2.1 晶体和非晶体 教案 (2)

第1节
晶体和非晶体
●课标要求
知识与技能
1.了解固体的含义，知道固体的分类．2.了解晶体的种类及其外形特征，知道晶体的宏观特性．3.认识晶体和非晶体在宏观特性上的差异，了解其不同的应用领域．
过程与方法
通过交流讨论以及实验观察，能够区别晶体和非晶体．通过实验探究，认识晶体和非晶体不同的物理特性．
情感、态度与价值观
通过实验探究，培养学生主动与他人合作的精神以及将自己的见解与他人交流的愿望，具有团队精神和合作意识.
●课标解读
1．知道固体分为晶体和非晶体两大类．
2．知道晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别．
3．知道晶体分为单晶体和多晶体．
4．了解固体材料在生活、生产、科学研究等方面的应用．
●教学地位
教科书对这部分知识要求较低，只简要讲述晶体的特征，晶体与非晶体的区别，注意把握深度和广度.
(教师用书独具)
●新课导入建议
图片展示大量的材料，如建造核电站需要的固体材料，航空航天高科技中需要耐高温、耐辐射、强度高、质地轻的合金，各种各样的家用电器中晶体管也必不可少，因此我们有必要了解研究固体的一些性质和特点．
●教学流程设计
步骤3：师生互动完成“探究1”互动方式 除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路





课　标　解　读
重　点　难　点
1.了解固体及其分类，了解晶体和非晶体的宏观特性．2.能够区别晶体与非晶体的性质．3.了解晶体和非晶体在生活和生产中的不同用途.
1.掌握晶体与非晶体的区别．(重点)
2.正确区分多晶体和非晶体．(重点)3.通过实验对比得出晶体与非晶体在物理性质方面的差别．(难点)
固体及其分类
1.基本知识
(1)固体的特点
①固体看得见、摸得着，容易察觉它的存在．
②固体有固定的外形，可根据需要进行加工处理．
(2)固体的分类：固体通常可分为晶体和非晶体两大类．
(3)晶体可分为单晶体和多晶体两类．
(4)单晶体
①定义：具有规则的几何形状，外形都是由若干个平面围成的多面体．
②结构特点：同种物质的单晶体都具有相同的基本形状，表面个数、各相应平面间的夹角恒定不变．
③宏观特性：a.具有规则的几何形状．b.具有各向异性．c.有固定的熔点．
(5)多晶体
①定义：没有规则的几何形状，由小晶粒杂乱无章地排列在一起构成的晶体．
②宏观特性：a.没有规则的几何形状．b.具有各向同性．c.有固定的熔点．
2．思考判断
(1)常见的金属材料都是单晶体．(×)
(2)晶体具有各向异性的特性．(×)
(3)凡是具有天然规则的几何形状的物体必定是单晶体．(√)
3．探究交流
在常见的固体物质中，如石英、云母、明矾、硫酸铜、蔗糖、松香、沥青、塑料，哪些是晶体？哪些是非晶体？
【提示】　石英、云母、明矾、硫酸铜、蔗糖是晶体，松香、沥青、塑料是非晶体.
晶体与非晶体
1.基本知识
(1)非晶体的物理性质是各向同性的，没有固定的熔点．
(2)单晶体、多晶体和非晶体不是绝对的．它们在一定适当的条件下可以相互转化，例如把晶体硫加热熔化(温度不超过300摄氏度)后再倒进冷水中，会变成柔软的非晶体硫，再过一段时间又会转化为晶体硫．
2．思考判断
(1)非晶体没有天然的规则几何形状．(√)
(2)非晶体熔化时有固定的熔点．(×)
(3)非晶体的各种物理性质是各向同性的．(√)
3．探究交流
单晶体、多晶体与非晶体是绝对的吗？
【提示】　不是．有的材料在某种条件下是晶体，而在另一种条件下则是非晶体．例如非晶态的玻璃经过加热冷却反复处理，可使其结构有序化，变为多晶体.
