物理人教版（2019）选择性必修第三册2.4固体（共50张ppt）

(共50张PPT)
固体
固体、液体、气体的性质是什么？
形状 流动性 体积 形状
固体 不流动 固定 固定
液体 流动 固定 随容器形状
改变而改变（不固定）
气体 流动 不固定 不固定
本节课我们就对固体进行探究
(1)
生活中常见的固体:
(2)
玻璃
蜂蜡
塑料
石英
白糖
食盐
上图是在日常生活中有两组常见的物质：
一组是玻璃、蜂蜡、硬塑料等；
另一组是盐粒、砂糖、石英.两类固体物质的外表各有什么特征？
一组没规则形状；另一组有规则形状.
1．晶体：具有规则的几何形状．
食盐
（立方体）
明矾
（八面体）
石英
（六面棱柱和2个六面棱锥）
一、晶体和非晶体
由此可知：
（1）常见的晶体有:
石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精、雪花和金属等
（2）几种常见晶体的规则外形：
食盐晶体
呈立方体形
明矾晶体
呈八面体形
石英晶体
中间是一个六棱柱，两端呈六棱锥
雪花
是水蒸气在空气中凝华时形成的晶体，一般为六角形
的规则图案．
食盐
硫酸铜
明矾
雪花
白糖
石英
云母
钻石
常见的晶体
2．非晶体：没有规则的几何形状．
常见的非晶体有：
玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等．
常见的非晶体
松香
玻璃
蜂蜡
沥青
橡胶
晶体和非晶体有哪些差异？
3．晶体和非晶体的差异
（1）外形上：
晶体有规则的几何形状；非晶体则没有规则的几何形状.
（2）物理性质上
①云母导热性上表现出显著的各向异性
②而有些晶体在导电性上表现出显著的各向异性，如方铝矿
③有些晶体在光的折射上表现出显著的各向异性，如方解石．
晶体的物理性质与方向有关（这种特性叫各向异性）
非晶体的物理性质在各个方向是相同的（这种特性叫各向同性）
晶体具有各向异性，但并不是每种晶体在各种物理性质上都表现出各向异性．
晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点．
（3）熔点：
4．晶体和非晶体间的转化
(1)一种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现:
例如水晶:天然水晶是晶体，熔化后再凝结的水晶（石英玻璃）就是非晶体，即一种物质是晶体还是非晶体并不是绝对的．
天然水晶是晶体 石英玻璃是非晶体
熔化后再凝固
(2)许多非晶体在一定的条件下可以转化为晶体．
(3)在冷却得足够快和冷却到足够低的温度时，几乎所有的材料都能成为非晶体．
石英等晶体
漫长的地址年代
火山玻璃（火山喷发出来的熔岩，迅速冷却来不及结晶而形成的一种玻璃质结构岩石）
思考：多晶体与非晶体有哪些相同点和不同点？
二、单晶体和多晶体
1．单晶体：如果一个物体就是一个完整的晶体，这样的晶体叫做单晶体．
例如：雪花、食盐小颗粒、单晶硅、单晶锗等．
2．多晶体：如果整个物体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体组成的，这样的物体叫做多晶体．其中的小晶体叫做晶粒．
（1）多晶体没有规则的几何形状．
（2）多晶体
①不显示各向异性．（每一晶粒内部都是各向异性的）
②有确定的熔点．
固体
晶体：
非晶体：
多晶体
单晶体
有（天然）规则的几何形状
有确定的熔点
导电、导热、光学性质可表现为各向异性
无规则的几何形状
导电、导热、光学性质表现为各向同性
无（天然）规则的几何形状
无确定的熔点
导电、导热、光学性质表现为各向同性
总结
固体是否有确定的熔点，可作为区分晶体和非晶体的标志．
温度
时间
固态
固液共存
液态
T0
硬
软
流动
具有规则几何形状的固体不一定是晶体．例如：有规则形状的蜡烛不是晶体，而是非晶体。
(1)区分晶体与非晶体的方法：看其有无确定的熔点，晶体具有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点.仅从各向同性或者几何形状不能判断某一固体是晶体还是非晶体.
知识深化
判断晶体与非晶体、单晶体与多晶体的方法
(2)区分单晶体和多晶体的方法：看其是否具有各向异性，单晶体表现出各向异性，而多晶体表现出各向同性.
