高中物理-2.1-2.3晶體的非晶體-晶體的微觀結(jié)構(gòu)-固體新材料學(xué)案(含解析)粵教版選修3-3

PAGE學(xué)案1晶體和非晶體學(xué)案2晶體的微觀結(jié)構(gòu)學(xué)案3固體新材料[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]1.能說出晶體和非晶體的特點(diǎn)及區(qū)分方法，能說出單晶體和多晶體的區(qū)別.2.了解晶體結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)過程，知道晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn).3.了解材料科學(xué)技術(shù)的有關(guān)知識(shí)及應(yīng)用，體會(huì)它們的發(fā)展對(duì)人類生活、社會(huì)發(fā)展的影響．1．晶體開始熔化時(shí)的溫度稱為熔點(diǎn)．2．分子動(dòng)理論的內(nèi)容是：物體是由大量分子組成的，分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，分子之間存在相互作用力．一、晶體和非晶體1．固體可以分為晶體和非晶體兩類．石英、云母、明礬、食鹽、硫酸銅、蔗糖、味精等是晶體，玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠等是非晶體．2．單晶體具有確定的幾何形狀，多晶體和非晶體沒有確定的幾何形狀；晶體有確定的熔點(diǎn)，非晶體沒有確定的熔點(diǎn)．3．晶體在不同方向不僅機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)熱性能不同，而且導(dǎo)電性能和對(duì)光的折射率等其他物理性質(zhì)也不一樣．這類現(xiàn)象稱為各向異性．非晶體沿各個(gè)方向的物理性質(zhì)都是一樣的，這叫做各向同性．由于多晶體是許多單晶體雜亂無章地組合而成的，所以多晶體是各向同性的．二、晶體的微觀結(jié)構(gòu)1．在各種晶體中，原子(或分子、離子)都是按照一定的規(guī)則排列的，具有空間上的周期性．2．有的物質(zhì)在不同條件下能夠生成不同的晶體，那是因?yàn)榻M成它們的微粒能夠按照不同規(guī)則在空間分布．例如碳原子可以形成石墨和金剛石兩種晶體．3．同種物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)，也就是說，晶體與非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化．三、固體新材料1．新材料的發(fā)展與新工藝、新技術(shù)密切相關(guān)．2．新材料往往具有特殊性能，如超高強(qiáng)度、超高硬度、超塑性.一、晶體和非晶體[問題設(shè)計(jì)]1．觀察玻璃、蜂蠟、塑料、鹽粒、蔗糖、石英，比較它們的外形有何不同？答案玻璃、蜂蠟、塑料沒有規(guī)則的幾何外形，鹽粒、蔗糖、石英有規(guī)則的幾何外形．玻璃片云母片圖12．在云母簿片和玻璃片上分別涂上一層很薄的石蠟，然后用燒熱的鋼針去接觸云母片及玻璃片的另一面，石蠟熔化，如圖1所示，那么你看到的現(xiàn)象及得出的結(jié)論是什么？答案玻璃片上石蠟的熔化區(qū)呈圓形，說明玻璃片沿各個(gè)方向的導(dǎo)熱性能相同．云母片上石蠟的熔化區(qū)呈橢圓形，說明云母片沿各個(gè)方向的導(dǎo)熱性能不同．[要點(diǎn)提煉]晶體與非晶體的區(qū)別比較內(nèi)容固體分類宏觀外形物理性質(zhì)非晶體沒有確定的幾何形狀①?zèng)]有固定熔點(diǎn)②導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性晶體單晶體有天然規(guī)則的形狀①有確定的熔點(diǎn)②導(dǎo)熱、導(dǎo)電、光學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性多晶體一個(gè)個(gè)小晶粒粘在一起，沒有確定的幾何形狀①有確定的熔點(diǎn)②導(dǎo)熱、導(dǎo)電、光學(xué)等性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性[延伸思考]金屬物體沒有固定、規(guī)則的幾何外形，但它們都有確定的熔點(diǎn)，那么金屬是晶體，還是非晶體？答案金屬是多晶體，多晶體是由許多單晶體雜亂無章地組合而成的，沒有規(guī)則的幾何外形，在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性，但它們有確定的熔點(diǎn)．二、晶體的微觀結(jié)構(gòu)[問題設(shè)計(jì)]1．晶體具有規(guī)則的外形，物理性質(zhì)方面表現(xiàn)為各向異性，而非晶體卻沒有規(guī)則的外形，并且物理性質(zhì)方面表現(xiàn)為各向同性．產(chǎn)生這些不同的根本原因是什么呢？答案它們是由不同的微觀結(jié)構(gòu)所決定的．2．金剛石和石墨都是由碳原子構(gòu)成的，但它們?cè)谟捕壬喜顒e很大，這說明什么問題？答案金剛石是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，原子間的作用力強(qiáng)，所以金剛石的硬度大．石墨是層狀結(jié)構(gòu)，原子間的作用力弱，所以石墨的硬度小．這說明組成物質(zhì)的微粒按照不同的規(guī)則在空間分布，會(huì)形成不同的晶體．[要點(diǎn)提煉]1．組成晶體的微粒，按照一定的規(guī)則排列，具有空間上的周期性．2．微觀結(jié)構(gòu)不同，造成晶體與非晶體形狀和物理性質(zhì)的不同．3．組成晶體的微粒的相互作用很強(qiáng)，它們只能在一定的平衡位置附近不停地做微小的振動(dòng)．[延伸思考]天然水晶是晶體，而熔化以后再凝固的水晶則是非晶體，這說明了什么？答案有些晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化．三、固體新材料[問題設(shè)計(jì)]1．你對(duì)固體新材料有哪些了解？