晶体和非晶体的区别与联系
【问题导思】　
1．单晶体与多晶体的区别是什么？
2．晶体与非晶体的区别是什么？
3．多晶体与非晶体的区别是什么？
1．单晶体、多晶体及非晶体的区别
分类
宏观外形
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、光学性质等物理性质通常表现为各向同性
晶体
单晶体
有天然规则的形状
(1)有确定的熔点(2)导热、导电、光学性质等物理性质通常表现为各向异性
多晶体
没有确定的形状
(1)有确定的熔点(2)导热、导电、光学性质等物理性质通常表现为各向同性
2.联系
在一定条件下，晶体可以变为非晶体，非晶体也可变为晶体．
　(2013·泰安高二检测)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(　　)
A．所有的晶体都表现为各向异性
B．晶体一定是有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体
C．大块塑料粉碎成形状相同的颗粒，每个颗粒即为一个单晶体
D．所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点
【审题指导】　根据晶体与非晶体，单晶体与多晶体的区别和联系分析此题．
【解析】　只有单晶体才表现为各向异性，故A错；单晶体有规则的几何形状，而多晶体无规则的几何形状，金属属于多晶体，故B错；大块塑料是非晶体，粉碎成形状规则的颗粒，依然是非晶体，C错；晶体和非晶体的一个重要区别是晶体有确定的熔点，而非晶体无确定的熔点，故D对．
【答案】　D
区分晶体和非晶体、单晶体和多晶体的方法
1．区分晶体和非晶体的方法是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，仅从各向同性或几何形状不能判断某一固体是晶体还是非晶体．
2．区分单晶体和多晶体的方法是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．关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(　　)
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．晶体熔化时具有一定的熔点
D．晶体和非晶体在适当的条件下是可能相互转化的
【解析】　晶体有固定熔点，所以选项C正确．理论和实验都证明非晶体是不稳定状态，在适当的条件下会变成晶体，因此选项D也正确．
【答案】　CD
正确理解单晶体的各向异性
【问题导思】　
1．单晶体、多晶体都是各向异性吗？
2．非晶体是各向异性吗？
1．在物理性质上，单晶体具有各向异性，而多晶体、非晶体则是各向同性的
(1)单晶体的各向异性是指单晶体在不同方向上的物理性质不同，也就是沿不同方向去测试单晶体的物理性能时测试结果不同．
(2)通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、磁性等．
2．单晶体具有各向异性，并不是说每一种单晶体都能在各种物理性质上表现出各向异性
(1)云母、石膏晶体在导热性上表现出显著的各向异性——沿不同方向传热的快慢不同．
(2)方铅矿石晶体在导电性上表现出显著的各向异性——沿不同方向电阻率不同．
(3)立方形的铜晶体在弹性上表现出显著的各向异性——沿不同方向的弹性不同．
(4)方解石晶体在光的折射上表现出各向异性——沿不同方向的折射率不同．
　
1．只有单晶体才会有各向异性的物理性质，多晶体与非晶体一样，物理性质是各向同性的．
2．某种晶体可能只有某种或某几种物理性质各向异性，其他物理性质则各向同性．
　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
【审题指导】　(1)单晶体与多晶体的区分方法．
(2)多晶体与非晶体的区分方法．
【解析】　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，A、B均错，C正确；单晶体具有各向异性的特性，仅是指某些物理性质，并不是所有的物理性质都是各向异性的，换言之，某一物理性质显示各向同性，并不意味着该物质一定不是单晶体，所以D项错．
【答案】　C
物理性质为各向异性，则一定是单晶体；物理性质为各向同性，则可能是非晶体、多晶体，也可能是单晶体，因为单晶体的某些 个 物理性质为各向异性，而另外某些 个 物理性质却为各向同性.
