鲁科版（2019）高中物理 选择性必修第三册 第2章 第1节 固体类型及微观结构课件 27 张PPT

课标要求
1.通过实验，了解扩散现象。观察并能解释布朗运动。
2.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。
3.通过实例，了解液晶的主要性质及其在显示技术中的应用。
4.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。
5.知道半导体的特点，了解半导体技术在生产生活中的应用。
6.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。
7.观察液体的表面张力现象。了解表面张力产生的原因。知道毛细现象。
第1节　固体类型及微观结构
核心素养
物理观念
科学探究
科学思维
1.知道什么是晶体和非晶体、单晶体和多晶体。
2. 知道晶体和非晶体的特点及区分方法。
3.知道单晶体在某些物理性质上具有各向异性。
4.知道晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。
5.知道晶体分子在空间排列上具有周期性。
通过实验来认识单晶体在物理性质上的各向异性。
用晶体的微观结构特点来解释晶体外形的规则性和物理性质的各向异性。
知识点一　晶体和非晶体
[观图助学]
北方的冬天，经常能够看到漫天飞雪的场景，异常壮观。上图为四种常见的雪花图样，它们虽然不尽相同，但它们在形状上有一个共同的特点，你发现了吗？
1.固体的分类
晶体
(1)分类：固体通常可以分为 和 两大类。
(2)实例
①晶体：盐、糖、金、银、铜、铁、锡等。
②非晶体：玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等。
非晶体
2.单晶体与多晶体
(1)晶体可分为 和 两类。
(2)单晶体
①结构特点：具有 的几何形状，外形都是由若干个 围成的_______。
②物理性质：某些物理性质具有 ，有 的熔点。
(3)多晶体
①结构特点：没有规则的几何形状，由大量细微的单晶体 地排列在一起构成的晶体。
②物理性质：物理性质上 ，有 的熔点。
单晶体
多晶体
规则
平面
多面体
各向异性
固定
杂乱无章
各向同性
固定
3.晶体与非晶体的转化
晶体与非晶体在一定的条件下可以 ，如非晶体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；传统的金属晶体经过急冷处理，可制得非晶态金属——金属玻璃。
相互转化
[思考判断]
(1)单晶体具有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点。( )
(2)晶体在物理性质上都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。( )
×
×
√
知识点二　固体的微观结构
[观图助学]
上图为单晶体和非晶体分子在某一平面上的排列示意图，观察它们在不同方向上的排列情况，说出它们有什么不同。
1.微观结构
(1)单晶体：单晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况是 的，所以单晶体在物理性质上表现为各向异性。
(2)非晶体：非晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本 ，所以非晶体在物理性质上表现为各向同性。
2.同素异形体
同种物质微粒在不同的条件下有可能生成不同的晶体，虽然构成这些晶体的物质微粒都相同，但是由于它们的 不同，物理性质也不同。如金刚石、石墨都是由碳原子构成的晶体，但是它们的物理性质有很大差异。
不一样
相同
排列形式
3.晶体具有确定熔点的解释
晶体在熔化成液体的过程中，规则排列的分子之间的距离要增加，分子间的作用力表现为引力，外界提供的热量用来克服分子的引力做功，使 增大，而分子 不变，所以熔化过程中温度不变，吸收的热量只转化成分子势能。
[思考判断]
(1)单晶体的分子(原子、离子)排列是有规律的。( )
(2)非晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本相同。( )
(3)同一种物质只能生成一种晶体。( )
分子势能
平均动能
√
√
×
[问题探究]
在云母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，如图所示，那么你看到的现象及得出的结论是什么？
核心要点
晶体和非晶体的性质
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相同。
[探究归纳]
1.单晶体的特征
(1)具有天然的规则外形，这种规则的外形不是人工造成的。
(2)物理性质各向异性，这是单晶体区别于非晶体和多晶体最重要的特性，是判断单晶体最主要的依据。
(3)具有一定的熔点，单晶体在这一点上和多晶体没有区别。从宏观上区分晶体和非晶体的重要依据是看有无一定的熔点。
2.多晶体和非晶体
(1)多晶体虽无天然规则的几何形状，物理性质各向同性，但组成多晶体的晶粒都有规则的几何形状，每一个晶粒都具有单晶体的特征和物理性质，这是多晶体和非晶体在内部结构上的区别。
(2)多晶体与非晶体在宏观上的区别在于多晶体具有一定的熔点，非晶体则没有。
3.正确理解单晶体的各向异性
(1)在物理性质上，单晶体具有各向异性，而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。
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。
[经典示例]
[例1] 在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针接触其背面一点，蜡熔化的范围如图(a)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(b)所示，则(　　)
A.甲、乙是非晶体，丙是晶体
B.甲、丙是晶体，乙是非晶体
C.甲、丙是非晶体，乙是晶体
D.甲是非晶体，乙是多晶体，丙是单晶体
解析　由题图(a)知，甲、乙的导热性呈各向同性，丙的导热性呈各向异性；由题图(b)知，甲、丙有确定的熔点，乙没有确定的熔点。所以甲、丙是晶体，乙是非晶体。
答案　B
规律总结　判断晶体与非晶体、单晶体与多晶体的方法
(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。
(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。
[针对训练1] (多选)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
解析　固体的外形是否规则可用人工的方法进行处理，所以选项A错误；晶体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，选项B错误；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正确。
答案　CD
[要点归纳]
1.对单晶体各向异性的解释
图为在一个平面上单晶体物质微粒的排列情况。在沿不同方向所画的等长线段AB、AC、AD上物质微粒的数目不同。线段AB上物质微粒较多，线段AD上较少，线段AC上更少.因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起单晶体在不同方向上物理性质的不同。
核心要点
固体的微观结构
2.对同素异形体的解释
同种元素的微粒能够按照不同规则在空间分布形成不同的物质。例如，碳原子如果按图甲那样排列，就成为石墨，而按图乙那样排列，就成为金刚石。
[经典示例]
[例2] (多选)下列说法正确的是(　　)
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.凡具有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；具有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。
答案　ABD
[针对训练2] (多选)下列叙述中正确的是(　　)
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.非晶体没有规则几何形状，也没有确定的熔点
解析　晶体内部微粒排列的空间结构决定着晶体的物理性质是否相同；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，非晶体没有规则的几何形状，也没有确定的熔点，故A、B、D正确。
答案　ABD