破壞空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，增加分子動(dòng)能B.破壞空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，增加分子勢(shì)能C.破壞空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，增加分子勢(shì)能，同時(shí)增加分子動(dòng)能D.破壞空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，但不增加分子勢(shì)能和分子動(dòng)能 晶體有固定的熔點(diǎn)，熔解過(guò)程吸收的熱量主要用于破壞空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。因?yàn)闇囟炔?/p>

13、變，所以分子平均動(dòng)能不變，吸收的熱量用于增加分子勢(shì)能，內(nèi)能增加。解析：B解析：【例題3】一塊厚度和密度都均勻分布的長(zhǎng)方體被測(cè)樣品，長(zhǎng)AB是寬AD的兩倍，如圖3所示.如果用多用電表的歐姆擋沿兩個(gè)對(duì)稱(chēng)軸O1O1和O2O2方向測(cè)量，結(jié)果阻值均為R，則這塊樣品可能是( )A.單晶體 B.多晶體C.非晶體 D.普通金屬 用多用電表的歐姆擋沿兩個(gè)對(duì)稱(chēng)軸O1O1、O2O2方向測(cè)量結(jié)果均相同，說(shuō)明該樣品沿O1O1和O2O2方向電阻率(即導(dǎo)電性能)不同，即物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性，A正確，B、C錯(cuò)誤。如果是普通金屬，可以分析出沿O1O1方向電阻比較大，D錯(cuò)誤.A【例題4】晶體內(nèi)部的分子有序排列為如圖所示的空間點(diǎn)陣

14、(圖中的小黑點(diǎn)表示晶體分子)，圖中AB、AC、AD為等長(zhǎng)的三條線段.下列說(shuō)法正確的是（ ）A.A處的晶體分子可以沿三條線方向發(fā)生定向移動(dòng)B.三條線段上晶體分子的數(shù)目相同，表明晶體的物理性質(zhì)是各向同性的C.三條線段上晶體分子的數(shù)目不同，表明晶體的物理性質(zhì)是各向異性的D.以上說(shuō)法均不正確解析： 晶體中的分子只在平衡位置附近振動(dòng)，不會(huì)沿三條線方向發(fā)生定向移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；三條線段上晶體分子的數(shù)目不同，表明晶體的物理性質(zhì)是各向異性的，故B、D錯(cuò)誤，C正確。C晶體有固定的熔點(diǎn)，熔解過(guò)程吸收的熱量主要用于破壞空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，因溫度不變，所以分子平均動(dòng)能不變，吸收的熱量用于增加分子勢(shì)能，內(nèi)能增加.對(duì)熔點(diǎn)的解釋給

15、晶體加熱到一定溫度時(shí)，一部分微粒具有足夠大的動(dòng)能克服微粒間的相互作用，離開(kāi)振動(dòng)的平衡位置，使規(guī)則的排列被破壞，晶體開(kāi)始熔解，熔解時(shí)晶體吸收的熱量全部用來(lái)破壞規(guī)則的排列(從能量角度來(lái)看是增加了分子勢(shì)能)，溫度并不發(fā)生變化多晶體的微觀結(jié)構(gòu)及對(duì)其性質(zhì)的解釋多晶體是由許多雜亂無(wú)章地排列著的小晶體(晶粒)組成的平常見(jiàn)到的各種金屬材料都是多晶體把純鐵做成的樣品放在顯微鏡下觀察，可以看到它是由許許多多晶粒組成的晶粒有大有小，最小的只有105 cm，最大的也不超過(guò)103 cm.每個(gè)晶粒都是一個(gè)小單晶體，具有各向異性的物理性質(zhì)和規(guī)則的幾何形狀，因?yàn)榇罅烤Я５碾s亂無(wú)章地排列，所以多晶體沒(méi)有規(guī)則的幾何形狀，也不顯示

16、各向異性它在不同方向的物理性質(zhì)是相同的，即各向同性多晶體的微觀結(jié)構(gòu)及對(duì)其性質(zhì)的解釋多晶體是由許多雜亂無(wú)章地排列著的小晶體(晶粒)組成的平常見(jiàn)到的各種金屬材料都是多晶體把純鐵做成的樣品放在顯微鏡下觀察，可以看到它是由許許多多晶粒組成的晶粒有大有小，最小的只有105 cm，最大的也不超過(guò)103 cm.每個(gè)晶粒都是一個(gè)小單晶體，具有各向異性的物理性質(zhì)和規(guī)則的幾何形狀，因?yàn)榇罅烤Я５碾s亂無(wú)章地排列，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，即各向同性想一想：在甲、乙、丙三種固體薄片上涂上石蠟，用燒熱的針接觸其上一點(diǎn)，石蠟熔化的范圍分別如圖 (a)、(b)、(c)所示，而甲、乙、丙三種固體在熔化過(guò)程中溫度隨加熱時(shí)間變化的關(guān)系如圖(d)所示。則由此可判斷出甲為_(kāi)，乙為_(kāi)，丙為_(kāi)。(填“單晶體”、“多晶體”或“非晶體”) 多晶體非晶體單晶體解析：晶體具有確定的熔點(diǎn)，非晶體沒(méi)有確定的熔點(diǎn)。單晶體的物理性質(zhì)具有各向異性，多晶體的物理性質(zhì)具有各向同性。1關(guān)于晶體和非晶體，下列說(shuō)法中正確是（ ） A單晶體具有各向異性 B多晶體也具有各向異性 C非晶體的各種物理性質(zhì)，在各個(gè)方向上都是相同的 D晶體的各種物理性質(zhì)，在各個(gè)方向上都是不同的A2下列固體中全是由晶體組成的是（ ） A石英、云母、明礬、食鹽、雪