(1)铁块没有规则的几何形状，所以是非晶体。(　　)
(2)晶体具有确定的熔点。 (　　)
(3)具有各向同性的固体一定是非晶体。(　　)
(4)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。(　　)
(5)玻璃没有确定的熔点，也没有规则的几何形状。(　　)
(6)晶体内部的微粒是静止的，而非晶体内部的物质微粒是不停地运动着的。(　　)
(7)晶体一定有规则的几何形状。
(8)有规则几何形状的固体一定是晶体 (　　)
(9)常见的金属是多晶体。 (　　)
(10)常见的金属是晶体。 (　　)
×
√
×
√
√
×
×
×
√
√
思考 ．在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡，用烧热的针接触其上一点，石蜡熔化的范围分别如图 (a)、(b)、(c)所示，而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图(d)所示。则由此可判断出甲为________，乙为________，丙为________。(填“单晶体”、“多晶体”或“非晶体”)
多晶体
非晶体
单晶体
解析：晶体具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点。单晶体的物理性质具有各向异性，多晶体的物理性质具有各向同性。
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．凡是具有规则天然几何形状的物体必定是单晶体
D．多晶体不显示各向异性
非晶体和多晶体都表现为各向同性
有天然规则的几何形状的物体一定是单晶体
常见的金属多晶体
ACD
例题：
2．利用晶体结构，可以用来解释______
A．晶体有规则的几何外形，非晶体没有规则的几何外形
B．晶体有一定的熔点，非晶体没有熔点
C．晶体的导电性能比非晶体好
D．单晶体的各向异性
ABD
例题：
晶体在熔解过程中所吸收的热量主要用于（ ）
A．破坏空间点阵结构，增加分子动能
B．破坏空间点阵结构，增加分子势能
C．破坏空间点阵结构，增加分子势能，同时增加分子动能
D．破坏空间点阵结构，但不增加分子势能和分子动能
晶体有固定的熔点，熔解过程吸收的热量主要用于破坏空间点阵结构，因温度不变，所以分子平均动能不变，吸收的热量用于增加分子势能，内能增加.
1．关于石墨与金刚石的区别，下列说法正确的是______
A．它们是由不同物质微粒组成的不同晶体
B．它们是由相同物质微粒组成的不同晶体
C．金刚石是晶体，石墨是非晶体
D．金刚石比石墨原子间作用力大，金刚石有很大的硬度
BD
2.　关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是 (　　)
A．可以根据各向同性或各向异性来鉴别晶体和非晶体
B．一块均匀薄片，沿各个方向对它施加拉力，发现其强度一样，则此薄片一定是非晶体
C．一个固体球，如果沿其各条直径方向的导电性不同，则该球一定是单晶体
D．一块晶体，若其各个方向的导热性相同，则一定是多晶体
多晶体和非晶体都显示各向同性，只有单晶体显示各向异性
单晶体的某些物理性质具有各向异性而另外某些物理性质具有各向同性
C
3．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
只有单晶体才有各向异性
只有晶体才有固定熔点
多晶体和非晶体都具有各向同性
黄金是晶体，切割后分子结构不变，仍然是晶体
AC
4．关于晶体和非晶体，下列说法中正确是（ ）
A．单晶体具有各向异性
B．多晶体也具有各向异性
C．非晶体的各种物理性质，在各个方向上都是相同的
D．晶体的各种物理性质，在各个方向上都是不同的
A
5．下列固体中全是由晶体组成的是（ ）
A．石英、云母、明矾、食盐、雪花、铜
B．石英、玻璃、云母、铜
C．食盐、雪花、云母、硫酸铜、松香
D．蜂蜡、松香、橡胶、沥青
A
6.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
CD
晶体呈现出很多特殊的宏观性质（外形规则、有固定熔点、各向异性等）猜一猜：晶体在微观结构上可能有什么特点？
三、晶体的微观结构
探索客观世界的一般方法：由表及里、由现象到本质
17-19世纪的假说：晶体内部的微粒是按各自的规则排列着的。
