2016-2017學年高中物理-2.1-2.3-晶體和非晶體-晶體的微觀結構-固體新材料課件

第一頁，共40頁。第二頁，共40頁。目標(mùbiāo)導航預習(yùxí)導引第三頁，共40頁。目標(mùbiāo)導航預習(yùxí)導引一二三四五六七一、固體的分類1.晶體(1)單晶體,如石英、云母、單晶硅或單晶鍺等.(2)多晶體,如各種常見金屬.2.非晶體,如玻璃(bōlí)、松香、瀝青、橡膠等.第四頁，共40頁。目標(mùbiāo)導航預習(yùxí)導引一二三四五六七二、單晶體的宏觀特征1.具有規(guī)那么的幾何形狀,如食鹽的晶體是正立方體,雪花是六角形的規(guī)那么圖案.2.具有固定的熔點,加熱熔化過程中,物體的溫度保持不變.3.在不同(bùtónɡ)的方向上,具有不同(bùtónɡ)的力學、熱學、電學、光學等物理性質,也就是說,單晶體具有各向異性.第五頁，共40頁。目標(mùbiāo)導航預習(yùxí)導引一二三四五六七三、多晶體的宏觀(hóngguān)特征1.沒有規(guī)那么的幾何外形.2.具有固定的熔點.3.在不同的方向上,具有相同的物理性質,也就是說,多晶體具有各向同性.第六頁，共40頁。目標(mùbiāo)導航預習(yùxí)導引一二三四五六七中國古代文人對雪花情有獨鐘,有很多吟唱雪花的詩句,其中“雪花六出〞常用(chánɡyònɡ)來形容雪花的形狀.雪花的形狀是多種多樣的(如下圖),可你知道為什么它的邊角連線總為正六邊形嗎?答案:水汽凝華結晶成的雪花和天然水凍結的冰屬于六方晶系,是晶體,有規(guī)那么的幾何外形.第七頁，共40頁。目標(mùbiāo)導航預習(yùxí)導引一二三四五六七四、非晶體的宏觀特征1.沒有規(guī)那么的幾何形狀.2.沒有固定的熔點,在加熱熔化的過程中,物體的溫度是增加的.3.在不同的方向上,具有相同的物理性質(wùlǐxìngzhì).鐵塊沒有規(guī)那么的幾何形狀,鐵塊是非晶體嗎?答案:鐵塊雖然沒有規(guī)那么的幾何形狀,但屬于晶體.第八頁，共40頁。目標(mùbiāo)導航預習(yùxí)導引一二三四五六七五、同種物質的不同狀態(tài)有些材料在某種條件下是晶體(jīngtǐ),在另一條件下那么是非晶體(jīngtǐ),有的晶體(jīngtǐ)與非晶體(jīngtǐ),在一定條件下,還可以相互轉化.第九頁，共40頁。目標(mùbiāo)導航預習(yùxí)導引一二三四五六七六、晶體的微觀結構1.晶體的微觀結構假說的內容:晶體內部(nèibù)的微粒是有規(guī)那么地排列著的.2.假說提出的依據:晶體外形的規(guī)那么性和物理性質的各向異性.3.實驗驗證:人們用X射線和電子顯微鏡對晶體的內部(nèibù)結構進行研究后,證實了晶體內部(nèibù)的粒子有規(guī)那么排列的假說是正確的.4.微觀結構理論的內容(1)組成晶體的物質微粒(分子、原子或離子)在空間排成陣列,呈現周而復始的有序結構,說明晶體的微觀結構具有周期性特點.(2)晶體內部(nèibù)各微粒之間存在著很強的相互作用力,微粒只能在各自的平衡位置附近做微小振動.第十頁，共40頁。目標(mùbiāo)導航預習(yùxí)導引一二三四五六七5.固體特征的微觀解釋(1)方法:在固體界面沿不同方向畫出等長直線.(2)現象:①單晶體在不同直線上微粒的個數不相等,說明沿不同方向微粒的排列及物質結構情況不同,在物理性質上表現為各向異性.②非晶體在不同直線上微粒的個數大致相等,說明沿不同方向微粒排列及物質結構情況根本相同,在物理性質上表現為各向同性.(3)同一種物質在不同條件下形成不同的晶體.石墨和金剛石都是由碳原子組成的,為什么石墨很軟,而金剛石卻很堅硬呢?答案(dáàn):金剛石和石墨中的碳原子排列規(guī)那么不同.第十一頁，共40頁。目標(mùbiāo)導航預習(yùxí)導引一二三四五六七七、固體新材料1.