資源簡介

(共32張PPT)
第一節 固體類型及微觀結構
教學課件
Teaching Courseware
20XX.XX.XX
第二章 固體與液體
高中物理魯科版（2019）選擇性必修第三冊
PART.1
PART.2
PART.3
PART.4
素養目標
新課講解
新課導入
經典例題
目錄
CONTENTS
PART.2
PART.4
課堂練習
課堂小結
1.知道什么是晶體和非晶體、單晶體和多晶體。
2.知道晶體和非晶體的特點及區分方法。
3.知道單晶體在某些物理性質上具有各向異性。
4.知道晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉化。
5.知道晶體分子在空間排列上具有周期性。
素養目標
新課導入
通常情況下，自然界中的物質有三種狀態
固體具有固定的外形，可以根據需要進行加工處理，在生活中應用越來越廣泛。
固體
液體
氣體
新課講解
New lesson explanation
新課講解
一、晶體與非晶體
觀察生活中常見的固體，說一說它們在外形的不同點？
鹽粒、明礬、雪花有規則的幾何外形；而蜂蠟、松香、瀝青沒有規則的幾何外形
食鹽
明礬
雪花
松香
瀝青
蜂蠟
新課講解
人類對天然固體的加工和應用可追溯到遠古的穴居時代，當時的原始人類就已能將石塊磨制成簡單器具，用于狩獵和農耕等活動。
1.固體的分類
(1)分類：固體通常可以分為晶體和非晶體兩大類。
晶體具有固定的熔點和沸點，其分子的空間排列有規律；常見的有：
食鹽、蔗糖、味精、雪花以及金銀銅等固態金屬和一些金屬礦石。
非晶體沒有固定的熔點和沸點，其分子的空間排列沒有規律；常見的有：
玻璃、蜂香、松香、瀝青、橡膠等。
(2)實例：
要怎么來區分晶體與非晶體呢？兩者有什么不同？
新課講解
2.晶體的分類：晶體可以分為單晶體和多晶體。
(1)單晶體
①結構特點:具有規則的幾何形狀,外形都是由若干個平面圍成的多面體。
②物理性質:某些物理性質表現為各向異性,有的熔點固定。
食鹽的晶體
呈立方體形
石英的晶體
中間是一個六面棱柱，兩端是六棱錐。
明礬的晶體
呈八面體形
雪花
六角形的規則圖案
新課講解
(2)多晶體
①結構特點:沒有規則的幾何形狀,都是由大量細微的單晶體雜亂無章地地排列在一起構成的。
②物理性質:物理性質上表現為雜亂無章,有固定熔點。
某金屬表面的顯微圖像
由許多食鹽單晶體粘在一起而成大塊的食鹽，就是多晶體．其中的小晶體叫做晶粒。
各種金屬材料，也是多晶體。
鹽塊
新課講解
4.晶體與非晶體的區別
晶體與非晶體熔化過程示意圖
（1）晶體具有固定的熔點和沸點，其分子的空間排列有規律；非晶體沒有固定的熔點和沸點，其分子的空間排列沒有規律。
晶體：在一定壓強下對晶體加熱，晶體未熔化時，溫度逐漸升高（bc段），到達溫度T0時，晶體開始熔化，直到晶體完全熔化為液體，這個過程晶體固液共存，雖然持續加熱，溫度保持不變（cd段），T0稱為晶體的熔點。[此時晶體分子的平均動能保持不變吸收的熱量是用來增加分子間的分子勢能]完全熔化后繼續加熱，溫度才會升高。
非晶體：在熔化過程中隨溫度的升高，先是變軟，然后由稠變稀，最終變為液體。（曲線B）
新課講解
（2）物理性質的各向異性與各向同性
現象:熔化了的石蠟在云母片上呈橢圓形，而在玻璃片上呈圓形．
結論:云母晶體在各個方向上的導熱性能不同，而非晶體玻璃在各個方向上的導熱性能相同．
研究云母片和玻璃板的導熱性
云母片
玻璃片
新課講解
