(共36张PPT)
【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 3．2 研究液体的表面性质
3．2 研究液体的表面性质
课标定位
学习目标：1.通过实验，观察液体的表面张力现象．
2．解释表面张力产生的原因．
3．了解浸润与不浸润现象，并探究毛细现象产生的原因．
重点难点：表面张力产生的原因，用表面张力解释生活中的现象．
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
3.2
研究液体的表面性质
课前自主学案
课前自主学案
一、探究液体表面张力现象
液体的表面就像紧绷着的________，它有着一种______的趋势．使液体表面具有收缩趋势的力叫做表面张力．
橡皮膜
收缩
1．液体跟气体接触的表面存在着一个薄层，叫做________．图3－2－1是液体表面层附近分子的大致分布情况．表面层的分子要比液体内部稀疏些，即分子间距要比在液体内部的大一些，因此表面层分子相互吸引．
液体表面层附近的分子分布
图3－2－1
表面层
2．如图3－2－2所示，在液体内部，液体分子所受的分子力是平衡的．而在表面层里，液体分子所受的分子力是不平衡的，来自液体内部分子的引力要______来自液体表面附近空气分子的引力，因此它们有着进入__________的趋势，致使液体表面像一张绷紧的膜．这就是液体表面有收缩趋势的微观本质．
液体表面张力的成因
图3－2－2
大于
液体内部
思考感悟
清晨起来，如果你到开满鲜花的公园散步，会发现花蕊上沾满了露珠，煞是好看．可你想过没有，花蕊上的小水珠为什么呈球形呢？
图3－2－3
提示：液体表面由于表面张力而具有一种收缩的趋势，正是这种收缩的趋势使小水珠变为球形．
三、浸润和不浸润
1．一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上，这种现象叫做______；一种液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面，这种现象叫做_______．
2．一种液体是否浸润某种固体与____________的性质都有关系．例如，水银_______玻璃，但水银______铅．
浸润
不浸润
这两种物质
不浸润
浸润
3．浸润和不浸润也是________作用的表现．当液体与固体接触时，接触的位置形成一个液体薄层，叫做________．
四、毛细现象
1．浸润液体在细管里______的现象和不浸润液体在细管里______的现象，称为毛细现象．
2．实验和理论分析都表明，对于一定的液体和一定材质的管壁，管的内径______，液体所能达到的高度越高．
分子力
附着层
上升
下降
越细
核心要点突破
一、液体表面张力的理解
1．液体的表面层和表面张力的形成
(1)表面层：液体跟气体接触表面存在一个薄层，即表面层．
(2)分子分布特点：由于蒸发现象，液体表面分子分布比内部分子稀疏．
(3)分子力特点：液体内部分子间引力、斥力基本上相等，而液体表面层分子之间距离较大，分子力表现为引力．
(4)表面特性：表面层分子之间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的膜．
(5)表面张力的方向：表面张力的方向和液面相切，垂直于液面上的各条分界线．如图3－2－4所示．
图3－2－4
2．表面张力及其作用
(1)表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小．而在体积相同的条件下，球形的表面积最小．
如吹出的肥皂泡呈球形，滴在洁净玻璃板上的水银滴呈球形．但由于受重力的影响，往往呈扁球形，在失重条件下才呈球形．
(2)表面张力的形成原因是表面层(液体跟空气接触的一个薄层)中分子间距离大，分子间的相互作用表现为引力．
(3)表面张力的大小除了跟边界线长度有关外，还跟液体的种类、温度有关．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1.液体表面具有收缩的趋势，其原因是( )
A．由于液面分子间距离小于液体内部分子间的距离．因此液面分子间表面斥力较强，而使液体表面有收缩的趋势
B．由于液体表面分子间的距离大于液体内部分子间的距离，因此液体表面分子间相互作用的引力较强，而使液体表面有收缩的趋势
C．由于与液面接触的气体的分子对液体表面的分子的吸引力，使液体表面有收缩的趋势