答案(1)新材料有優(yōu)異的性能和廣闊的應(yīng)用前景．(2)新材料的發(fā)展與新工藝、新技術(shù)密切相關(guān)．(3)新材料往往具有特殊性能．如超高強(qiáng)度、超高硬度、超塑性．(4)新材料的研發(fā)及其應(yīng)用，推動(dòng)了人類文明和社會(huì)進(jìn)步．(5)硅是當(dāng)前用途最廣的半導(dǎo)體材料．2．固體新材料未來的發(fā)展方向如何？答案(1)新材料科學(xué)正向著研究各種復(fù)合材料、研究并開發(fā)納米材料、開發(fā)同時(shí)具有感知外界環(huán)境或參數(shù)變化和驅(qū)動(dòng)功能的機(jī)敏材料、研究開發(fā)生物醫(yī)學(xué)材料等方向發(fā)展．(2)新材料的制備工藝、檢測(cè)儀器和計(jì)算機(jī)應(yīng)用也是今后新材料科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要內(nèi)容．一、晶體和非晶體例1(單選)下列關(guān)于晶體和非晶體的說法，正確的是()A．所有的晶體都表現(xiàn)為各向異性B．晶體一定有規(guī)則的幾何形狀，形狀不規(guī)則的金屬一定是非晶體C．大鹽粒磨成細(xì)鹽，就變成了非晶體D．所有的晶體都有確定的熔點(diǎn)，而非晶體沒有確定的熔點(diǎn)解析只有單晶體才表現(xiàn)為各向異性，故A錯(cuò)；單晶體有規(guī)則的幾何形狀，而多晶體無規(guī)則的幾何形狀，金屬屬于多晶體，故B錯(cuò)；大鹽粒磨成細(xì)鹽，細(xì)鹽仍是形狀規(guī)則的晶體，在放大鏡下能清楚地觀察到，故C錯(cuò)；晶體和非晶體的一個(gè)重要區(qū)別就是晶體有確定的熔點(diǎn)，而非晶體沒有確定的熔點(diǎn)，故D對(duì)．答案D針對(duì)訓(xùn)練(單選)判斷物質(zhì)是晶體還是非晶體，比較可靠的方法是()A．根據(jù)外形判斷B．根據(jù)導(dǎo)電性能判斷C．根據(jù)各向異性或各向同性判斷D．根據(jù)有無確定的熔點(diǎn)來判斷答案D例2(雙選)如圖2所示是兩種不同物質(zhì)的熔化曲線，根據(jù)曲線判斷下列說法正確的是()圖2A．甲是晶體B．乙是晶體C．甲是非晶體D．乙是非晶體解析晶體在熔化過程中，不斷吸熱，但溫度卻保持不變(熔點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度)，而非晶體沒有確定的熔點(diǎn)，不斷加熱，非晶體先變軟，然后熔化，溫度卻不斷上升，因此甲對(duì)應(yīng)的是晶體，乙對(duì)應(yīng)的是非晶體．答案AD二、晶體的微觀結(jié)構(gòu)例3(單選)下列說法不正確的是()A．晶體具有天然規(guī)則的幾何形狀，是因?yàn)槲镔|(zhì)微粒是規(guī)則排列的B．有的物質(zhì)能夠生成種類不同的幾種晶體，因?yàn)樗鼈兊奈镔|(zhì)微粒能夠形成不同的空間結(jié)構(gòu)C．凡各向同性的物質(zhì)一定是非晶體D．晶體的各向異性是由晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的解析晶體的外形、物理性質(zhì)都是由晶體的微觀結(jié)構(gòu)決定的，A、B、D正確；各向同性的物質(zhì)不一定是非晶體，多晶體也具有這樣的性質(zhì)，C錯(cuò)誤．故選C項(xiàng)．答案C固體eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(晶體\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(單晶體\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(物理性質(zhì)各向異性,有規(guī)則的幾何外形,有確定的熔點(diǎn))),多晶體\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(物理性質(zhì)各向同性,有確定的熔點(diǎn))),晶體的微觀結(jié)構(gòu))),非晶體\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(無規(guī)則的幾何外形,無確定的熔點(diǎn),物理性質(zhì)各向同性)),固體新材料\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(新材料的特征,新材料的未來))))1．(晶體和非晶體)(雙選)下列哪些現(xiàn)象能說明晶體與非晶體的區(qū)別()A．食鹽是正方體，而蜂蠟無規(guī)則形狀B．石墨可導(dǎo)電，瀝青不能導(dǎo)電C．冰熔化時(shí)，溫度保持不變；松香受熱熔化時(shí)，溫度持續(xù)升高D．金剛石密度大，石墨密度小答案AC解析單晶體有規(guī)則的幾何外形，具有確定的熔點(diǎn)，而非晶體沒有，據(jù)此知A、C正確．2．(晶體和非晶體)(單選)如圖3所示，曲線M、N分別表示晶體和非晶體在一定壓強(qiáng)下的熔化過程，圖中橫軸表示時(shí)間t，縱軸表示溫度T.從圖中可以確定的是()圖3A．晶體和非晶體均存在固定的熔點(diǎn)T0B．曲線M的bc段表示固液共存狀態(tài)C．曲線M的ab段、曲線N的ef段均表示固態(tài)D．曲線M的cd段、曲線N的fg段均表示液態(tài)答案B解析晶體有固定的熔點(diǎn)，而非晶體沒有固定的熔點(diǎn)，由題圖可知，只有B選項(xiàng)正確．3．(晶體的微觀結(jié)構(gòu))(雙選)晶體具有各向異性的特點(diǎn)是由于()A．晶體在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況不同B．晶體在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況相同C．晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的無規(guī)則性D．晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有規(guī)則性答案AD解析