学案1 晶体和非晶体
学案2 晶体的微观结构
学案3 固体新材料
[学习目标定位]1.能说出晶体和非晶体的特点及区分方法，能说出单晶体和多晶体的区别.2.了解晶体结构的认识过程，知道晶体内部结构的特点.3.了解材料科学技术的有关知识及应用，体会它们的发展对人类生活、社会发展的影响．
1．晶体开始熔化时的温度称为熔点．
2．分子动理论的内容是：物体是由大量分子组成的，分子永不停息地做无规则运动，分子之间存在相互作用力．
一、晶体和非晶体
1．固体可以分为晶体和非晶体两类．石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精等是晶体，玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体．
2．单晶体具有确定的几何形状，多晶体和非晶体没有确定的几何形状；晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点．
3．晶体在不同方向不仅机械强度、导热性能不同，而且导电性能和对光的折射率等其他物理性质也不一样．这类现象称为各向异性．非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，这叫做各向同性．由于多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体是各向同性的．
二、晶体的微观结构
1．在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性．
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不同规则在空间分布．例如碳原子可以形成石墨和金刚石两种晶体．
3．同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，晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化．
三、固体新材料
1．新材料的发展与新工艺、新技术密切相关．
2．新材料往往具有特殊性能，如超高强度、超高硬度、超塑性.
一、晶体和非晶体
[问题设计]
1．观察玻璃、蜂蜡、塑料、盐粒、蔗糖、石英，比较它们的外形有何不同？
答案 玻璃、蜂蜡、塑料没有规则的几何外形，盐粒、蔗糖、石英有规则的几何外形．
玻璃片 云母片
图1
2．在云母簿片和玻璃片上分别涂上一层很薄的石蜡，然后用烧热的钢针去接触云母片及玻璃片的另一面，石蜡熔化，如图1所示，那么你看到的现象及得出的结论是什么？
答案 玻璃片上石蜡的熔化区呈圆形，说明玻璃片沿各个方向的导热性能相同．云母片上石蜡的熔化区呈椭圆形，说明云母片沿各个方向的导热性能不同．
[要点提炼]
晶体与非晶体的区别
比较内容
固体分类
宏观外形
物理性质
非晶体
没有确定的几何形状
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
②导热、导电、光学性质表现为各向异性
多晶体
一个个小晶粒粘在一起，没有确定的几何形状
①有确定的熔点
②导热、导电、光学等性质表现为各向同性
[延伸思考]
金属物体没有固定、规则的几何外形，但它们都有确定的熔点，那么金属是晶体，还是非晶体？
答案 金属是多晶体，多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的，没有规则的几何外形，在物理性质上表现为各向同性，但它们有确定的熔点．
二、晶体的微观结构
[问题设计]
1．晶体具有规则的外形，物理性质方面表现为各向异性，而非晶体却没有规则的外形，并且物理性质方面表现为各向同性．产生这些不同的根本原因是什么呢？
答案 它们是由不同的微观结构所决定的．
2．金刚石和石墨都是由碳原子构成的，但它们在硬度上差别很大，这说明什么问题？
答案 金刚石是网状结构，原子间的作用力强，所以金刚石的硬度大．石墨是层状结构，原子间的作用力弱，所以石墨的硬度小．这说明组成物质的微粒按照不同的规则在空间分布，会形成不同的晶体．
[要点提炼]
1．组成晶体的微粒，按照一定的规则排列，具有空间上的周期性．
2．微观结构不同，造成晶体与非晶体形状和物理性质的不同．
3．组成晶体的微粒的相互作用很强，它们只能在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动．
[延伸思考]
天然水晶是晶体，而熔化以后再凝固的水晶则是非晶体，这说明了什么？
答案 有些晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化．
三、固体新材料
[问题设计]
1．你对固体新材料有哪些了解？
答案 (1)新材料有优异的性能和广阔的应用前景．
(2)新材料的发展与新工艺、新技术密切相关．
(3)新材料往往具有特殊性能．如超高强度、超高硬度、超塑性．
(4)新材料的研发及其应用，推动了人类文明和社会进步．
(5)硅是当前用途最广的半导体材料．
2．固体新材料未来的发展方向如何？