2．某球形固体物质，其各向导热性能相同，则该物体(　　)
A．一定是非晶体
B．可能具有确定的熔点
C．一定是单晶体，因为它有规则的几何外形
D．一定是多晶体，因为它的物理性质是各向同性
【解析】　各向导热性能相同的物体可能是非晶体，也可能是多晶体，因此A选项不正确；多晶体具有确定的熔点，因此B选项正确；物体外形是否规则不是判断它是否是单晶体的依据，应该说，单晶体具有规则的几何外形是“天生”的，而多晶体和非晶体也可以有规则的几何外形，当然，这只能是“后天”人为加工的，因此C选项错误；非晶体和多晶体的物理性质都是各向同性的，故D选项错误．
【答案】　B
综合解题方略——熔化曲线的应用
　(2011·福建高考)如图2－1－1所示，曲线M、N分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程，图中横轴表示时间t，纵轴表示温度T，从图中可以确定的是(　　)
图2－1－1
A．晶体和非晶体均存在固定的熔点T0
B．曲线M的bc段表示固液共存状态
C．曲线M的ab段、曲线N的ef段均表示固态
D．曲线M的cd段、曲线N的fg段均表示液态
【审题指导】　(1)晶体熔化时温度不变、固态变成液态，对应图线M.
(2)非晶体熔化时无固定熔点，对应图线N.
【规范解答】　由图象可知曲线M表示晶体，bc段表示晶体熔化过程，处于固液共存状态，B对；N表示非晶体，没有固定的熔点，A错；由于非晶体没有一定的熔点，是逐步熔化的，因此C、D错．
【答案】　B
　晶体的温度升高时，组成晶体的微粒运动加剧，当热运动达到足以破坏其空间排列的规律性时，晶体开始熔化，要破坏微粒空间排列的规律性就需要克服微粒的强大作用力做功，因为在晶体尚未全部熔化之前，吸收的热量全部用来破坏其空间排列的规律性，所以晶体熔化时有确定的熔点，虽然在熔化过程中不断地吸收热量，但温度并不升高，如果晶体全部熔化后仍吸收热量，温度将由熔点温度继续升高.而非晶体在熔化的过程中温度仍然逐渐升高.
【备课资源】(教师用书独具)
1．磁光晶体
当偏振光被具有磁性的晶体反射或透射后，其偏振状态会发生改变，偏振面会偏转，这些磁性晶体称为磁光晶体．
光纤激光器中，半导体激光器发出的激光大部分进入光纤，有一小部分不可避免地要在光纤前端发生反射．反射光会破坏激光器的稳定性，形成噪音．因此，光纤激光器的光纤前端都装有磁光晶体制作的光隔离器，以达到反射光与激光器隔离的目的．
2．电光晶体
在电场作用下，某些晶体的折射率会发生变化，利用这种性质，可对入射到晶体中的光束的强度、相位以及光束的出射方向进行控制，此种晶体称为电光晶体．电光晶体最重要的用途是做光调制器．电光晶体放在两片正交偏振片之间，在检偏振片的前面插入一片波片．当激光通过时，加在晶体上的交变电压使折射率发生变化，通过晶体的偏振光发生相位差，引起出射光强度变化．这样，只要将电信号加到电光晶体上，激光便被调制成载有信息的调制光．
3．光学晶体
有宽的光谱透过能力的晶体，称为光学晶体．主要用做光学仪器中的各种光学窗口、棱镜透镜、滤光和偏光元件等．如氟化钙可用来制作导弹的头罩．氟化钙能够搜集导弹欲攻击目标发出的红外线，因此可以追踪攻击目标.
4．非晶态合金——高速发展的新材料
非晶态合金是一种高新技术材料，具有优良的物理、化学和力学性能，是电力、电子、计算机、通讯等高新技术领域的关键材料，市场需求大，产业化前景非常广阔，而且它的发展和应用可带动一批相关领域的技术进步和协同发展．
在电子技术中，非晶态合金以其高效、低损耗、高导磁等优异的物理性能有力促进了电子元器件向高频、高效、节能、小型化方向的发展，并可部分替代传统的硅钢、坡莫合金和铁氧体等材料．可以预测，在未来的电子技术中非晶态合金将占据十分重要的位置．因而，非晶态合金又被称为跨世纪的新型功能材料．
在电力技术中，采用非晶态合金作为铁芯材料的配电变压器，其空载损耗可比同容量的硅钢芯变压器降低60%～80%.同时，减少电力损耗也就降低了发电的燃料消耗，从而减少了诸如CO2、SO2、NOx等有害气体的排放量．因而，非晶态合金又被誉为绿色环保材料．我国是世界上能源消费增长最快的国家，同时也是能源紧缺的国家，为满足社会可持续发展和保护生态环境的需要，发展这种新型变压器显得尤为重要.