固體和固體材料+高二下學(xué)期物理教科版（2019）選擇性必修第三冊

第一節(jié)

固體和固體材料第二章學(xué)習(xí)目標(biāo)1、知道固體有晶體與非晶體兩類，知道晶體有單晶體和多晶體之分，能區(qū)別晶體和非晶體。2、了解晶體的空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，并由結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)晶體的物理性質(zhì)；了解晶體材料在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究等方面的應(yīng)用。3、認(rèn)識(shí)液晶，并知道其在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。4、認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體和納米材料，并知道其在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用1、食鹽顆粒和松香的外形各有怎樣的特征？新課引入2、在顯微鏡下觀察食鹽和松香粉末的形狀，兩者有什么樣的區(qū)別？都有固定的幾何形狀食鹽顆粒都是小晶體形狀，都是立方體，松香粉末則沒有規(guī)則的幾何形狀。食鹽顆粒松香食鹽顆粒松香粉末一、晶體和非晶體常見的晶體有:石英、云母、明礬、食鹽、硫酸銅、蔗糖、味精、雪花和金屬等明礬石英云母鉆石1、晶體：具有規(guī)則的幾何形狀一、晶體和非晶體2、非晶體：不具有規(guī)則的幾何形狀

常見的非晶體有：

玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠等．瀝青橡膠蜂蠟玻璃晶體的各向異性觀察玻璃和云母片上石蠟熔化區(qū)域的形狀1、被燒紅的釘尖接觸蓋玻片反面時(shí)，反面石蠟熔化的區(qū)域是以釘尖接觸點(diǎn)為圓心的圓-------蓋玻片的導(dǎo)熱在各方面是均勻的。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：2、被燒紅的釘尖接觸云母片時(shí)，反面石蠟熔化區(qū)域的邊緣是橢圓形--------云母片的導(dǎo)熱在不同方向有差異。晶體的各向異性實(shí)驗(yàn)結(jié)論：晶體在不同的方向上的導(dǎo)熱性能不同。非晶體在各個(gè)方向上的導(dǎo)熱性能相同。

通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，晶體在不同方向上不但導(dǎo)熱性能不同，在導(dǎo)電性，機(jī)械強(qiáng)度等方面都不一樣。如方鉛礦在導(dǎo)電性上有明顯的各向異性；方解石在光的折射上表現(xiàn)出明顯的各向異性；立方形的銅晶體在彈性上表現(xiàn)出明顯的各向異性。1、各向異性：晶體的一些物理性質(zhì)（導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、光學(xué)性質(zhì)等）與方向有關(guān)的特性。2、各向同性：非晶體的各種物理性質(zhì)在各個(gè)方向上都是相同的特性。單晶體與多晶體1、單晶體：天然具有規(guī)則幾何形狀且各向異性的大塊晶體，如石英、明礬等。2、多晶體：由許多晶粒構(gòu)成的晶體，如金屬、巖石等。

多晶體是有許多細(xì)小的單晶體雜亂集合而成的。在多晶體內(nèi)，沿著不同的方向都排列著許多極不整齊的單晶體，因而它的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性等性質(zhì)是所有這些單晶體的平均效果，這種平均效果也就使多晶體表現(xiàn)不出各向異性。單晶體多晶體晶體和非晶體間的轉(zhuǎn)化單晶體和多晶體在適當(dāng)條件下是可以轉(zhuǎn)化的。如天然石英石晶體，在熔融過再冷卻后的石英卻是非晶體。熔化以后再凝固的石英玻璃石英（晶體）石英玻璃（非晶體）二、晶體的微觀結(jié)構(gòu)1.晶體微觀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：（1）組成晶體的物質(zhì)微粒（分子或原子、離子）依照一定的規(guī)律在空間中整齊地排列，具有空間上的周期性。為什么晶體具有各向異性，而非晶體會(huì)有各向同性呢？

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，在沿不同方向所畫的等長直線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，才引起晶體的不同方向上物理性質(zhì)的不同．