答案 (1)新材料科学正向着研究各种复合材料、研究并开发纳米材料、开发同时具有感知外界环境或参数变化和驱动功能的机敏材料、研究开发生物医学材料等方向发展．
(2)新材料的制备工艺、检测仪器和计算机应用也是今后新材料科学技术发展的重要内容．
一、晶体和非晶体
例1 (单选)下列关于晶体和非晶体的说法，正确的是( )
A．所有的晶体都表现为各向异性
B．晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体
C．大盐粒磨成细盐，就变成了非晶体
D．所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点
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；大盐粒磨成细盐，细盐仍是形状规则的晶体，在放大镜下能清楚地观察到，故C错；晶体和非晶体的一个重要区别就是晶体有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点，故D对．
答案 D
针对训练 (单选)判断物质是晶体还是非晶体，比较可靠的方法是( )
A．根据外形判断
B．根据导电性能判断
C．根据各向异性或各向同性判断
D．根据有无确定的熔点来判断
答案 D
例2 (双选)如图2所示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( )
图2
A．甲是晶体B．乙是晶体
C．甲是非晶体D．乙是非晶体
解析 晶体在熔化过程中，不断吸热，但温度却保持不变(熔点对应的温度)，而非晶体没有确定的熔点，不断加热，非晶体先变软，然后熔化，温度却不断上升，因此甲对应的是晶体，乙对应的是非晶体．
答案 AD
二、晶体的微观结构
例3 (单选)下列说法不正确的是( )
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 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．故选C项．
答案 C
固体
1．(晶体和非晶体)(双选)下列哪些现象能说明晶体与非晶体的区别( )
A．食盐是正方体，而蜂蜡无规则形状
B．石墨可导电，沥青不能导电
C．冰熔化时，温度保持不变；松香受热熔化时，温度持续升高
D．金刚石密度大，石墨密度小
答案 AC
解析 单晶体有规则的几何外形，具有确定的熔点，而非晶体没有，据此知A、C正确．
2．(晶体和非晶体)(单选)如图3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3
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
答案 B
解析 晶体有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点，由题图可知，只有B选项正确．
3．(晶体的微观结构)(双选)晶体具有各向异性的特点是由于( )
A．晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同
B．晶体在不同方向上物质微粒的排列情况相同
C．晶体内部结构的无规则性
D．晶体内部结构的有规则性
答案 AD
解析 晶体的各向异性取决于晶体内部结构的有规则性，即不同方向上物质微粒的排列情况不同．故正确答案为A、D.
4．(晶体的微观结构)(单选)下列关于金刚石与石墨的说法正确的是( )
A．它们是同一种物质，只是内部微粒的排列不同
B．它们的物理性质有很大的差异
C．由于它们内部微粒排列规则不同，所以金刚石为晶体，石墨是非晶体
D．金刚石是单晶体，石墨是多晶体
答案 B
课件32张PPT。
第一节 晶体和非晶体
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第二节 晶体的微观结构
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第三节 固体新材料 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第一节
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第三节课前自主学案课标定位课标定位学习目标：1.知道什么是晶体、非晶体以及晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别．
2．知道晶体内部的物质微粒是按照一定规律在空间整齐排列的．
3．知道晶体外形的规则性及其物理性质的各向异性．
4．了解固体新材料的基本特征．
重点难点：1.晶体和非晶体的区别及物理性质．
2．晶体的微观结构．课前自主学案一、晶体和非晶体
1．固体的分类：晶体和非晶体
(1)_______ ，如：石英、云母、单晶硅和单晶锗等．
(2)_______ ，如：各种常见金属．
(3)_______ ，如：玻璃、松香、沥青、橡胶等．单晶体多晶体非晶体2．单晶体
(1)具有规则的_________．如食盐的晶体是正立方体；冬季的雪花一般是六角形的规则图案．