D．液体可以流动，因而使液体表面有收缩的趋势
解析：选B.液体表面收缩是因为表面层内液体分子间的距离大于液体内部分子间的距离，分子力表现为引力，使表面收缩，故B正确．
二、浸润与不浸润的形成
1．附着层
液体和固体接触时，附着层的液体分子除受液体内部的分子吸引外，还受到固体分子的吸引．
2．浸润的成因
当固体分子吸引力大于液体内部分子力时，附着层内液体分子比液体内部分子稠密，附着层中分子之间表现为斥力．具有扩张的趋势，这时表现为液体浸润固体．
3．不浸润的成因
当固体分子吸引力小于液体内部分子力时，附着层内液体分子比液体内部分子稀疏，附着层中分子之间表现为引力．具有收缩的趋势，这时表现为液体不浸润固体．
特别提醒：同一种物体，对有些液体浸润，对有些液体不浸润．同一种液体，对一些固体是浸润的，对另一些固体是不浸润的．例如：水能浸润玻璃，但不能浸润石蜡；水银不能浸润玻璃但能浸润铅．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2.玻璃上不附着水银，产生这种不浸润的原因是
( )
A．水银具有流动性
B．玻璃表面光滑
C．水银与玻璃接触时，附着层里的水银受到玻璃分子的引力较弱
D．水银与玻璃接触时，附着层里的分子比水银内部稀疏
解析：选CD.水银不浸润玻璃是因为附着层里的水银分子受到的玻璃分子的引力较弱，附着层里的分子比水银内部稀疏，附着层表面有收缩趋势．
三、毛细现象产生的作用
1．现象：浸润液体在毛细管里上升后，形成凹月面，不浸润液体在毛细管里下降后形成凸月面．
2．因素：毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关，毛细管内径越小，高度差越大．
3．成因：(1)浸润液体与毛细管内壁接触时，液体表面发生弯曲，呈凹形，表面张力的收缩作用总是力图使凹形表面的面积缩小，对表面下的液体产生向上的提拉作用，管内液面上升，直到表面张力向上的提拉作用与管内升高的液柱所受的重力达到平衡时，管内液体停止上升，稳定在一定的高度．
(2)不浸润液体则与以上相反．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
3.用干净的玻璃毛细管做毛细现象的实验时，可以看到( )
A．毛细管插入水中，管越细，管内水面越高，管越粗，管内水面越低
B．毛细管插入水银中，管越细，管内水银面越高
C．毛细管插入跟它浸润的液体中时,管内液面上升，插入跟它不浸润的液体中时，管内液面降低
D．毛细管插入跟它不浸润的液体中时，管内液面上升，插入跟它浸润的液体中时，管内液面下降
解析：选AC.水浸润玻璃，附着层内分子之间表现为斥力，附着层扩张，液面上升，且管越细，液面上升越高，水银不浸润玻璃，附着层内分子之间表现引力，附着层收缩，毛细管中液面下降，故A、C正确．
下列说法正确的是( )
A．表面张力就是分子力
B．水面托起缝衣针表明表面张力与缝衣针的重力相平衡
C．表面张力的大小跟液面上分界线的长短有关
D．液体表面好像张紧的橡皮膜具有收缩趋势
课堂互动讲练
对表面张力现象的分析
例1
【精讲精析】 表面张力是液体表面层内分子引力的宏观表现，不能说表面张力就是分子力．故A选项错误；在水面上静止是液膜对其弹力与重力平衡，B选项错误；表面张力的大小与液面上分界线的长短有关，且表面张力有使液面收缩的趋势，因此C、D选项正确．
【答案】 CD
【方法总结】 要正确区分表面张力和液膜弹力，结合平衡条件，求解液面上的平衡问题；要熟悉表面张力的大小和特点并能解释一些现象．
以下各种说法中正确的是( )
A．因为水银滴在玻璃板上将成椭球状，所以说水银是一种不浸润液体
B．液体对固体是否发生浸润现象，是由液体和固体两者的性质共同决定的
浸润、不浸润现象分析
例2
C．在人造卫星中，由于一切物体都处于完全失重状态，所以一个固定着的容器中装有浸润其器壁的液体时，必须用盖子盖紧，否则容器中的液体一定会沿器壁流散
D．当A液体和B固体接触时，发生浸润现象还是发生不浸润现象，关键取决于B固体分子对附着层A液体分子的吸引力比液体内的分子对附着层分子吸引力大些还是小些
【精讲精析】 水银不浸润玻璃，但可能浸润其他固体，所以A错，B正确．在处于完全失重状态的人造卫星上，如果液体浸润其器壁，液体和器壁的附着层就会扩张，沿着器壁流散，故必须盖紧，C正确．D选项正确说明了发生浸润和不浸润现象的微观原理，故选B、C、D.