间接探测
德国物理学家劳厄
食盐晶体结构
德国物理学家 M.von劳厄于1912年发现X射线在晶体中会发生衍射现象，推导出了晶体作为三维光栅的衍射方程，即劳厄方程，因此获得1914年的诺贝尔物理学奖。劳厄预言可以用X射线通过晶体得到的衍射图像确定晶体结构。布拉格父子在劳厄的基础上，成功地测定了NaCl、KCl等的晶体结构，并提出了作为晶体衍射基础的著名公式─布拉格定律，他们于1915年共同获得诺贝尔物理学奖。
X射线结晶图谱
20世纪70年代，通过电子显微镜观察到钍、铀原子的像
1982年，扫描隧道显微镜问世，观察到原子在物质表面的排列状况
下图表示在一个平面内晶体物质微粒的排列情况．AB=AC=AD。
想一想：这个图能解释晶体的什么宏观特性？
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，才引起晶体的不同方向上物理性质的不同．
如图表示在一个平面上晶体物质微粒的排列情况．从图上可以看出，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．
各向异性的微观解释
AB=AC=AD
A
B
C
D
1.晶体微观结构的特点
（1）组成晶体的物质微粒（分子或原子、离子）依照一定的规律在空间中整齐地排列，具有空间上的周期性。
食盐晶体结构
①晶体外形的规则性可以用物质微粒的规则排列来解释。
②单晶体的各向异性也是由晶体的内部结构决定的．
③多晶体是单晶体杂乱无章地组合而成，单晶体的物理性质各向异性被抵消了，从整体来看物理性质变为各向同性。
（3）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不同规则在空间分布。例如：石墨和金刚石的微观结构：
石墨
金刚石
注意：模型图里的点只是微粒做震动的平衡位置。
（2）晶体中物质微粒的相互作用很强，微粒的热运动不足以克服它们的相互作用而远离。微粒的热运动表现为在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动。
2.用晶体的微观结构解释晶体的特征
（1）为什么晶体具有规则的几何外形？
由于晶体的物质微粒是按照一定的规则在空间中整齐地排列的，表现在外形上具有规则的几何形状，且不同类型的晶体结构，决定了各种晶体的不同外形。
（2）如何解释物理性质的各向异性呢？
在不同方向上物质微粒的排列情况不同，引起晶体的不同方向上物理性质的不同。
（3）晶体的熔点为什么固定？
晶体溶化时，吸收的热量全部用来破坏规则的排列，温度不发生变化。
非晶体熔化时，先变软，然后变成粘滞性很大的液体，温度不断升高。
说一说：他们有哪些物理特性？可能有哪些用途？为什么？
3、有的物质能够生成种类不同的几种晶体，是因为它们的物质微粒能够形成不同的晶体结构。
石墨
石墨的密度小，金刚石的密度大；
石墨能导电 ，金刚石不能导电。
例如，碳原子如果按图甲那样排列就成为石墨，按图乙那样排列就成为金刚石．
金刚石
石墨质地松软，粉状润滑剂，制作铅笔心
金刚石有很大的硬度，可以用来切割玻璃
体验：石墨的润滑作用
铅芯的主要成分是石墨，请利用手边的材料，设计实验体验石墨的润滑作用。
4、一种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，也就是一种物质是晶体还是非晶体，并不是绝对的
例如，天然水晶是晶体，而熔化以后再凝固的水晶(即石英玻璃)就是非晶体。
5、有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体。
例如晶体硫熔化（温度超过300度）后倒入冷水会变成柔软的非晶硫，再过一段时间又转化为晶体硫。
人造卫星的抛物面天线
碳族新材料
石墨烯
富勒烯
碳纳米管
碳原子组成的六角形蜂巢晶格的纳米材料，具有非常优异的光学、力学、电学特征
碳族新材料——石墨烯
硬
薄
透光性好
导热系数高
可弯曲
石墨烯晶体管
室温下石墨烯载流子迁移率高，受温度和掺杂影响小，超高频率
柔性显示屏
石墨烯良好的电导性、透光性及柔性，使它在透明导电方面极具优势。
柔性光伏电池板
石墨烯与硅结合的新型太阳能电池。
超轻型飞机材料
石墨烯的厚度是头发丝的20万分之一,强度是钢的200倍，是目前最轻最薄、最强的材料。
石墨烯功能涂料
石墨烯运用于涂料，可增强防腐、耐磨、散热等功能。广泛运用于船舶、车辆、桥梁、日常用具等。