2024-2025學(xué)年高中物理第9章固體液體和物態(tài)變化1固體教案1新人教版選修3-3

PAGE1-教學(xué)目標(biāo)與學(xué)問點（一）學(xué)問與技能1．知道固體可分為晶體和非晶體兩大類，2．知道晶體和非晶體在外形與物理性質(zhì)上的差別。3．知道晶體可分為單晶體和多晶體，通常說的晶體及性質(zhì)是指單晶體。4．能從微觀的晶體結(jié)構(gòu)說明宏觀外形與物理性質(zhì)的差異（二）過程與方法通過對視察演示試驗現(xiàn)象和學(xué)生分組試驗加強(qiáng)學(xué)生對晶體和非晶體的不同物理性質(zhì)的了解。（三）情感、看法與價值觀1.擴(kuò)展學(xué)生的眼界，引起對探討固體性質(zhì)的愛好和求知欲望。2.讓學(xué)生學(xué)習(xí)探討問題的科學(xué)方法與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)看法。教學(xué)重點晶體和非晶體在外形與物理性質(zhì)上的差別。教學(xué)難點從微觀的晶體結(jié)構(gòu)說明宏觀外形與物理性質(zhì)的差異。教學(xué)方法老師演示試驗、學(xué)生分組試驗、啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生探討、溝通，講解。教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容老師教學(xué)設(shè)計目的（一）引入新課歷史上人類對固體的應(yīng)用從石器、青銅、鐵、不銹鋼、塑料等到如今納米材料的應(yīng)用。從肯定程度上可以說人類發(fā)展的歷史就是不斷探討和發(fā)覺并運用新型固體材料的歷史。可見固體的應(yīng)用對人類的生活和生產(chǎn)有著深遠(yuǎn)的意義。師提問：同學(xué)們請看看你們的四周，你們覺得什么是固體，固體有哪些特點？生回答：有肯定形態(tài)；不會流淌；看得見抓得著師：同學(xué)們回答有肯定道理，可見生活到處皆學(xué)問。本節(jié)課我們從物理角度來進(jìn)一步了解固體。進(jìn)行新課固體可分為晶體和非晶體兩大類師：拿出自然單晶體螢石、石英、冰糖、蔗糖、方解石、和非晶體橡膠、松香、玻璃、蠟燭讓學(xué)生視察和觸摸。并提問這些固體相比有什么明顯不同的地方？生：有的固體很美麗又有規(guī)則的幾何外形。有的固體沒有明顯的規(guī)則的幾何外形。師：這些具有自然規(guī)則幾何外形的固體例如石英、方解石、螢石等是晶體，而那些沒有自然規(guī)則的幾何外形的固體就是非晶體。晶體：冰糖、明礬、云母、食鹽、雪花、方解石、石英、金屬等。非晶體：玻璃、松香、瀝青、蜂蠟、橡膠、塑料、蠟燭等。師：這些晶體從自然界獲得時就具有這些規(guī)則形態(tài)，它們具有自然規(guī)則幾何外形。（1）晶體具有自然規(guī)則則幾何形態(tài)而非晶體不具有此特點。師設(shè)疑：這些固體中玻璃也具有規(guī)則的幾何外形，然而它是非晶體，這是怎么回事？學(xué)生：玻璃的規(guī)則幾何外形是人工制成而非自然，晶體幾何形態(tài)是自然的。晶體具有物理性質(zhì)的各向異性，非晶體具有物理性質(zhì)的各向同性。師：晶體和非晶體除了外型上有所不同，還有其他方面的物理性質(zhì)的不同。我們一起用試驗去探究。1、演示試驗：師將石蠟勻稱涂在玻璃片上和玻璃板上，用加熱的小鋼釘接觸沒有涂蠟的另一面。片重復(fù)以上操作。參看課本P33上的圖9.1-5。