【答案】 BCD
【方法总结】 某种液体是否为浸润液体，并不完全取决于自身,而是由液体和固体的性质共同决定，因此，不要由某一特例就确定是浸润或不浸润．
水对玻璃是浸润液体，而水银对玻璃是不浸润液体，它们在毛细管中将产生上升或下降的现象，现把不同粗细的三根毛细管插入水和水银中，如图3－2－5所示，正确的现象应是( )
图3－2－5
毛细现象的分析
例3
【思路点拨】 根据毛细现象的影响因素及形成原因分析．
【自主解答】 浸润液体在细管中上升或不浸润液体在细管中下降的现象为毛细现象，管子越细，现象越明显，A、D对，B、C错．
【答案】 AD
变式训练 在水中浸入两个同样细的毛细管，一个是直的，另一个是弯的，如图3－2－6所示，水在直管中上升的高度比在弯管中的最高点还要高，那么弯管中的水将( )
图3－2－6
A．不断地流出
B．不会流出
C．不一定会流出
D．无法判断会不会流出
解析：选B.因为水滴从弯管口N处落下之前，弯管口的水面在重力作用下要向下凸出，这时表面张力的合力竖直向上，使水不能流出，选项B正确．(共16张PPT)
【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 第3章本章优化总结
本章优化总结
专题归纳整合
章末综合检测
第3章
知识网络构建
知识网络构建
固体、液体与新材料
固体、液体与新材料
固体、液体与新材料
专题归纳整合
晶体、非晶体的判断
1．晶体、多晶体、非晶体的异同
(1)单晶体和非晶体的区别
比较项目 单晶体 非晶体
外形 有确定的几何形状 没有确定的几何形状
物理性质 各向异性 各向同性
熔点 有一定的熔化温度 无一定的熔化温度
典型物质 单晶硅、单晶锗 玻璃、蜂蜡、松香
(2)单晶体和多晶体的异同
比较项目 单晶体 多晶体
结构 整个物体就是一个晶体 由许多细小的晶体(单晶体)杂乱组合而成
外形 有确定的几何形状 没有确定的几何形状
物理性质 各向异性 各向同性
熔点 有一定熔化温度 有一定熔化温度
2.晶体、非晶体的几点注意
(1)利用有无固定熔点判断晶体、非晶体，利用各向同性或各向异性判断出单晶体．
(2)从能量转化的观点理解晶体的熔化热和凝固热．
(3)晶体具有各向异性的特性,仅是指某些物理性质，并不是所有物理性质都是各向异性的．例如，立方体铜晶体的弹性是各向异性，但它的导热性和导电性却是各向同性的．
(4)同一物质既可以是晶体，又可以是非晶体，如天然的石英是晶体，熔融过的石英(石英玻璃)是非晶体．
(5)非晶体的结构是不稳定的，在适当条件下要向晶体转化，如把晶体硫加热熔化，并使其温度超过300 ℃，然后倒人冷水中急剧冷却，硫就会变成柔软的非晶体，但经过一段时间后，非晶体的硫又变成晶体了．
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
例1
【精讲精析】 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，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．答案为C.
【答案】 C
1．表面张力是液体表面层各个部分之间相互作用的吸引力．它是由于表面层内分子之间的引力产生的，表面张力使液体表面具有收缩的趋势．
2．浸润、不浸润现象和液体、固体都有关系，是由附着层的分子分布性质决定的．
3．毛细现象是表面张力、浸润和不浸润共同作用的结果．若液体浸润毛细管管壁，则附着层有扩张的趋势，毛细管中液面上升，反之，下降．
液体表面张力及其作用
下面说法正确的是( )
A．鸭子从池塘中出来，羽毛并不湿——毛细现象
B．细玻璃棒尖端放在火焰上烧熔后尖端变成球形——表面张力
C．粉笔能吸干纸上的墨水——浸润现象
D．布做的雨伞，虽然纱线间有空隙，却不漏雨水——毛细现象
例2
【精讲精析】 A是不浸润现象，B是表面张力，C是毛细现象，D是不浸润现象．答案为B.