(2)具有固定的_____，加热熔化过程中，物体的温度__________．
(3)在不同的方向上，机械强度、导热性能、导电性质等物理性质____同，也就是说单晶体具有__________．
3．多晶体
(1)没有规则的___________．
(2)具有固定的________．
(3)在不同的方向上，具有______的物理性质，也就是说，多晶体具有_________．几何形状熔点保持不变不各向异性几何形状熔点相同各向同性4．非晶体
(1)没有规则的_________．
(2)没有固定的_____，在加热熔化的过程中，物体的温度______．
(3)在不同的方向上，具有________的物理性质．
(4)有些材料在某种条件下是晶体，在另一条件下则是________，有的晶体与非晶体，在一定条件下，还可以__________．几何形状熔点增加各向同性非晶体相互转化二、晶体的微观结构
1．晶体的微观结构假说的内容：晶体内部的微粒是______地排列的．
2．假说提出的依据：晶体外形的_______和物理性质的_________．
3．实验验证：人们用_______和电子显微镜对晶体的内部结构进行研究后证实了晶体的内部粒子有规则排列的假说是正确的．有规则规则性各向异性X射线4．微观结构理论的内容
(1)组成晶体的物质微粒(原子、分子或离子)在空间排成阵列，呈现周而复始的__________，说明晶体的微观结构具有________特点．
(2)晶体内部各微粒之间存在着很强的___________，微粒只能在______________附近做微小振动．有序结构周期性相互作用力各自的平衡位置5．固体特征的微观解释
(1)方法：在固体界面沿不同方向画出等长直线．
(2)现象：①单晶体在不同直线上___________不相等，说明沿不同方向___________及_________情况不相同，在物理性质上表现为各向异性．
②非晶体在不同直线上微粒的个数__________，说明沿不同方向________及__________情况基本相同，在物理性质上表现为各向同性．
(3)同一种物质在____________形成不同的晶体．微粒的微粒的个数微粒的排列物质结构大致相等微粒排列物质结构不同条件下三、固体新材料
1．新材料的基本特征
(1)新材料有优异的性能和广阔的应用前景；
(2)新材料的发展与_______、_______密切相关；
(3)新材料往往具有_________，如超高强度、超高硬度、超塑性；
(4)新材料的研发和应用推动了人类文明和社会的进步；
(5)___ 是当前用途最广的半导体材料．新工艺新技术特殊性能硅2．新材料的未来
(1)新材料科学正向着研究各种_________ (例如复合金属材料、复合陶瓷材料、复合高分子材料)、研究并开发__________、开发同时具有感知外界环境或参数变化和驱动功能的__________、研究开发____________等方向发展．
(2)新材料的________、_________和___________也是今后新材料科学技术发展的重要内容．复合材料纳米材料机敏材料生物医学材料制备工艺检测仪器计算机应用思考感悟
家庭、学校或机关的门锁常用“碰锁”，然而使用一段时间后，锁舌就会变涩而不易被碰，造成锁门困难，这时，你可以用铅笔在锁舌上研磨几下，“碰锁”便开关自如了，而且可以维持几个月之久，你知道其中的道理吗？
提示：因为铅笔中含有石墨成分，利用的是石墨的润滑作用，石墨具有层状结构，层与层之间容易脱落，因而起到润滑作用．核心要点突破一、晶体和非晶体
1．晶体和非晶体的区别
(1)在外形上，晶体具有规则的几何形状，而非晶体则没有．
食盐晶体、明矾晶体、石英晶体的形状虽然各不相同，但都有规则的几何形状．有些晶体可以具有多种不同的几何形状，例如雪花可以有多种不同的几何形状，非晶体则没有规则的几何形状．(2)在物理性质上，晶体具有各向异性，而非晶体则是各向同性的．
物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、光的折射性能等．晶体的各向异性是指晶体在不同方向上的物理性质不同．例如晶体在不同的方向上可以有不同的硬度、弹性、导热性能、导电性能等．
(3)晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点．
晶体在熔化过程中，加热但温度保持不变，直到晶体全部熔化成液体后温度才继续升高．
非晶体在熔化过程中，加热时其温度不断升高，非晶体慢慢变软，直到熔化成液态．2．单晶体与多晶体
(1)区别：单晶体是一个完整的晶体，如雪花、食盐小颗粒；多晶体是由很多小晶体(称为晶粒)杂乱无章地排列组成的，如常见金属材料铝-锂-锰合金．
单晶体在物理性质上表现为各向异性，而多晶体在物理性质上则表现为各向同性．
(2)相同点：多晶体与单晶体都有一定的熔点．3．多晶体与非晶体
(1)相同点：都没有规则的几何形状，并且在物理性质上都是各向同性的．
(2)区别：多晶体有固定的熔点，而非晶体则没有固定的熔点．
4．晶体和非晶体的相对性