生：回答看到的試驗現(xiàn)象，玻璃片上石蠟溶化的形態(tài)是圓形，云母片上石蠟溶化的橢圓形。師生一起總結(jié)試驗結(jié)論：從試驗現(xiàn)象得出玻璃朝各個方向?qū)崴俣仁且粯拥?，而云母片從各個方向?qū)崴俣炔幌嗤?、學(xué)生分組試驗：器材：方解石，玻璃片，頭發(fā)一根。操作步驟:把頭發(fā)放在白紙上，分別通過方解石和玻璃片去視察。生闡述看到的試驗現(xiàn)象：通過方解石視察到有兩個頭發(fā)成像，而通過玻璃片只看到一個頭發(fā)成像。師說明試驗現(xiàn)象：光從空氣進(jìn)入方解石發(fā)生了折射現(xiàn)象，我們看到兩個頭發(fā)成像說明產(chǎn)生了兩條折射光線，可見方解石在不同的方向折射率是不一樣的。通過玻璃片只看一個頭發(fā)成像說明光通過玻璃片只產(chǎn)生了一條折射光線，可見玻璃在不同方向的折射率是相同的。師總結(jié)除了以上晶體在某些物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性，還有其他晶體在另外的物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性。例如方鉛礦具有導(dǎo)電各向異性，銅晶體具有彈性各向異性。師強(qiáng)調(diào)并不是每種晶體在各種物理性質(zhì)上都會表現(xiàn)出各向異性。如云母只具有導(dǎo)熱各向異性而作為絕緣體的它不具備導(dǎo)電性。（3）、晶體具有固定熔點，而非晶體沒有固定熔點師：初中上物理課我們做過試驗，試驗現(xiàn)象看到晶體溶化時溫度不變，而非晶體溶化時溫度是漸漸上升的。由此可知晶體具有固定的熔點，而非晶體不具有固定熔點。單晶體和多晶體師：能否單純依據(jù)是否有自然規(guī)則幾何外形來推斷晶體和非晶體？拿出一顆單晶石英和一團(tuán)多晶石英給學(xué)生視察。學(xué)生：不行以。師：晶體分為單晶體和多晶體。同一晶體在自然界中可以以單晶形式存在也可以以多晶體存在。（1）單晶：一個物體本身就是一個晶體，這個物體就是單晶體，也稱為晶粒。單晶特點具有自然規(guī)則幾何形態(tài)，物理性質(zhì)表現(xiàn)各向異性，具有固定熔點。（2）多晶體：由單晶體無機(jī)雜亂無章的組合而成。多晶體特點不具有自然規(guī)則幾何形態(tài)，物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性，具有固定熔點。師強(qiáng)調(diào)有無肯定的熔點是宏觀上區(qū)分晶體和非晶體的重要依據(jù)，不能從外形及各向異性來鑒別是否是晶體時，只有依據(jù)有無肯定熔點才能作出精確推斷。課堂趣味小嬉戲：找找看（讓學(xué)生從一堆固體里把晶體選擇出來）晶體的微觀結(jié)構(gòu)師：從學(xué)生選擇出來的晶體中拿出一塊方解石，提問晶體具有自然規(guī)則的幾何外形，那么它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)會是怎樣的呢？讓我們一起敲開它，探究其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。用錘子不斷敲擊方解石，方解石不斷變成更小的幾塊，然而無論怎么變小，始終是規(guī)則的幾何形態(tài)。假想我們始終敲下去，直到小到只由幾十個分子構(gòu)成小顆粒，它應(yīng)當(dāng)還是規(guī)則的幾何形態(tài)。由此我們可大膽假設(shè)晶體內(nèi)部微粒的排列是按肯定規(guī)則排列的。（1）晶體的微觀結(jié)構(gòu)