【答案】 B(共30张PPT)
【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 3．1 研究固体的性质
3．1 研究固体的性质
课标定位
学习目标：1.知道什么是晶体，什么是非晶体．
2．知道晶体和非晶体在外形和物理性质上的区别．
3．理解晶体微观结构不同是形成宏观差异的原因．
重点难点：理解晶体的各向异性，用微观结构理论解释晶体的特性．
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
3.1
研究固体的性质
课前自主学案
课前自主学案
一、怎样区分晶体和非晶体
1．固体可以分为______和________两类．石英、云母、明矾、食盐、味精、蔗糖等是______；玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是________．
晶体
非晶体
晶体
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；我们在初中已经学过，晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点；有些晶体沿不同方向的导热或导电性能不同，有些晶体沿不同方向的光学性质不同．这类现象称为__________．非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，这叫做__________．
各向异性
各向同性
思考感悟
1．所有的晶体都具有各向异性吗？
提示：不是，多晶体具有各向同性．
二、固体性质的微观解释
1．1982年，扫描隧道显微镜的问世，使人类第一次观察到原子在物质表面的排列状况．在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是按照___________排列的，具有空间上的_______．
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__________在空间分布.如碳原子如果按图3－1－1甲那样排列，就成为_____，而按图乙那样排列，就成为_________．
各自的规则
周期性
不同规则
石墨
金刚石
甲 乙
图3－1－1
思考感悟
2．家庭、学校或机关的门常用“碰锁”，然而，这种锁使用一段时间后，锁舌就会变涩而不易被碰入造成关门困难．这时，你可用铅笔芯在锁舌上摩擦几下，“碰锁”便开关自如，并且可以持续几个月之久．请你动手试一试，并回答其中的道理．
提示：石墨由于具有层状结构，层与层之间结合不紧密，故层与层之间易脱落，能起到润滑作用．
核心要点突破
一、单晶体、多晶体、非晶体的比较
分类
比较 晶体 非晶体
单晶体 多晶体
外形 规则 不规则 不规则
熔点 确定 不确定
物理性质 各向异性 通常各向同性 各向同性
原子排列 有规则 每个晶体的
排列无规则 无规则
分类
比较 晶体 非晶体
单晶体 多晶体
形成
与转化 有的物质在不同条件下能够形成不同的晶体，同一物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，有些非晶体，在一定条件下也可转化为晶体
典型物质 石英、云母、食盐、硫酸铜 玻璃、蜂蜡、松香
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1.如果某个固体在某一物理性质上表现出各向同性，那么下述结论中正确的是( )
A．它一定不是单晶体 B．它一定是多晶体
C．它一定是非晶体 D．它不一定是非晶体
解析：选D.多晶体和非晶体都表现出各向同性，单晶体也只是在某些物理性质上表现出各向异性，应选D.
二、用晶体微观结构理论解释晶体的特性
1．各向异性的微观理解
如图3－1－2所示是一平面上晶体物质微粒的排列情况，从图中可以看出，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．正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起晶体在不同方向上物理性质不同．
图3－1－2
2．对熔点的解释
给晶体加热到一定温度时，一部分微粒有足够的动能，克服微粒间的作用力，离开平衡位置，使规则的排列被破坏，晶体开始熔化，熔化时晶体吸收的热量全部用来破坏规则的排列，温度不发生变化．
3．有的物质有几种晶体，这是由于它们的物质微粒能够形成不同的晶体结构，例如碳原子按不同的结构排列可形成石墨和金刚石，二者在物理性质上有很大不同，白磷和红磷的化学成分相同，但白磷具有立方体结构,而红磷具有与石墨一样的层状结构．
特别提醒：(1)多晶体是由许多杂乱无章地排列着的单晶体组成的．平常见到的金属材料是多晶体．把纯铁做成的样品放在显微镜下观察，可以看到它是由许许多多晶粒组成的．
(2)每个晶粒都是单晶体，具有各向异性的物理性质和规则的几何形状，因为晶粒在多晶体里杂乱无章地排列着，所以多晶体没有规则的几何形状，也不显示各向异性．它是各向同性的，但是有确定的熔点．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2.晶体不同于非晶体，它具有规则的几何外形，在不同方向上物理性质不同，而且具有一定的熔点，下列哪些说法可以用来解释晶体的上述特性( )
A．组成晶体的物质微粒，在空间按一定的规律排成整齐的行列，构成特定的空间点阵
B．晶体在不同方向上物理性质不同，是由于不同方向上微粒数目不同，微粒间距离不相同
C．晶体在不同方向上物理性质不同，是由于不同方向上的物质微粒的性质不同
