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)、科學研究等方面的應用,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,預習導學,晶體,非晶體,晶體,非晶體,有,沒有,單,多,4晶體 確定的熔點，非晶體 確定的熔點；晶體的某些 物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向 ，非晶體沿各個方向的物理性質(zhì) 都是一樣的，表現(xiàn)為各向 ；多晶體是 的,預習導學,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實驗驗證：人們有 和電子顯微鏡對晶體的內(nèi)部結(jié) 構(gòu)進行研究后證實了晶體的內(nèi)部粒子有規(guī)則排列的假說是正確的,預習導學,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的 ，微粒只能 在 附近做微小振動.,預習導學,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，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大粒鹽磨成細鹽，就變成了非晶體 D所有的晶體都有確定的熔點，而非晶體沒有確定的熔點 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；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；大粒鹽磨成細鹽，而細鹽仍是形狀規(guī)則的晶體，在放大鏡下能清楚地觀察到，故C錯；晶體和非晶體的一個重要區(qū)別就是晶體有確定的熔點，而非晶體無確定的熔點，故D對,課堂講義,針對訓練 某一固體具有一定的熔點，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,課堂講義,例2 如圖21所示，曲線M、N分別表示晶體和非晶體在一定壓強下的熔化過程圖中橫軸表示時間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21,課堂講義,解析 只有晶體存在固定的熔點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B正確，A、C、D錯誤,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22所示，這是在一個平面上單晶體物質(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上更少正因為在不同方向上物質(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22,課堂講義,2對晶體具有一定熔點的解釋 給晶體加熱到一定溫度時，一部分微粒有足夠的動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，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)計的觀點來看，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年諾貝爾物理學獎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行反復的粘貼與撕開，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23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錯誤，C正確；兩位科學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，如超高強度、超高硬度、超塑性； (4)新材料的研發(fā)和應用推動了人類文明和社會的進步,課堂講義,2新材料的未來 (1)新材料科學正向著研究各種復合材料(例如復合金屬材料、復合陶瓷材料、復合高分子材料)、研究并開發(fā)納米材料、開發(fā)同時具有感知外界環(huán)境或參數(shù)變化和驅(qū)動功能的機敏材料、研究開發(fā)生物醫(yī)學材料等方向發(fā)展 (2)新材料的制備工藝、檢測儀器和計算機應用也是今后新材料科學技術(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性能 B制作集成電路時，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 nm1010 m D金屬薄膜可以配合讀寫磁頭設(shè)計的改進，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；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；1 nm109 m，C錯；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增大磁記錄的密度的，D正確,