1、提出晶體內(nèi)部原子排列有規(guī)則的假說并證明假說師：介紹歷史上人類探究晶體內(nèi)部的方法勞厄用波長與晶體格大小差不多的x射線照耀晶體得到的衍射圖是按肯定規(guī)則排列的亮點群，從而證明晶體內(nèi)部微粒排列結(jié)構(gòu)按肯定規(guī)則排列的。現(xiàn)在，人們用電子顯微鏡和隧道掃描顯微鏡對晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行干脆視察和照相，看到單晶體內(nèi)部微粒按肯定規(guī)則排列的空間點陣結(jié)構(gòu)，多晶體內(nèi)部由很多特別細(xì)小的單晶無機(jī)組成（例如金屬），非晶體內(nèi)部的微粒排列是雜亂無章的。2、晶體的微觀結(jié)構(gòu)組成晶體的物質(zhì)微粒（分子、原子或離子）依照肯定的規(guī)律，在空間中整齊地排列，晶體中物質(zhì)微粒的相互作用很強(qiáng)，微粒的熱運動不足以克服它們的相互作用而遠(yuǎn)離，微粒的熱運動表現(xiàn)為在肯定的平衡位置旁邊不停地做微小的振動．

（2）晶體的微觀結(jié)構(gòu)確定了詳細(xì)外形的規(guī)則性和一些物理性質(zhì)的各向異性

1．晶體外形的規(guī)則性可以用微粒的規(guī)則排列來說明

師：展示實物食鹽晶體結(jié)構(gòu)模型：食鹽的晶體是由鈉離子Na＋和氯離子Cl－組成的，它們等距離交織地排列在三組相互垂直的平行線上，因而食鹽具有正方體的外形．

2．晶體的各向異性是由晶體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)所確定．（a）單晶體各向異性的微觀說明

如圖表示在一個平面上晶體物質(zhì)微粒的排列狀況，從圖中可以看出，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，正因為在不同方向上物質(zhì)微粒的排列狀況不同，才引起晶體的不同方向上物理性質(zhì)的不同．（b）多晶體的各向同性的微觀說明多晶體是單晶體雜亂無章地組合而成，單晶體的物理各向異性被抵消了，從整體來看多晶體物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性。（c）非晶體內(nèi)部微粒是雜亂無章的排序，故也沒有同性異性。

（3）同素異形體：由同種元素組成的不同晶體叫做同素異形體．

同一物質(zhì)的微粒能夠形成不同的空間結(jié)構(gòu)，即物質(zhì)的同素異構(gòu)體，對碳的不同空間結(jié)構(gòu)來說明這一點看課本P34上圖9.1-7

的圖片：石墨和金剛石的微觀結(jié)構(gòu)。

師：播放石墨的晶體結(jié)構(gòu)模型和金剛石的晶體結(jié)構(gòu)模型的動畫視．

石墨是層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間距離較大，作用力較弱，沿著這個方向簡單把石墨一層一層地剝下，石墨的層狀結(jié)構(gòu)確定了它的質(zhì)地松軟，可以用來制作粉狀潤滑劑，也可用來制作鉛筆芯等．

