固體的微觀結構復習課件

高中物理·選修3-3·魯科版第2節(jié)固體的微觀結構第3節(jié)材料科技與人類文明高中物理·選修3-3·魯科版第2節(jié)固體的微觀結構1[目標定位]1.認識固體微觀結構和特點．2.用固體的微觀結構解釋其宏觀性質．3.了解材料科技與人類文明．[目標定位]1.認識固體微觀結構和特點．2.用固體的微觀2一、晶體的結構1．組成晶體的物質微粒有規(guī)則地在空間排成

，呈現(xiàn)周而復始的

，說明晶體的微觀結構具有

特點．2．晶體內部各微粒之間存在著很強的

，將微粒約束在一定的

上．熱運動時，這些微粒只能在各自的

附近做微小振動．陣列有序結構周期性相互作用力平衡位置平衡位置一、晶體的結構陣列有序結構周期性相互作用力平衡位置平衡位置3二、晶體的結合類型1．離子晶體：由正、負離子通過

結合而成的晶體．2．原子晶體：相鄰原子之間通過

結合而成的晶體．3．金屬晶體：物質微粒通過

結合而成的晶體．離子鍵共價鍵金屬鍵二、晶體的結合類型離子鍵共價鍵金屬鍵4三、固體特征的微觀解釋1．晶體內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．單晶體在沿不同方向的等長直線上，微粒的個數(shù)通常是

的，這說明單晶體在不同方向上的微粒

及物質結構情況是不一樣的，所以單晶體在物理性質上表現(xiàn)為各向

性．不相等排列異三、固體特征的微觀解釋不相等排列異52．非晶體的內部物質的排列沒有一定規(guī)律，在宏觀上沒有規(guī)則的幾何外形．非晶體在沿不同方向的等長直線上，微粒的個數(shù)

說明非晶體在不同方向上的微粒

及物質結構情況基本相同，在物理性質上表現(xiàn)為各向

性．3．同一種物質微粒在

的條件下有可能生成

的晶體，雖然構成這些晶體的物質微粒都

，但是由于它們的排列形式

，因而物理性質也

．(填“相同”或“不同”)大致相等排列同不同不同相同不同不同2．非晶體的內部物質的排列沒有一定規(guī)律，在宏觀上沒有規(guī)則的幾6四、材料及分類1．分類 (1)按材料特性分為：

材料和

材料． (2)按應用領域分為：

材料、能源材料、建筑材料，

材料、航空航天材料等． (3)按習慣分為：

材料、無機非金屬材料、有機高分子材料和

材料．結構功能信息生物金屬復合四、材料及分類結構功能信息生物金屬復合72．新材料 (1)發(fā)生形變后幾乎能100%恢復原狀的材料稱為形狀記憶合金． (2)微電子材料： (3)力、熱、聲、光、磁等方面的某些性能會發(fā)生突變的

材料． (4)

、

、

被當今國際社會公認為現(xiàn)代文明的三大支柱．半導體納米材料信息能源2．新材料半導體納米材料信息能源8一、對固體微觀結構的認識和理解1．對單晶體各向異性的解釋 如圖2－2、3－1所示，這是在一個平面 上單晶體物質微粒的排列情況．從圖上 可以看出，在沿不同方向所畫的等長直 線AB、AC、AD上物質微粒的數(shù)目不同． 直線AB上物質微粒較多，直線AD上較少，直線AC上更少．正因為在不同方向上物質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的不同．圖2－2、3－1一、對固體微觀結構的認識和理解圖2－2、3－192．對晶體具有一定熔點的解釋 給晶體加熱到一定溫度時，一部分微粒有足夠的動能克服微粒間的作用力，離開平衡位置，使規(guī)則的排列被破壞，晶體開始熔化，熔化時晶體吸收的熱量全部用來破壞規(guī)則的排列，溫度不發(fā)生變化．3．對多晶體特征的微觀解釋 晶粒在多晶體里雜亂無章地排列著，所以多晶體沒有規(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)別是多晶體有確定的熔點，而非晶體沒有．2．對晶體具有一定熔點的解釋104．對非晶體特征的微觀解釋 在非晶體內部，物質微粒的排列是雜亂無章的，從統(tǒng)計的觀點來看，在微粒非常多的情況下，沿不同方向的等長直線上，微粒的個數(shù)大致相等，也就是說，非晶體在不同方向上的微粒排列及物質結構情況基本相同，所以非晶體在物理性質上表現(xiàn)為各向同性．5．同種物質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化．4．對非晶體特征的微觀解釋11【例1】