大量研究表明，單晶體在各個方向上的力學、熱學、電學、光學等物理性質不一定相同，我們把這種特性稱為各向異性。非晶體在各個方向上的物理性質通常是相同的，我們把這種特性稱為各向同性。對于多晶體而言，小晶粒的排列是雜亂無章的，每個小晶粒各向異性的特征相互抵消，在各個方向上的物理性質幾乎相同，表現為各向同性。
（2）物理性質的各向異性與各向同性
單晶體
各向異性
多晶體
非晶體
各向同性
晶體與非晶體、單晶體與多晶體的區別
分類 宏觀外形 物理性質
非晶體 沒有天然規則的形狀 (1)沒有固定熔點(2)各向同性
晶體 單晶體 有天然規則的形狀 (1)有確定的熔點(2)各向異性
多晶體 沒有天然規則的形狀 (1)有確定的熔點(2)各向同性
新課講解
（3）晶體與非晶體在一定條件下會互相轉化
非晶態的玻璃經過加熱冷卻反復處理，可使其結構有序化，變為多晶體；傳統的金屬晶體經過急冷處理，可制得非晶態金屬-金屬玻璃。
金屬玻璃薄帶
◎一種物質可能以晶體和非晶體兩種不同的形態出現
◎許多非晶體在一定的條件下可以轉化為晶體
◎人們在研究中還發現，在冷卻得足夠快和冷卻到足夠低的溫度時，幾乎所有的材料都能成為非晶體．
新課講解
答案　非晶體沒有規則的形狀,沒有固定的熔點,表現為各向同性。
2.常見的金屬沒有規則的形狀,但具有確定的熔點。它們是晶體還是非晶體
答案　金屬雖然沒有規則的幾何外形,但是有固定的熔點,所以金屬是晶體而不是非晶體。
→鐵的熔點為1535攝氏度
1.非晶體有規則的形狀嗎 物理性質有哪些
新課講解
二、固體的微觀結構
1.各向同性與各向異性的微觀原因
單晶體內微粒排列的示意圖
如果用點表示固體內部的物質微粒，把它們的排列方式畫出來，可發現：
單晶體內部：
在不同方向的等長線段（圖中的AD、BE、CF）上，微粒的個數通常是不相等的，這說明單晶體在不同方向上的微粒排列及物質結構情況是不一樣的，所以單晶體在物理性質上表現為各向異性。
石英(二氧化硅晶體)
晶體模型
新課講解
非晶體內部：物質微粒的排列是雜亂無章的，從統計的觀點來看，在微粒非常多的情況下，在不同方向的等長線段上，微粒的個數大致相等。也就是說，非晶體在不同方向上的微粒排列及物質結構情況基本相同，所以非晶體在物理性質上表現為各向同性。
非晶體內微粒排列的示意圖
如果用點表示固體內部的物質微粒，把它們的排列方式畫出來，可發現：
玻璃
(二氧化硅非晶體)
新課講解
2.同一物質不同晶體
同種物質微粒在不同的條件下有可能生成不同的晶體，雖然構成這些晶體的物質微粒都相同，但是由于它們的排列形式不同，物理性質也不同。
石墨晶體的結構示意圖
金剛石晶體的結構示意圖
都是碳原子
新課講解
3.晶體有固定熔點的微觀解釋
這是因為晶體在熔化成液體的過程中，規則排列的分子之間的距離要增加，分子間的作用力表現為引力，外界提供的熱量用來克服分子的引力做功，使分子勢能增大，而分子平均動能不變，所以熔化過程中溫度不變，吸收的熱量只轉化成分子勢能。
晶體熔化過程中，溫度不變，只有在熔化完成后，溫度才會升高。
經典例題
Classic Example
經典例題
1.判斷對錯
(1)所有晶體都具有天然、規則的幾何外形(　　)
(2)沒有確定的熔化溫度的固體一定是非晶體(　　)
(3)物理性質表現為各向同性的一定是非晶體(　　)
(4)單晶體的各向異性是指在每一種物理性質上都表現為各向異性。
(　　)
(5)某一大塊多晶體粉碎成形狀相同的顆粒,每個顆粒為一個單晶體。
(　　)
×
√
×
×
×
經典例題
答案　由晶體微粒的排列情況可知,沿不同方向單位長度上微粒的數目均不相同,正是這種不同,使晶體的物理性質表現為各向異性。
2.如圖所示是一個平面上晶體微粒排列的情況。請觀察沿不同方向單位長度上微粒的數目是否相同,并思考引起晶體各向異性的原因。
晶體各向異性的微觀解釋
經典例題
