高中物理人教版 (新课标)选修31 固体教学ppt课件

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学习目标：1.知道什么是晶体和非晶体、单晶体和多晶体．2．知道晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别．3．了解晶体的微观结构．重点难点：1.从外观上、物理性质上来认识并区分晶体与非晶体．2．能从微观结构认识、区分单晶体、多晶体和非晶体．
一、晶体和非晶体1．固体可以分为_____和________两类．石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、味精、蔗糖等是_______，玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是__________2．单晶体具有_____的几何形状，多晶体和非晶体没有______的几何形状；晶体有______的熔点，非晶体____________的熔点；有些晶体沿不同方向的导热或导电性能不同，有些晶体沿不同方向的光学性
质不同，这类现象称为___________非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，这叫做__________二、晶体的微观结构1．1982年，扫描隧道显微镜的问世，使人类第一次观察到原子在物质表面的排列状况．在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是按照____________排列的，具有空间上的_________2．有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体．那是因为组成它们的微粒能够按照__________在空间分布．
如碳原子如果按图9－1－1那样排列，就成为_________，而按图 9－1－2 那样排列，就成为___________
3．同种物质也可能以_____和_______两种不同的形态出现，也就是说，物质是晶体还是非晶体，并不是______的，晶体与非晶体在一定条件下可以相互__________
一、晶体、非晶体、单晶体、多晶体间的比较1．晶体与非晶体的区别晶体与非晶体的区别主要表现在有无确定的熔点，而不能靠是否有规则的几何形状辨别，因为虽然单晶体有规则的几何外形，但多晶体与非晶体一样都没有规则的几何外形．2．非晶体与多晶体间的比较(1)相同点：都没有天然规则外形，都具有各向同性的物理性质．
(2)不同点：非晶体没有固定的熔点，多晶体有固定熔点．3．单晶体与多晶体间的比较(1)相同点：都属于晶体，有固定的熔点．(2)不同点：单晶体有天然规则的外形，导电、导热、光学性质表现为各向异性．多晶体没有天然规则的外形，导电、导热、光学性质表现为各向同性．
即时应用(即时突破，小试牛刀)1．下列说法中正确的是(　　)A．常见的金属材料都是多晶体B．只有非晶体才显示各向同性C．凡是具有规则几何形状的固体一定是晶体D．多晶体一定显示各向异性解析：选A.常见金属材料都是多晶体，故A项正确．具有规则几何形状的固体不一定是晶体，有规则形状的蜡烛不是晶体，故C错．多晶体和非晶体均显示各向同性，故B、D均错．
二、晶体的微观结构假说1．微观结构理论的内容包括(1)组成晶体的物质微粒(分子、原子或离子)是依照一定的规律在空间中整齐地排列的．(2)微粒的热运动特点表现为在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动．2．实验证实：人们用X射线和电子显微镜对晶体的内部结构进行研究后，证实了这种假说是正确的．3．用微观结构理论对单晶体特性的解释
(1)对各向异性的微观解释如图9－1－3所示，这是在一个平面上晶体物质微粒的排列情况．从图中可以看出，在沿不同方向所画的等长直线AB、AC、AD上物质微粒的数目不同．直线AB上物质微粒较多，直线AD上较少，直线AC上更少．正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起晶体在不同方向上的物理性质的不同．(2)对熔点的解释给晶体加热到一定温度时，一部分微粒具有足够大的动能克服微粒间的相互作用，离开振动