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，且不同類型的晶體結(jié)構(gòu)，決定了各種晶體的不同外形。在不同方向上物質(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。所以才有晶體的各向異性。

三、液晶

晶體具有點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，規(guī)則、有序，而液體中分子的排列幾乎是完全無序的。有一些物質(zhì)可以呈現(xiàn)介于晶體和液體之間的狀態(tài)。1、液晶：物質(zhì)既有液體的易流動(dòng)性，又具有晶體的分子排列整齊、各向異性的的特性。這種物質(zhì)稱為液態(tài)晶體，簡稱液晶2、液晶的特點(diǎn)：

液晶既具有液體的特點(diǎn)，也具有晶體的特點(diǎn)，但它既不是液體，也不是晶體，它是獨(dú)立于液體和晶體之外的一種特殊流體。

天然液晶不多，大多是人工合成的，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)幾千種有機(jī)化合物具有液晶態(tài)。三、液晶3、液晶的分類：按照液晶分子排列向列型液晶(絲狀液晶)膽甾型液晶(螺旋狀液晶)近晶型液晶(層狀液晶)三、液晶4、液晶的性質(zhì)：外界條件的微小變化，會(huì)引起液晶分子排列

的變化，從而改變液晶的某些性質(zhì)，如溫度、壓力、摩擦、電磁作用、容器的表面差異等，都可以改變液晶的光學(xué)性質(zhì).液晶的干涉、散射、衍射、旋光、吸收等受電場調(diào)制的光學(xué)現(xiàn)象叫液晶的電光效應(yīng)5、液晶的電光效應(yīng)的應(yīng)用：電子手表、電子計(jì)算器、計(jì)算機(jī)的彩色液晶顯示屏等四、半導(dǎo)體材料

半導(dǎo)體材料在光、熱、點(diǎn)、磁等作用下也會(huì)引起相應(yīng)的物理效應(yīng)和現(xiàn)象。2、半導(dǎo)體材料的應(yīng)用：熱敏電阻、光敏電阻、光電池、可控硅、高壓硅堆、半導(dǎo)體激光器等。光敏電阻半導(dǎo)體激光器五、納米材料

1、納米材料：人們把三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍的固體材料，稱為納米材料。

科學(xué)研究表明，許多固體材料當(dāng)厚度、長度和寬度中有一個(gè)在納米范圍時(shí)，或?qū)⒑暧^物體細(xì)分成超微（納米）顆粒時(shí)，將顯示出去多奇異的特性，即它們的光學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、力學(xué)以及化學(xué)的性質(zhì)跟大塊固體相比將會(huì)有顯著不同。2、納米材料的應(yīng)用：納米半導(dǎo)體薄膜、納米陶瓷、納米磁性材料和納米生物醫(yī)學(xué)材料等。課

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習(xí)1、關(guān)于晶體和非晶體，下列說法正確的是（

）A.金剛石、食鹽、玻璃和水晶都是晶體B.制作大規(guī)模集成電路可以用多晶體C.單晶體和多晶體有固定的熔點(diǎn)，非晶體沒有固定的熔點(diǎn)D.單晶體和多晶體的物理性質(zhì)是各向異性的，非晶體是各向同性的C課

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習(xí)2、（多選）對下列幾種固體物質(zhì)的認(rèn)識(shí)，正確的有（)A.食鹽熔化過程中，溫度保持不變，說明食鹽是晶體B.燒熱的針尖接觸涂油蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說明蜂蠟是晶體C.天然石英表現(xiàn)為各向異性，是由于該物質(zhì)的微粒在空間的排列不規(guī)則D.石墨和金剛石的物理性質(zhì)不同，是由于組成它們的物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)不同AD課

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習(xí)3、（多選）關(guān)于液晶分子的排列，下列說法正確的是（

）A.液晶分子在特定方向排列整齊B.液晶分子的排列不穩(wěn)定，外界條件的微小變動(dòng)都會(huì)引起液晶分子排列的變化C.液晶分子的排列整齊而穩(wěn)定D.液晶的物理性質(zhì)穩(wěn)定AB課

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習(xí)4、（多選）下列說法正確的是（

）