了解新材料(1)新材料有優(yōu)異的性能和廣闊的應用前景.(2)新材料的開展與新工藝、新技術密切相關.(3)新材料往往具有特殊性能,如超高強度、超高硬度(yìngdù)、超塑性.(4)新材料的研發(fā)和應用推動了人類文明和社會的進步.(5)硅是當前用途最廣的半導體材料.第十二頁，共40頁。目標(mùbiāo)導航預習(yùxí)導引一二三四五六七2.新材料的未來(1)新材料科學正向著研究各種(ɡèzhǒnɡ)復合材料(例如復合金屬材料、復合陶瓷材料、復合高分子材料)、研究并開發(fā)納米材料、開發(fā)同時具有感知外界環(huán)境或參數變化和驅動功能的機敏材料、研究開發(fā)生物醫(yī)學材料等方向開展.(2)新材料的制備工藝、檢測儀器和計算機應用也是今后新材料科學技術開展的重要內容.第十三頁，共40頁。目標(mùbiāo)導航預習(yùxí)導引一二三四五六七家庭、學?；驒C關的門鎖常用“碰鎖〞,然而使用一段時間后,鎖舌就會變澀而不易(bùyì)被碰,造成鎖門困難.這時,你可以用鉛筆在鎖舌上研磨幾下,“碰鎖〞便開關自如了,而且可以維持幾個月之久,你知道其中的道理嗎?答案:因為鉛筆中含有石墨成分,利用的是石墨的潤滑作用,石墨具有層狀結構,層與層之間容易脫落,因而起到潤滑作用.第十四頁，共40頁。一二三知識(zhīshi)精要思考(sīkǎo)探究典題例解遷移(qiānyí)應用一、晶體和非晶體單晶體、多晶體及非晶體的區(qū)別第十五頁，共40頁。一二三知識(zhīshi)精要思考(sīkǎo)探究典題例解遷移(qiānyí)應用云母薄片和玻璃片上分別涂一層很薄的石蠟,然后用燒熱的鋼針去接觸云母片及玻璃片的反面,石蠟熔化,如下圖,那么你看到的現象及得出的結論是什么?答案:玻璃上的呈圓形,說明玻璃為各向同性,是非晶體.云母片上的呈橢圓形,說明云母片為各向異性,是單晶體.第十六頁，共40頁。一二三知識(zhīshi)精要思考(sīkǎo)探究典題例解遷移(qiānyí)應用【例1】關于晶體和非晶體,以下說法正確的選項是()A.有規(guī)那么幾何外形的固體一定是晶體B.晶體在物理性質上一定是各向異性的C.晶體不可能轉化為非晶體D.晶體有確定的熔點,非晶體沒有確定的熔點解析:因為外形是否規(guī)那么可以用人工的方法處理,所以選項A錯誤;多晶體在物理性質上是各向同性的,選項B錯誤;實驗證明晶體在適當的條件下可以轉化為非晶體,選項C錯誤;晶體與非晶體的區(qū)別主要表現在是否有確定的熔點,選項D正確.答案:D第十七頁，共40頁。一二三知識(zhīshi)精要思考(sīkǎo)探究典題例解遷移(qiānyí)應用第十八頁，共40頁。一二三知識(zhīshi)精要思考(sīkǎo)探究典題例解遷移(qiānyí)應用1.(多項選擇)某球形固體物質,其各向導熱性能相同,那么該物質()A.一定是非晶體B.可能具有確定的熔點C.一定是單晶體,因為它有規(guī)那么的幾何外形D.一定不是單晶體,因為它具有各向同性的物理性質答案:BD解析:導熱性能各向相同的物體可能是非晶體,也可能是多晶體,因此,A選項錯誤;多晶體具有確定的熔點,因此B選項正確;物體的外形是否規(guī)那么不是判斷是否為單晶體的依據,應該說,單晶體具有規(guī)那么的幾何外形是“天生〞的,而多晶體和非晶體也可以有規(guī)那么的幾何外形,當然,這只能是“后天〞人為加工的,因此C選項錯誤;因為單晶體區(qū)別于多晶體和非晶體在于其物理性質上的各向異性,因此D選項正確.第十九頁，共40頁。一二三知識(zhīshi)精要思考(sīkǎo)探究典題例解遷移(qiānyí)應用2.(2015江蘇單科)(多項選擇)對以下幾種固體物質的認識,正確的有()(導學號51140014)A.食鹽熔化過程中,溫度保持不變,說明食鹽是晶體B.燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片反面,熔化的蜂蠟呈橢圓形,說明蜂蠟是晶體C.天然石英表現為各向異性,是由于該物質的微粒在空間的排列不規(guī)那么D.石墨和金剛石的物理性質不同,是由于組成它們的物質微粒排列結構不同答案:AD第二十頁，共40頁。一二三知識(zhīshi)精要思考(sīkǎo)探究典題例解遷移(qiānyí)應用解析:晶體有固定的熔點,在熔化過程中,溫度保持不變,選項A正確;蜂蠟是非晶體,熔化的蜂蠟呈橢圓形,說明云母是單晶體,選項B錯誤;具有各向異性的晶體的物質微粒排列規(guī)那么,選項C錯誤;石墨是多晶體,金剛石是單晶體,組成它們的物質微粒結構不同,使得它們的物理性質不同,選項D正確.第二十一頁，共40頁。一二三知識(zhīshi)精要思考(sīkǎo)探究典題例解遷移(qiānyí)應用二、晶體的微觀結構1.有的物質有幾種晶體的解釋這是由于它們的物質微粒能夠形成不同的晶體結構,例如碳原子按不同的結構排列可形成石墨和金剛石,二者在物理性質上有很大的不同.白磷和紅磷的化學成分相同,但白磷具有立方體結構,而紅磷具有與石墨一樣的層狀結構.2.晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉化,因為在不同條件下物質微粒的排列結構可以發(fā)生變化.第二十二頁，共40頁。一二三知識(zhīshi)精要思考(sīkǎo)探究典題例解遷移(qiānyí)應用3.多晶體是由許多雜亂無章地排列著的單晶體(晶粒)組成的.平常見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10-5cm,最大的也不超過10-3cm.每個晶粒都是一個小單晶體,具有各向異性的物理性質和規(guī)那么的幾何形狀.因為多晶體的晶粒雜亂無章地排列著,所以多晶體沒有規(guī)那么的幾何形狀,也不顯示各向異性.它在不同方向的物理性質是相同的,即具有各向同性.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.第二十三頁，共40頁。一二三知識(zhīshi)精要思考(sīkǎo)探究典題例解遷移(qiānyí)應用1.如下圖,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.由于什么原因造成了單晶體的各向異性?答案: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.第二十四頁，共40頁。一二三知識(zhīshi)精要思考(sīkǎo)探究典題例解遷移(qiānyí)應用2.晶體熔化時為什么有確定的熔點?答案:給晶體加熱到一定溫度時,一局部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)那么的排列被破壞,晶體開始熔化,熔化時晶體吸收的熱量全部用來破壞規(guī)那么的排列,溫度不發(fā)生變化.第二十五頁，共40頁。一二三知識(zhīshi)精要思考(sīkǎo)探究典題例解遷移(qiānyí)應用【例2】(多項選擇)以下表達錯誤的選項是()A.晶體的各向異性是由于它的微粒按空間點陣排列B.單晶體具有規(guī)那么的幾何外形是由于它的微粒按一定規(guī)律排列C.非晶體有規(guī)那么的幾何形狀和確定的熔點D.石墨的硬度比金剛石差很多,是由于它的微粒沒有按空間點陣分布解析:晶體內部微粒排列的空間結構決定著晶體的物理性質是否相同;也正是由于微粒按一定規(guī)律排列,使單晶體具有規(guī)那么的幾何形狀.石墨與金剛石的硬度相差甚遠是由于它們內部微粒的排列結構不同,石墨的層狀結構決定了它的質地柔軟,而金剛石的網狀結構決定了其中碳原子間的作用力很強,所以金剛石有很大的硬度.