金剛石是立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子間的作用力很強(qiáng)．所以，金剛石有很大的硬度，能用來切割玻璃，假如把它安裝在鉆探機(jī)的鉆頭上，能夠鉆入堅硬的巖石內(nèi)．留意：晶體的微觀結(jié)構(gòu)模型并不代表晶體的真實狀況，它只是組成晶體的物質(zhì)微粒有規(guī)則排列的示意圖。物質(zhì)是晶體還是非晶體并不是肯定的固體是晶體還是非晶體不是絕地的，它們在不同條件下可相互轉(zhuǎn)化，例如石英溶化后再冷卻變成了非晶體玻璃。晶體硫熔化（溫度超過300度）后倒入冷水會變成松軟度非晶硫，再過一段時間又轉(zhuǎn)化為晶體硫。（四）課堂小結(jié)(1)固體分為晶體和非晶體（2）晶體又分為單晶體和多晶體（3）單晶有自然規(guī)則幾何形態(tài)，某些物理性質(zhì)體現(xiàn)為各向異性，有固定熔點。多晶體無規(guī)則幾何形態(tài)，物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性，有固定熔點。非晶體無自然規(guī)則幾何形態(tài)，物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性，無固定熔點。（4）晶體內(nèi)部微粒（原子，分子，離子）按肯定規(guī)則排列，這種微粒排列確定了晶體的物理特性。（5）晶體和非晶體不是肯定的，在肯定條件下和相互轉(zhuǎn)化?？茖W(xué)閑逛：播放石墨烯材料的探討和開發(fā)已經(jīng)它大量商用后對生活，生產(chǎn)，科研的影響。（五）作業(yè)完成本節(jié)課后練習(xí)（一）引入新課：闡述人類對固體應(yīng)用的歷史過程，引起學(xué)生對探討固體性質(zhì)的愛好和求知欲望。并引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活，知道科學(xué)學(xué)問來源于生活。（二）進(jìn)行新課：一、（1）讓學(xué)生實際接觸和視察晶體和非晶體，可使他們干脆獲得晶體和非晶體的外觀上的感性認(rèn)知從而使學(xué)生初步意識到晶體和非晶體的不同。同時讓學(xué)生留意到晶體的規(guī)則幾何形態(tài)是自然的。（2）云母和玻璃片熱傳導(dǎo)物理性質(zhì)不同的演示試驗。引導(dǎo)學(xué)生細(xì)致視察石蠟溶化后的形態(tài)，依據(jù)形態(tài)得出云母導(dǎo)熱速度在不同方向是不同。而玻璃在不同方向?qū)崴俣认嗤?。通過此試驗同時也為了培育學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)看法。為了讓學(xué)生更深刻相識晶體物理性質(zhì)的各向異性和非晶體的各向同性，設(shè)計分組試驗，讓學(xué)生分別透過方解石和玻璃去視察一根頭發(fā)。依據(jù)看到的現(xiàn)象得出方解石在光的折射上表現(xiàn)為各向異性，而玻璃是各向同性。（3）利用多媒體展示晶體和非晶體溶化時溫度隨時間的改變圖，加強(qiáng)學(xué)生的對晶體有固定熔點而非晶體無固定熔點的印象。二、單晶體和多晶體通過讓學(xué)生詳細(xì)視察現(xiàn)實生活中單晶和多晶體外形讓學(xué)生清晰看到多晶體不具備自然規(guī)則的幾何形態(tài)。至于為什么單晶體物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性而多晶體卻表現(xiàn)為各向同性？可在這里埋下伏筆。提示要從物體內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)來找緣由，這樣可引起學(xué)生探究物體微觀結(jié)構(gòu)的愛好。 通過找找看這一環(huán)節(jié)既可以測試學(xué)生對單晶體多晶體和非晶體的了解狀況，同時相對于做練習(xí)題這種設(shè)計可增加物理課堂的趣味性，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)物理的主動性。晶體的微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計敲擊方解石這環(huán)節(jié)，既可以引導(dǎo)學(xué)生自然推想晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)是規(guī)則的還可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)探討問題的科學(xué)方法與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)看法。并在此基礎(chǔ)上介紹人類探究晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的歷史過程和方法可讓學(xué)生更加欽佩為人類科學(xué)做出貢獻(xiàn)的科學(xué)家。為了更形象詳細(xì)地反映晶體內(nèi)部原子規(guī)則的排列確定晶體的外形和一些物理性質(zhì)的各向異性，特拿出氯化鈉內(nèi)部結(jié)構(gòu)立體實物模型給學(xué)生細(xì)致視察。老師在此基礎(chǔ)上再講析食鹽成立方體形態(tài)和各向異性的詳細(xì)緣由可起到事半功倍的效果。利用多媒體放石墨和金剛石內(nèi)部原子排列的立體結(jié)構(gòu)動畫圖，可讓學(xué)生3