3.(多選)下列說法正確的是
A.固體可以分為晶體和非晶體兩類,晶體、非晶體是不可以相互轉化的
B.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
C.天然石英在某些性質上表現為各向異性,是由于組成該物質的微粒在空
間有規則地排列著
D.同種物質在不同條件下所生成的晶體微粒的排列規律相同
√
√
課堂練習
Classroom Practice
課堂練習
1.關于晶體和非晶體的說法，正確的是( )
A.所有的晶體都表現為各向異性
B.晶體一定有規則的幾何形狀，形狀不規則的金屬一定是非晶體
C.晶體和非晶體在任何條件下都不可以相互轉化
D.所有的晶體都有確定的熔點，而非晶體沒有確定的熔點
課堂練習
1.答案：D
解析：A.單晶體表現為各向異性，多晶體表現為各向同性，故A錯誤；B.晶體一定有規則的幾何形狀，形狀不規則的金屬是多晶體，故B錯誤；C.晶體和非晶體在適當條件下可以相互轉化，故C錯誤；D.所有的晶體都有確定的熔點，而非晶體沒有確定的熔點，故D正確。故選D。
課堂練習
2.固體可以分為晶體和非晶體兩類，下列說法正確的是( )
A.同種物質可能以晶體和非晶體兩種不同的形態出現
B.窗戶上的玻璃有規則的幾何外形，因此玻璃是晶體
C.金屬沒有確定的幾何形狀，也不顯示各向異性，因此金屬是非晶體
D.用燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟的云母片背面，蜂蠟呈橢圓形，說明蜂蠟是晶體
課堂練習
2.答案：A
解析：A.物質在一定條件下可以在晶體和非晶體相互轉化，所以同種物質可能以晶體和非晶體兩種不同的形態出現。故A正確；
B.窗戶上的玻璃雖然有規則的幾何外形，但玻璃沒有固定的熔點，因此玻璃是非晶體。故B錯誤；
C.金屬雖然沒有確定的幾何形狀，也不顯示各向異性，但其具有固定的熔點，因此金屬是晶體。故C錯誤；
D.用燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟的云母片背面，蜂蠟呈橢圓形，說明云母各向異性，是晶體。故D錯誤。
故選A。
課堂練習
3.石墨烯是從石墨中分離出的新材料，其中碳原子緊密結合成單層六邊形晶格結構，如圖所示，則正確的是( )
A.石墨是非晶體 B.單層石墨烯的厚度約2μm
C.石墨研磨成的細粉末就是石墨烯 D.碳原子在六邊形頂點附近不停地振動
課堂練習
3.答案：D
解析：A.石墨是晶體，A錯誤；B.單層石墨烯的厚度約為原子尺寸10-10m,B錯誤；C.石墨烯是石墨中提取出來的新材料，C錯誤；D.根據分子動理論，固體分子在平衡位置附近不停地振動，D正確，故選D。
課堂練習
4.復旦大學物理系張遠波教授課題組發現了一種新型二維半導體材料——黑磷，并成功制備了半導體測試材料.已知黑磷是有黑色金屬光澤的半導體，是白磷在很高壓強和較高溫度下轉化形成的.圖為黑磷的微觀結構，下列說法正確的是( )
A.黑磷是晶體材料
B.黑磷和白磷是同位素
C.黑磷沒有固定的熔點
D.黑磷的微觀各層結構都不同，每層內部結構松散
課堂練習
4.答案：A
解析：AC、根據圖示可知，黑磷的微觀結構呈現空間上規則排列，具有空間上的周期性，屬于晶體材料，因而黑磷具有固定的熔點，故A正確，C錯誤;B、質子數相同，而中子數不同的元素互稱同位素，白磷和黑磷屬于同素異型體，不屬于同位素，故B錯誤;D、根據圖示可知，黑磷的微觀各層結構都相同，每層內部結構緊密，故D錯誤。故選:A。
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