關于晶體和非晶體，下列說法正確的是() A．它們由不同的空間點陣構成 B．晶體內部的物質微粒是有規(guī)則地排列的，非晶體內部的物質微粒在不停地運動著 C．晶體內部的微粒是靜止的，而非晶體內部的物質微粒是不停地運動著的 D．在物質內部的各個平面上，微粒數(shù)相等的是晶體，微粒數(shù)不等的是非晶體 答案B【例1】關于晶體和非晶體，下列說法正確的是12解析空間點陣是晶體的一個特殊結構，是晶體的一個特性，所以A是錯誤的；不管是晶體還是非晶體，組成物質的微粒永遠在做熱運動，所以C是錯誤的；非晶體也提不到什么層面的問題，即使是晶體，各個層面的微粒數(shù)也不見得相等，所以D也是錯誤的．故正確答案為B.解析空間點陣是晶體的一個特殊結構，是晶體的一個特性，所以A13【例2】2010年諾貝爾物理學獎授予安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，以表彰他們在石墨烯材料方面的卓越研究．他們通過透明膠帶對石墨進行反復的粘貼與撕開，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，是碳的二維結構．如圖2－2、3－2所示為石墨、石墨烯的微觀結構，根據(jù)以上信息和已學知識判斷，下列說法中正確的是()【例2】2010年諾貝爾物理學獎授予安德烈·海姆和康斯坦丁14圖2－2、3－2圖2－2、3－215A．石墨是晶體，石墨烯是非晶體B．石墨是單質，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，A，B錯誤，C正確；兩位科學家是通過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.A．石墨是晶體，石墨烯是非晶體16二、對常見新材料的認識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雜的形狀，然后冷卻并拉直，當再次加熱時，拉直的合金絲又恢復到原來的形狀，因此這種合金被稱為形狀記憶合金； (2)應用：工程機械、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生等領域．二、對常見新材料的認識172．半導體 (1)定義：導電性能介于金屬導體和絕緣體之間，具有優(yōu)異特性的微電子材料； (2)應用：通信衛(wèi)星、電視衛(wèi)星接收機、移動通信、高清晰度電視以及軍用電子裝置等領域．3．納米材料 (1)定義：粒度在1～100nm的材料稱為納米材料； (2)應用：醫(yī)藥、電子、生物、航空等方面都有廣闊的應用空間．2．半導體18【例3】

材料如果按特性分類，可分為() A．結構材料 B．信息材料 C．復合材料 D．功能材料 答案AD 解析按照材料的特性，可以把材料分為結構材料和功能材料兩類．結構材料主要利用材料的力學特性，功能材料主要利用材料的聲、光、熱、電、磁等特性．故選A、D.【例3】材料如果按特性分類，可分為19【例4】

納米材料的奇特效應使納米材料表現(xiàn)出不同于傳統(tǒng)材料的良好性能，以下關于納米材料的性能的說法中，正確的是() A．在力學性能方面，納米材料具有高強、高硬和良好的塑性 B．在熱學性能方面，納米超細微粒的熔點比常規(guī)粉體高得多 C．在電學性能方面，納米金屬在低溫時會呈現(xiàn)超導電性 D．在化學性能方面，納米材料化學活性低 答案A【例4】納米材料的奇特效應使納米材料表現(xiàn)出不同于傳統(tǒng)材料的20解析解答本題時應注意納米材料的良好性能主要表現(xiàn)在：(1)力學性能：高強、高硬和良好塑性．(2)熱學性能：熔點較低．(3)電學性能：低溫時會呈現(xiàn)電絕緣性．(4)化學性能：具有相當高的化學活性.解析解答本題時應注意納米材料的良好性能主要表現(xiàn)在：21再見再見22高中物理·選修3-3·魯科版第2節(jié)固體的微觀結構第3節(jié)材料科技與人類文明高中物理·選修3-3·魯科版第2節(jié)固體的微觀結構23[目標定位]1.認識固體微觀結構和特點．2.用固體的微觀結構解釋其宏觀性質．3.了解材料科技與人類文明．[目標定位]1.認識固體微觀結構和特點．2.用固體的微觀24一、晶體的結構1．組成晶體的物質微粒有規(guī)則地在空間排成

，呈現(xiàn)周而復始的

，說明晶體的微觀結構具有

特點．2．晶體內部各微粒之間存在著很強的

，將微粒約束在一定的

上．熱運動時，這些微粒只能在各自的

附近做微小振動．陣列有序結構周期性相互作用力平衡位置平衡位置一、晶體的結構陣列有序結構周期性相互作用力平衡位置平衡位置25二、晶體的結合類型1．離子晶體：由正、負離子通過

結合而成的晶體．2．原子晶體：相鄰原子之間通過

結合而成的晶體．3．金屬晶體：物質微粒通過

結合而成的晶體．離子鍵共價鍵金屬鍵二、晶體的結合類型離子鍵共價鍵金屬鍵26三、固體特征的微觀解釋1．晶體內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．單晶體在沿不同方向的等長直線上，微粒的個數(shù)通常是

