2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册2.4 固体 （word版教学设计）

第2章 气体、固体和液体
第4节 固体
教学内容分析
《固体》是《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》选择性必修第三册模块“固体、液体和气体”主题下的内容。课程标准要求为：了解固体的微观结构。知道晶体和非晶体的特点。能列举生活中的晶体和非晶体。通过实例，了解液晶的主要性质及其在显示技术中的应用。利用熔化的石蜡显示云母片的各向异性和玻璃片的各向同性。了解材料科学的有关知识及应用，体会它们的发展对人类生活和社会发展的影响。知道半导体的特点，了解半导体技术在生产生活中的应用。初步了解纳米材料的特性，关注纳米材料的研究和应用及其可能存在的问题。《普通高中物理课程标准(2017年版)解读》对课程标准的解读为：能够比较石墨与金刚石的微观结构，并能说出它们的特性。要求学生知道晶体和非晶体的特点，能够从外形、物理性质等方面区别晶体与非晶体。在教学过程中应该通过观察、实验等方法让学生获得认知。例如用熔化的石蜡显示云母片和玻璃片的各向异性与各向同性。学生应该能够列举一些生产生活中常见的晶体和非晶体，通过讨论交流活动丰富认知。要求学生能够从固体的微观结构分析晶体与非晶体在外形和物理性质上差异的原因。要求学生了解液晶的微观结构，知道液晶既有液体的流动性又具有晶体的某些各向异性，它是介于液体与晶体之间的一种过渡态。通过实例了解液晶的主要性质，即液晶的光学性质、磁学性质和电学的性质。了解液晶在显示技术中的应用。例如利用液晶的光学效应制造显示器，计算机的彩色液晶显示器等。学生应该通过自己查阅资料，了解液晶在电子工业、航空工业、生物、医学等领域的广泛应用，关注科学技术的最新成就和发展趋势。
学情分析
学生了解不同的固体在外观上存在差异，例如食盐、天然石晶外形规则，而沥青、橡胶等没有规则外形，教学时引导学生回忆不同固体外形差异，结合图片、视频等资源丰富学生对固体的认识，介绍固体分为晶体和非晶体两类。直观的实验能让学生形成丰富的感性认识，教学时可以演示石蜡在玻璃片和云母片熔化后的形状以及双折射实验，认识晶体物理性质的各向异性。
教学目标
1.学生知道固体分为晶体和非晶体两大类，知道它们物理性质的区别。
2.学生知道晶体分为单晶体和多晶体，知道它们物理性质的异同。
3.学生了解晶体的微观结构，知道晶体的微观结构决定了晶体的宏观性质。
4.学生了解固体材料在生活、生产、科学研究等方面的应用。
教学重难点
教学重点：晶体和非晶体的区别
教学难点：从微观角度理解晶体和非晶体性质的差异性
教学方法：讲授法、实验演示教学
教学过程
投影天然水晶图片、雪花图片和沥青图片。
问题：这些物质从外形来看有何特征？有何区别？
师：有的固体在外形上表现出规则的几何形状，有的没有。根据这个特征，将固体分为晶体何非晶体两大类。
1.晶体和非晶体
(1)单晶体
有规则的几何外形，不同晶体几何形状不同
单晶体物理性质表现为各向异性
演示实验1 石蜡在云母片和玻璃片熔化
演示实验2 方解石双折射现象（实验录像）
具有固定熔点
(2)多晶体
由许多单晶体杂乱无章组合而成
物理性质表现为各向异性
图 2 多晶体由单晶体构成
每个单晶体物理性质各向异性，它们的杂乱无章组合构成多晶体，物理性质表现为各向同性
有固定熔点
(3)非晶体
无规则的外形
无熔点
物理性质为各向同性
某种物质是晶体还是非晶体，或者是单晶体还是多晶体不是绝对的。许多物质既能以晶体状态存在，又能以非晶体状态存在。例如，一般的硅是多晶体，制作晶体管的硅是单晶体，而制作太阳能电池的材料中含有一种非晶态硅；天然石英是晶体，作为工艺品的石英器皿或某些光学仪器部件是熔凝石英，是非晶体。
2.晶体的微观结构
问题：为什么晶体和非晶体几何外形不同？几何形状和分子原子的微观排列方式有关吗？
投影食盐、石墨和金刚石等分子微观排列示意图。
图 3 食盐、石墨和金刚石的微观结构
师：单晶体具有规则的几何形状和各向异性的特征，表明单晶体具有特殊的微观结构。各种晶体分子，分子、原子、离子均按照一定规则在空间周期性地排列。
(a)晶体：长程有序、短程有序(b)非晶体:短程有序、长程无序(3)气体
图 4 晶体、非晶体和气体微观排列示意图
课堂练习1 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
答案：CD
课堂练习2 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
答案：AC
课堂小结：
1.晶体和非晶体有哪些区别？
2.为什么晶体和非晶体的性质不同？从微观结构上如何解释？
3.还有哪些疑惑没有解决？
板书设计
§ 4 固体
项目 分类 外形 物理性质
非晶体 没有确定的形状 ①没有固定熔点 ②导电、导热、光学性质表现为各向同性.
晶体 单晶体 有天然规则的形状 ①有确定的熔点(部分晶体) ②导热、导电、光学性质表现为各向异性（部分晶体）
多晶体 没有确定的形状 ①有确定的熔点 ②导热、导电、光学性质表现为各向同性
教学反思
本节内容属于了解层次，高考考查要求不高，让学生了解晶体和非晶体物理性质差异，并且知道这种差异是由于微观结构不同导致的。采用讲授法效果不佳，会引起学生被动的听课，缺乏思考，可灵活采用多种教学方式，例如教师可提出问题，由学生自主学生阅读教材回答问题，通过实验录像视频分析推理晶体物理性质的各向异性。在学习后，可让学生制作表格对比晶体和非晶体的特点，加深对它们的认识。