高中物理 2.1-2.3 晶體和非晶體 晶體的微觀結(jié)構(gòu) 固體新材料課件 粵教版選修3-3.ppt

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,,,第二章 固體、液體和氣體 第一節(jié) 晶體和非晶體 第二節(jié) 晶體的微觀結(jié)構(gòu) 第三節(jié) 固體新材料,高中物理·選修3-3·粵教版,[目標(biāo)定位] 1.知道晶體和非晶體外形和物理性質(zhì)上的區(qū)別． 2.知道晶體可分為單晶體和多晶體． 3.了解晶體的微觀結(jié)構(gòu)． 4.了解固體新材料在生活、生產(chǎn)、科學(xué)研究等方面的應(yīng)用．,一、晶體和非晶體 1． 固體可以分為 和 兩類． 晶體又可以分為 晶體與 晶體． 2． 石英、云母、明礬、食鹽、硫酸銅、蔗糖、味精等 是 ，玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠等是 ． 3． 單晶體 確定的幾何形狀，非晶體 確定的幾何形狀．,預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué),晶體,非晶體,晶體,非晶體,有,沒有,單,多,4．晶體 確定的熔點(diǎn)，非晶體 確定的熔點(diǎn)；晶體的某些 物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向 ，非晶體沿各個(gè)方向的物理性質(zhì) 都是一樣的，表現(xiàn)為各向 ；多晶體是 的．,預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué),沒有,異性,同性,各向同性,有,二、晶體的微觀結(jié)構(gòu) 1．晶體的微觀結(jié)構(gòu)假說的內(nèi)容：晶體內(nèi)部的微粒是 地排 列著的． 2．假說提出的依據(jù)：晶體外形的 和物理性 質(zhì)的 ． 3．實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：人們有 和電子顯微鏡對晶體的內(nèi)部結(jié) 構(gòu)進(jìn)行研究后證實(shí)了晶體的內(nèi)部粒子有規(guī)則排列的假說是正確的．,預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué),有規(guī)則,規(guī)則性,各向異性,X射線,4．微觀結(jié)構(gòu)理論的內(nèi)容： (1)組成晶體的物質(zhì)微粒(原子、分子或離子)按一定的規(guī)律在空間整齊排列． (2)晶體內(nèi)部各微粒之間存在著很強(qiáng)的 ，微粒只能 在 附近做微小振動(dòng).,預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué),相互作用力,各自的平衡位置,一、正確理解晶體與非晶體的區(qū)別 1．區(qū)別,課堂講義,課堂講義,2.區(qū)別晶體和非晶體關(guān)鍵看有無固定的熔點(diǎn)，單晶體與多晶體 的區(qū)別關(guān)鍵看有無規(guī)則的幾何外形及是否有各向異性．,課堂講義,例1 下列關(guān)于晶體和非晶體的說法中正確的是 ( ) 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．大粒鹽磨成細(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) 答案 D,課堂講義,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)；大粒鹽磨成細(xì)鹽，而細(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)，而非晶體無確定的熔點(diǎn)，故D對．,課堂講義,針對訓(xùn)練 某一固體具有一定的熔點(diǎn)，那么它 ( ) A．一定是晶體 B．一定是非晶體 C．是多晶體 D．不一定是非晶體 答案 A 解析 無論是單晶體還是多晶體都有一定的熔點(diǎn)．,課堂講義,例2 如圖2－1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 ( ) A．晶體和非晶體均存在固定的熔點(diǎn)T0 B．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,圖2－1,課堂講義,解析 只有晶體存在固定的熔點(diǎn)T0，曲線M的bc段表示固液共存狀態(tài)，曲線M的ab段表示固態(tài)，曲線N的ef段不表示固態(tài)，曲線N的fg段不表示液態(tài)，選項(xiàng)B正確，A、C、D錯(cuò)誤．,課堂講義,二、對晶體和非晶體的微觀解釋 1．對單晶體各向異性的解釋 如圖2－2所示，這是在一個(gè)平面上單晶體物質(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，才引起單晶體在不同方向上物理性質(zhì)的不同．,圖2－2,課堂講義,2．對晶體具有一定熔點(diǎn)的解釋 給晶體加熱到一定溫度時(shí)，一部分微粒有足夠的動(dòng)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，晶體開始熔解，熔解時(shí)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(zhì)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(diǎn)，而非晶體沒有．,課堂講義,4．對非晶體特征的微觀解釋 在非晶體內(nèi)部，物質(zhì)微粒的排列是雜亂無章的，從統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)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(gè)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(zhì)結(jié)構(gòu)情況基本相同，所以非晶體在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性．,課堂講義,5．對同素異構(gòu)體的解釋 這是由于它們的物質(zhì)微粒能夠形成不同的晶體結(jié)構(gòu)，例如碳原子按不同的結(jié)構(gòu)排列可形成石墨和金剛石，二者在物理性質(zhì)上有很大不同．白磷和紅磷的化學(xué)成分相同，但白磷具有立方體結(jié)構(gòu)，而紅磷具有與石墨一樣的層狀結(jié)構(gòu)．,課堂講義,例3 (雙選)2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)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(jìn)行反復(fù)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0.34 nm的石墨烯，是碳的二維結(jié)構(gòu)．如圖2－3所示為石墨、石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)，根據(jù)以上信息和已學(xué)知識判斷，下列說法中正確的是 ( ),課堂講義,A．石墨是晶體，石墨烯是非晶體 B．石墨是單質(zhì)，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,課堂講義,解析 石墨、石墨烯、金剛石都為晶體且都為單質(zhì)，A，B錯(cuò)誤，C正確；兩位科學(xué)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.,課堂講義,三、固體新材料 1．新材料的基本特征 (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)和應(yīng)用推動(dòng)了人類文明和社會(huì)的進(jìn)步．,課堂講義,2．新材料的未來 (1)新材料科學(xué)正向著研究各種復(fù)合材料(例如復(fù)合金屬材料、復(fù)合陶瓷材料、復(fù)合高分子材料)、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．,課堂講義,例4 下列說法正確的是 ( ) A．新材料特殊的性能，它不僅包括特殊的物理性能，也包括一些特殊的化學(xué)性能 B．制作集成電路時(shí)，盡管對硅單晶片的完整性有很高的要求，但是可以允許單晶片內(nèi)原子的規(guī)則排列出現(xiàn)微小的缺陷 C．納米是長度單位，1 nm＝10－10 m D．金屬薄膜可以配合讀寫磁頭設(shè)計(jì)的改進(jìn)，增大磁記錄的密度 答案 D,課堂講義,解析 新材料的特殊性能是指物理性能，A錯(cuò)；制作集成電路的硅單晶片是不允許硅單晶片內(nèi)原子的規(guī)則排列出現(xiàn)微小的缺陷的，B錯(cuò)；1 nm＝10－9 m，C錯(cuò)；由于金屬薄膜的晶粒尺寸小、晶粒各向異性大，晶粒間的相互交換作用弱，是可以配合讀寫磁頭的改進(jìn)增大磁記錄的密度的，D正確．,