的平衡位置，使规则的排列被破坏，晶体开始熔解，熔解时晶体吸收的热量全部用来破坏规则的排列(从能量角度来看是增加了分子势能)，温度并不发生变化．(3)对物质有几种晶体的解释这是由于它们的物质微粒能够形成不同的晶体结构，例如碳原子按不同的结构排列可形成石墨和金刚石，二者在物理性质上有很大不同．白磷和红磷的化学成分相同，但白磷具有立方体结构．而红磷具有与石墨一样的层状结构．
(4)多晶体的微观结构及对其性质的解释多晶体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体(晶粒)组成的．平常见到的各种金属材料都是多晶体．把纯铁做成的样品放在显微镜下观察，可以看到它是由许许多多晶粒组成的．晶粒有大有小，最小的只有10－5 cm，最大的也不超过10－3 cm.每个晶粒都是一个小单晶体，具有各向异性的物理性质和规则的几何形状，因为大量晶粒的杂乱无章地排列，所以多晶体没有规则的几何形状，也不显示各向异性．它在不同方向的物理性质是相同的，即各向同性．
即时应用(即时突破，小试牛刀)2．下列说法错误的是(　　)A．晶体具有天然规则的几何形状，是因为物质微粒是规则排列的B．有的物质能够生成种类不同的几种晶体，因为它们的物质微粒能够形成不同的空间结构C．凡各向同性的物质一定是非晶体D．晶体的各向异性是由晶体内部结构决定的
解析：选C.晶体的外形、物理性质都是由晶体的微观结构决定的，A、B、D正确．各向同性的物质不一定是非晶体，多晶体也具有这样的性质，C错误．
关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是(　　)A．有规则的几何外形的固体一定是晶体B．晶体在物理性质上一定是各向异性的C．非晶体在适当的条件下可能转化为晶体D．晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点
【思路点拨】多晶体没有规则的外形也没有各向异性，判断晶体与非晶体的关键是有没有确定的熔点．【精讲精析】因为外形是否规则可以用人工的方法处理，所以选项A错误；多晶体在物理性质上是各向同性的，B错；实验证明非晶体在适当的条件下可以转化为晶体，C正确；晶体与非晶体的区别表现在是否有确定的熔点．【答案】CD
【方法总结】判断晶体与非晶体的方法晶体与非晶体最本质的区别是晶体有确定的熔点，而非晶体无确定的熔点，由于多晶体和非晶体都具有各向同性，没有规则外形的特点，仅从各向同性或几何形状不能断定某一固体是晶体还是非晶体．变式训练1　下列说法正确的是(　　)A．一个固体球，若沿各条直径方向上的导电性能不同，则该球为单晶体B．一块固体，若是各个方向导热性能相同，则这个固体一定是非晶体
C．一块固体，若有确定的熔点，则该固体必定为晶体D．黄金可以切割加工成各种形状，所以是非晶体解析：选AC.只有晶体才有固定熔点，只有单晶体才具有各向异性，A、C对；多晶体和非晶体都具有各向同性，B错；黄金是晶体，切割后分子结构不变，仍然是晶体，D错．
单晶体不同于非晶体，它具有规则的几何外形，在不同方向上物理性质不同，而且具有一定的熔点，下列哪些说法可以用来解释晶体的上述特性(　　)A．组成晶体的物质微粒，在空间按一定的规律排成整齐的行列，构成特定的空间点阵B．晶体在不同方向上物理性质不同，是由于不同方向上微粒数目不同，微粒间距离也不相同
C．晶体在不同方向上物理性质不同，是由于不同方向上的物质微粒的性质不同D．晶体在熔化时吸收热量，全部用来瓦解晶体的空间点阵，转化为分子势能，因此，晶体在熔化过程中保持一定的温度不变，只有空间点阵完全被瓦解，晶体完全变为液体后，继续加热，温度才会升高．【自主解答】晶体微粒构成的空间点阵是晶体有规则几何外形的原因，晶体在物理性质上的各向异性是由于空间点阵中不同方向的微粒数目不同，微粒间距离也不相同．晶体熔点的
存在是由于晶体在熔化时要吸收热量用来瓦解空间点阵，增加分子势能，熔化过程中分子的热运动的平均动能不变，即温度不变，只有当晶体全部转变为液体后温度才会继续升高，分子热运动的平均动能才会增加．【答案】ABD【方法总结】各种晶体都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性．同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同形态出现，晶体和非晶体可在一定条件下相互转化．
变式训练2　有关晶体的排列结构，下列说法正确的是(　　)A．同种元素原子按不同的结构排列有相同的物理性质B．同种元素原子按不同的结构排列有不同的物理性质C．同种元素形成晶体只能有一种排列规律D．同种元素形成晶体可能有不同的排列规律