答案:CD第二十六頁，共40頁。一二三知識(zhīshi)精要思考(sīkǎo)探究典題例解遷移(qiānyí)應用第二十七頁，共40頁。一二三知識(zhīshi)精要思考(sīkǎo)探究典題例解遷移(qiānyí)應用1.(多項選擇)在兩片材料不同的均勻薄片上涂一層很薄的石蠟,然后用燒熱的鋼針尖端分別接觸兩片的反面,結果薄片a上熔化的石蠟呈圓形,薄片b上熔化的石蠟呈橢圓形.由此可以判定()A.a一定是晶體B.b一定是晶體C.a一定不是晶體 D.a一定不是單晶體答案:BD解析:a薄片上熔化的石蠟呈圓形,表示它的導熱性是各向同性的;b薄片上熔化的石蠟呈橢圓形,表示它的導熱性是各向異性的,所以b薄片一定是晶體.由于非晶體和多晶體都是各向同性的,所以a薄片可能是非晶體,也可能是多晶體,但不可能是單晶體.第二十八頁，共40頁。一二三知識(zhīshi)精要思考(sīkǎo)探究典題例解遷移(qiānyí)應用2.(2015全國理綜Ⅰ)(多項選擇)以下說法正確的選項是()(導學號51140015)A.將一塊晶體敲碎后,得到的小顆粒是非晶體B.固體可以分為晶體和非晶體兩類,有些晶體在不同方向上有不同的光學性質C.由同種元素構成的固體,可能會由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體D.在適宜的條件下,某些晶體可以轉變?yōu)榉蔷w,某些非晶體也可以轉變?yōu)榫wE.在熔化過程中,晶體要吸收熱量,但溫度保持不變,內能也保持不變第二十九頁，共40頁。一二三知識(zhīshi)精要思考(sīkǎo)探究典題例解遷移(qiānyí)應用答案:BCD解析:晶體敲碎后,得到的小顆粒仍為晶體,選項A錯誤;某些晶體在不同方向上有不同的光學性質,選項B正確;同種元素構成的固體,可形成不同的晶體,比方金剛石和石墨,選項C正確;在適宜條件下,某些晶體和非晶體可相互轉變,選項D正確;晶體在熔化過程中,溫度不變,內能增加,選項E錯誤.第三十頁，共40頁。一二三知識(zhīshi)精要典題例解遷移(qiānyí)應用三、固體新材料1.新材料的特殊性能(1)超高強度(qiángdù).(2)超高硬度.(3)超塑性.(4)各種特殊的物理性質(如磁性、超導性等).2.新材料(1)各種復合材料:復合金屬材料、復合陶瓷材料、復合高分子材料.(2)納米材料.(3)機敏材料:同時具有感知外界環(huán)境或參數變化和驅動功能.(4)生物醫(yī)學材料.第三十一頁，共40頁。一二三知識(zhīshi)精要典題例解遷移(qiānyí)應用【例3】(多項選擇)國家游泳中心——水立方,像一個透明的水藍色的“冰塊〞,透過它,游泳中心內部設施盡收眼底.這種獨特的感覺就源于建筑外墻采用了一種叫做ETFE(四氟乙烯和乙烯的共聚物)的膜材料,這種膜材料屬于(shǔyú)非晶體,那么它具有的特性是()A.在物理性質上具有各向同性B.在物理性質上具有各向異性C.具有一定的熔點D.沒有一定的熔點解析:非晶體沒有一定的熔點,在物理性質上表現為各向同性.答案:AD第三十二頁，共40頁。一二三知識(zhīshi)精要典題例解遷移(qiānyí)應用第三十三頁，共40頁。一二三知識(zhīshi)精要典題例解遷移(qiānyí)應用利用掃描隧道顯微鏡(STM)可以得到物質外表原子排列的圖像,從而(cóngér)可以研究物質的構成規(guī)律.如圖中的照片是一些晶體材料外表的STM圖像,通過觀察、比較,可以看到這些材料都是由原子在空間排列而構成的,具有一定的結構特征,那么構成這些材料的原子在物質外表排列的共同特點:(1)

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(2).

第三十四頁，共40頁。一二三知識(zhīsh