2.4固体 教案

2.4固体
〖教材分析〗
本课知识主要分为两大块，晶体与非晶体，晶体的微观结构。从生活现象入手，许多物体都是学生常见的或者初中学过，学习起来就比较容易。但是晶体的各向异性和微观解释对学生来说是全新的。有些知识学生虽然接触过，但是并没有上升到理论的高度。学生会感到有些吃力，所以在教学中应该特别注意。
〖教学目标与核心素养〗
物理观念∶理解晶体和非晶体的区别，会区分晶体、非晶体，并能简单说出晶体和非晶体的简单特点。
科学思维∶通过比较晶体与非晶体的异同点，体会它们的本质是微观结构的
不同客观反映。
科学探究：实验观察玻璃和云母片上石蜡熔化区域的形状，归纳总结出晶体和非晶体在导热性的区别。
科学态度与责任∶通过本节课的学习，感受固体物理在物理学中的魅力，增强对物理学的学习兴趣，同时激发学生的学习热情。
〖教学重难点〗
教学重点：晶体和非晶体、晶体的微观结构。
教学难点：晶体与非晶体、单晶体与多晶体区别。
〖教学准备〗
多媒体课件、玻璃片、云母片、电洛铁、石蜡等。
〖教学过程〗
一、新课引入
观察食盐颗粒和松香的外形，它们的外形各有怎样的特征
再用显微镜观察精盐和松香粉末的外形，两者有什么样的差别吗
食盐颗粒总是呈现立方体形，松香颗粒没有规则的几何形状。
二、新课教学
（一）晶体和非晶体
1.固体可以分为晶体和非晶体两类。
①晶体有天然的、规则的几何形状。
展示图片。常见的晶体有：石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、味精等。雪花是水蒸气凝华时形成的晶体，它们都具有相似的几何形状，即图案中都有六个角。食盐晶体是正六面体形，明矾晶体总是八面体形，天然石英晶体的中间是一个六棱柱，两端是六棱锥。
②非晶体没有规则的外形
展示图片。常见的非晶体：玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等。
2.晶体具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔化温度。
除了形状是否规则外，晶体和非晶体在物理性质上也有所不同。我们在初中已经学过，晶体具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔化温度，这就是区别之一。
实验：观察玻璃和云母片上石蜡熔化区域的形状
把熔化了的石蜡薄薄地涂在薄玻璃片和单层云母片上，再将烙铁通电烧热，然后用烙铁头分别接触玻璃片和云母片的背面。观察玻璃片和云母片石蜡熔化区域的形状。
石蜡熔化区域形状的不同说明了什么
现象：玻璃片熔化区域呈圆形，云母片熔化区呈椭圆形。
说明：玻璃（非晶体）在各个方向上导热性能是相同的，云母（晶体）在各个方向上导热性能是不同的。
3.晶体具有各向异性，非晶体具有各向同性。
事实上，除了在导热性方面，晶体和非晶体在导电性和光学性质等方面也有类似的差异。可以总结为晶体沿各个方向物理性质不同，被称为各向异性。例如，方解石的双折射现象。而非晶体沿各个方向物理性质相同，被称为各向同性。
思考与讨论
常见的金属没有规则的形状，但具有确定的熔点。它们是晶体还是非晶体
从金属的显微图样中可以看到，它是由许多细小的晶粒组成的。每个晶粒都是一个小的单晶体。但是，由于这些小的单晶体的取向杂乱无章，所以金属没有确定的几何形状。
4.晶体可以分为多晶体和单晶体。
单晶体有确定的几何形状、有熔点、各向异性。多晶体没有规则的外形、有熔点、各向同性。多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的。
例如：蔗糖受潮后粘在一起形成的糖块，看起来没有确定的几何形状。但是用放大镜观看，仍可以发现组成糖块的一个个晶体粒。粘在一起的糖块也是多晶体，单个的蔗糖晶体颗粒是单晶体。
5.晶体与非晶体的比较
晶体 非晶体
单晶体 多晶体
外形 规则 不规则
熔点 确定 不确定
物理性质 各向异性 各向同性
主要物质 石英、云母、食盐 金属、蔗糖 沥青、塑料、玻璃
联系 有的物质在不同的条件下能够形成不同的形态，同一物质可以以晶体和非晶体两种不同形态出现，物质是晶体还是非晶体不是绝对的，在一定的条件下可以相互转化
（二）晶体的微观结构
问题：为什么晶体的形状和物理性质会与非晶体不同？
1.观测技术的发展
图片分别展示：x射线进行衍射图样，电子显微镜，扫描隧道显微镜。
2.晶体内部的规则排列决定了晶体有规则外形