的，這說明單晶體在不同方向上的微粒

及物質結構情況是不一樣的，所以單晶體在物理性質上表現(xiàn)為各向

性．不相等排列異三、固體特征的微觀解釋不相等排列異272．非晶體的內部物質的排列沒有一定規(guī)律，在宏觀上沒有規(guī)則的幾何外形．非晶體在沿不同方向的等長直線上，微粒的個數(shù)

說明非晶體在不同方向上的微粒

及物質結構情況基本相同，在物理性質上表現(xiàn)為各向

性．3．同一種物質微粒在

的條件下有可能生成

的晶體，雖然構成這些晶體的物質微粒都

，但是由于它們的排列形式

，因而物理性質也

．(填“相同”或“不同”)大致相等排列同不同不同相同不同不同2．非晶體的內部物質的排列沒有一定規(guī)律，在宏觀上沒有規(guī)則的幾28四、材料及分類1．分類 (1)按材料特性分為：

材料和

材料． (2)按應用領域分為：

材料、能源材料、建筑材料，

材料、航空航天材料等． (3)按習慣分為：

材料、無機非金屬材料、有機高分子材料和

材料．結構功能信息生物金屬復合四、材料及分類結構功能信息生物金屬復合292．新材料 (1)發(fā)生形變后幾乎能100%恢復原狀的材料稱為形狀記憶合金． (2)微電子材料： (3)力、熱、聲、光、磁等方面的某些性能會發(fā)生突變的

材料． (4)

、

、

被當今國際社會公認為現(xiàn)代文明的三大支柱．半導體納米材料信息能源2．新材料半導體納米材料信息能源30一、對固體微觀結構的認識和理解1．對單晶體各向異性的解釋 如圖2－2、3－1所示，這是在一個平面 上單晶體物質微粒的排列情況．從圖上 可以看出，在沿不同方向所畫的等長直 線AB、AC、AD上物質微粒的數(shù)目不同． 直線AB上物質微粒較多，直線AD上較少，直線AC上更少．正因為在不同方向上物質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的不同．圖2－2、3－1一、對固體微觀結構的認識和理解圖2－2、3－1312．對晶體具有一定熔點的解釋 給晶體加熱到一定溫度時，一部分微粒有足夠的動能克服微粒間的作用力，離開平衡位置，使規(guī)則的排列被破壞，晶體開始熔化，熔化時晶體吸收的熱量全部用來破壞規(guī)則的排列，溫度不發(fā)生變化．3．對多晶體特征的微觀解釋 晶粒在多晶體里雜亂無章地排列著，所以多晶體沒有規(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)別是多晶體有確定的熔點，而非晶體沒有．2．對晶體具有一定熔點的解釋324．對非晶體特征的微觀解釋 在非晶體內部，物質微粒的排列是雜亂無章的，從統(tǒng)計的觀點來看，在微粒非常多的情況下，沿不同方向的等長直線上，微粒的個數(shù)大致相等，也就是說，非晶體在不同方向上的微粒排列及物質結構情況基本相同，所以非晶體在物理性質上表現(xiàn)為各向同性．5．同種物質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化．4．對非晶體特征的微觀解釋33【例1】

關于晶體和非晶體，下列說法正確的是() A．它們由不同的空間點陣構成 B．晶體內部的物質微粒是有規(guī)則地排列的，非晶體內部的物質微粒在不停地運動著 C．晶體內部的微粒是靜止的，而非晶體內部的物質微粒是不停地運動著的 D．在物質內部的各個平面上，微粒數(shù)相等的是晶體，微粒數(shù)不等的是非晶體 答案B【例1】關于晶體和非晶體，下列說法正確的是34解析空間點陣是晶體的一個特殊結構，是晶體的一個特性，所以A是錯誤的；不管是晶體還是非晶體，組成物質的微粒永遠在做熱運動，所以C是錯誤的；非晶體也提不到什么層面的問題，即使是晶體，各個層面的微粒數(shù)也不見得相等，所以D也是錯誤的．故正確答案為B.解析空間點陣是晶體的一個特殊結構，是晶體的一個特性，所以A35【例2】2010年諾貝爾物理學獎授予安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，以表彰他們在石墨烯材料方面的卓越研究．他們通過透明膠帶對石墨進行反復的粘貼與撕開，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，是碳的二維結構．如圖2－2、3－2所示為石墨、石墨烯的微觀結構，根據(jù)以上信息和已學知識判斷，下列說法中正確的是()【例2】2010年諾貝爾物理學獎授予安德烈·海姆和康斯坦丁36圖2－2、3－2圖2－2、3－237A．石墨是晶體，石墨烯是非晶體B．石墨是單質，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，A，B錯誤，C正確；兩位科學家是通過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.A．石墨是晶體，石墨烯是非晶體38二、對常見新材料的認識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雜的形狀，然后冷卻并拉直，當再次加熱時，拉直的合金絲又恢復到原來的形狀，因此