同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，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(即石英琉璃)就是非晶体．有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体．特别提醒：晶体的规则几何外形是天然形成的，将一单晶体颗粒弄碎成很多小的颗粒，每个小颗粒仍然具有规则的几何外形．即时应用 (即时突破，小试牛刀)
(单选)下列说法中，不正确的是( )
A．显示各向异性的物体必定是晶体
B．不显示各向异性的物体必定是非晶体
C．具有确定熔点的物体必定是晶体
D．不具有确定熔点的物体必定是非晶体解析：选B.晶体具有各向异性，非晶体具有各向同性，所以只要是各向异性者必为晶体，A项正确；但多晶体对外不显示各向异性，而显示各向同性，所以不显示各向异性的物体不一定是非晶体，故B项错误；无论是单晶体还是多晶体均有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点，故C、D项正确，故答案应选B.二、晶体的结构和性质
1．晶体的微观结构的特点
(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．
(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力而远离．
(3)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．晶体表现为各向异性的原因
晶体的各向异性是指晶体在不同方向上物理性质不同，也就是沿不同方向去测试晶体的物理性能时测量结果不同．需要注意的是，晶体具有各向异性，并不是说每一种晶体都能在各种物理性质上表现出各向异性．
用微观结构理论解释晶体的特性．图2－1－1
如图2－1－1所示，这是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．直线AB上物质微粒较多，直线AD上较少，直线AC上更少．因为晶体在沿不同的方向上，物质微粒的数目不同，即在不同方向上物质微粒的排列情况不同，从而引起晶体的不同方向上物理性质的不同．课堂互动讲练 (双选)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以相互转化的【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是错误的．因为晶体可分为单晶体和多晶体，而多晶体在物理性质上是各向同性的，所以选项B也是错误的．因为晶体在物理性质上的重要特征之一是具有一定的熔点，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D正确．【答案】 CD
【方法总结】 判断固体是否为晶体的方法是
依据晶体与非晶体是否存在固定的熔点，单晶体与多晶体是否存在天然的几何外形，部分物理性质是否有各向异性加以分析判断． (单选)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【精讲精析】 物理性质上各向异性，则一定是单晶体；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)物理性质具有各向异性，而另外某些物理性质却具有各向同性．
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，所以A错，B也错，C对．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错．【答案】 C
【方法总结】 (1)由物理性质的各向异性可以判定一定是单晶体．
(2)单纯从物理性质的各向同性上不能区别是多晶体还是非晶体，要进一步区分，还要看物体是否有固定的熔点． (双选)下列叙述中错误的是( )
A．晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点阵排列
B．单晶体具有规则的几何外形是由于它的微粒按一定规律排列
C．非晶体有规则的几何形状和确定的熔点
D．石墨的硬度与金刚石差得多，是由于它的微粒没有按空间点阵分布
【思路点拨】 结合晶体和非晶体的特性及影响其特性的微观结构特点进行思考判断．【自主解答】 晶体内部微粒排列的空间结构决定着晶体的物理性质不同；也正是由于它的微粒按一定规律排列，使单晶体具有规则的几何形状．石墨与金刚石的硬度相差甚远是由于它们内部微粒的排列结构不同，石墨的层状结构决定了它的质地柔软，而金刚石的网状结构决定了其中碳原子间的作用力很强，所以金刚石有很大的硬度．
【答案】 CD变式训练 (双选)晶体表现出各向异性是由于
( )
A．晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同
B．晶体在不同方向上物质微粒的排列情况相同
C．晶体内部结构的无规则性
D．晶体内部结构的有规则性
解析：选AD.组成晶体的物质微粒是有规则排列的，由于在不同方向上物质微粒的排列情况不同，造成晶体在不同方向上的物理性质不同，选项A、D正确．