在各种晶体中，原子都会按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性。
图片展示：食盐、石墨、金刚石的微观结构。
以食盐为例：这些粒子并不是待着不动的，他们其实在不停的震动，具体温度越高，振动就越剧烈，画出的这些点是振动的平衡位置。进一步的还能看出每个钠离子周围都有六个氯离子，反过来每个氯离子周围也都有六个钠离子，这就很好地反映了晶体中粒子排布的周期性规律。
3.同种物质在不同条件下可以生成不同的晶体
石墨和金刚石，都是由碳元素组成。石墨是层状结构，两层之间距离较大，作用力较弱，很容易以层层的剥下来，所以石墨质地松软，可以用来制作粉状润滑剂。金刚石中的碳原子是彼此之间的作用力很强，所以金刚石硬度极高，可以用来切玻璃。但从这两例子可以看出，
同种物质粒子有可能形成不同的空间点阵，构成不同种类的晶体。
4.晶体和非晶体间的转化
一种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，也就是说一种物质是晶体还是非晶体，并不是绝对的。
比如天然水晶是晶体，但它融化后再重新凝固的水晶，也就是石英玻璃，就属于非晶体。
总之：许多非晶体在一定的条件下可以转化为晶体。
科学漫步：简单介绍石墨烯实验研究背后的故事。
课堂练习
例1：下列说法正确的是（ ）
单晶体有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点
单晶体中原子（或分子、离子）的排列具有空间周期性
通常金属在各个方向的物理性质都相同，所以金属是非晶体
液晶（后面学习）具有液体的流动性，同时具有晶体的各向异性特征
解析：不管是单晶体还是多晶体，都有固定的熔点，故选项 A错误；单晶体中原子（或分子、离子）的排列有固定的点阵结构，具有空间周期性，选项 B正确；金属属于多晶体，不是非晶体，故选项C错误；液晶既具有液体的流动性，同时具有晶体的各向异性特征，故选项 D正确。选BD。
例2：关于晶体和非晶体，下列说法正确的是（ ）
金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体
晶体的分子（或原子、离子）排列是有规则的
单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点
单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的，非晶体是各向同性的
解析：金刚石、食盐、水晶都是晶体，玻璃是非晶体，选项A错误；单晶体具有各向异性，多品体具有各向同性，选项D错误；晶体分子的排列是有规则的，且有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，选项 B、C正确。
例3：在样本薄片上均匀地涂上一层石蜡，然后用灼热的金属针的针尖点在样本的另一侧面，结果熔化区域的形状如图所示，则（ ）
样本A 一定是非晶体
样本A 可能是单晶体
样本B 一定是晶体
样本B 不一定是晶体
解析：晶具有各向异性，体现在物体在各个方向的导热性不同，则出现熔化区域是椭圆形的。非晶体反之。则选C。
例4：如图是两种不同物质的熔化曲线，根据曲线判断下列说法正确的是（）
甲是单晶体，乙是多晶体或非晶体
甲是多晶体，乙是单晶体或非晶体
甲是非晶体，丙是晶体
甲是晶体，乙是非晶体
解析：晶体有固定熔点，非晶体和多晶没有固定熔点。由图可以判断甲丙为晶体，乙可能是多晶体或者非晶体。选D。
〖板书设计〗
2.4固体
一、晶体和非晶体
1.固体可以分为晶体和非晶体，晶体有确定的几何形状，非晶体没有。
2.晶体具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔化温度。
3.晶体具有各向异性，非晶体具有各向同性。
4.晶体可以分为单晶和多晶
二、晶体的微观结构
1.晶体内部的规则排列决定了晶体有规则外形
2.同种物质在不同条件下可以生成不同的晶体
3.非晶体在一定的条件下可以转化为晶体
〖教学反思〗
本课内容很简单，只有两部分的内容。固体分为晶体和非晶体，晶体又可以分为多晶体和单晶体，注意区分好多晶体和非晶体的却别和联系。做好课本导热性的实验，让学生真实感受到晶体在各个方向的导热性的不同，理解好各向异性的概念等。晶体的微观结构，只要了解就好。 (
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