D．晶体在熔化时吸收热量，全部用来瓦解晶体的空间点阵，转化为分子间势能；因此，晶体在熔化过程中保持一定的温度不变；只有空间点阵完全被瓦解，晶体完全变为液体后，继续加热，温度才会升高
解析：选ABD.晶体有规则的几何外形是因为微粒按一定规律排列，呈现各向异性是因为不同方向上微粒数目不同，有固定熔点是因为其熔化时先要破坏点阵结构，之后温度才升高．综上所述，A、B、D正确．
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
课堂互动讲练
晶体和非晶体的区别
例1
【精讲精析】 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
【方法总结】 晶体与非晶体的区别主要表现在有无确定的熔点上，而不能靠是否有规则几何形状辨别．因为虽然单晶体有规则几何外形，但多晶体与非晶体一样都没有规则的几何外形．
变式训练1 (2011年高考福建理综卷)如图3－1－3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3－1－3
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
解析：选B.晶体有固定的熔点，非晶体无固定的熔点，在熔化过程中，是固液共存的，故B正确．
如图3－1－4所示为食盐晶体结构示意图，食盐的晶体是由钠离子(图中○)和氯离子(图中●)组成的，这两种离子在空间中三个互相
晶体微观结构的理解
例2
图3－1－4
垂直的方向上，都是等距离地交错排列的．已知食盐的摩尔质量是58.5 g/mol，食盐的密度是2.2 g/cm3，阿伏伽德罗常量为6.0×1023mol－1，试估算食盐晶体中两个最近的钠离子中心间的距离．
【答案】 4×10－10m
变式训练2 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．石墨的硬度比金刚石的差得多，是由于它们的晶格结构不同
解析：选C.晶体内部微粒排列的空间结构决定着晶体的物理性质；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．(共31张PPT)
【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 3．3 液晶与显示器和3．4 半导体材料和纳米材料
3．3 液晶与显示器
3．4 半导体材料和纳米材料
课标定位
学习目标：1.了解液晶的微观结构，知道液晶的主要性质及其应用．
2．知道什么是半导体，半导体的导电性与哪些物理因素有关及晶体二极管单向导电性的微观本质．
3．初步了解纳米、纳米技术、纳米材料的概念及纳米材料的种类和特性以及应用．
重点难点：1.液晶的微观结构及其性质．
2．晶体二极管单向导电性的微观解释．
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
3.4
半导体材料和纳米材料
课前自主学案
课前自主学案
一、液晶的微观结构
1．通常，人们把介于______和______之间的中间态叫做液晶态，把处于液晶态的物质叫做液晶．
2．液晶既像液体那样具有_________，又像晶体那样具有___________．
3．不是所有物质都具有液晶态．通常棒状分子、 _____分子和_______分子的物质容易具有液晶态．
晶体
液体
流动性
各向异性
碟状
平板状
二、液晶的奇特效应
1．液晶具有两个熔点
将液晶加热，达到第一个熔点时，会变得________ ______，但达到第二个熔点时，又变得______了．
2．液晶的奇特效应
(1)有的液晶具有电光效应．一般情况下，分子呈有序排列，这种液晶看上去非常______,加上电场后，分子排列被扰乱，透射光或反射光的强度和方向都发生了变化，液晶就变得______了．去掉电场后，液晶又会呈透明状态．
完全不
透明
透明
透明
混浊
(2)有的液晶具有温度效应，在不同温度下能显示出不同的______，当温度逐渐升高时，这种液晶会按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序改变颜色；当温度降低时，又按__________改变颜色．
(3)有的液晶具有压电效应，当对这种液晶施加压力或撞击时，其两端会产生_______．
(4)有的液晶具有化学效应．
(5)有的液晶具有辐射效应．
颜色
相反顺序
电压
三、液晶的广泛应用
1．利用液晶的电光效应,可以制成____________．
2．利用液晶的______效应，可以探测温度．
四、半导体材料
1．半导体就是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质，如硅、锗、砷化镓等,半导体的导电性能会随着一些物理因素的改变而改变,具有______特性、 ______特性和掺杂特性．
液晶显示器
温度
热敏
光敏
2．往单晶体硅中掺入少量的五价元素磷(或砷)，这些磷原子就会取代少数硅原子与周围的四个硅原子结合．这样，就多出了一个电子，成为自由电子，以自由电子参与的导电叫做半导体的__________，经掺杂后形成电子导电的半导体叫做n型半导体．
如果在硅中掺入的是三价元素硼(或铟)，那就会缺少一个电子，多出一个带正电的空穴，以______参与的导电叫半导体的空穴导电，经掺杂后形成空穴导电的半导体叫p型半导体．
电子导电
空穴
3．人们利用氧化、刻蚀、扩散等方法，把一个电子电路的所有元件按电路连接要求制作成一小块半导体硅片，这就是__________，也称芯片．
五、纳米材料
1．纳米是一个长度单位，1 nm＝_______m.纳米技术是指在纳米尺度(0.1～100 nm)上制造材料和器件的技术，实际上是______________而制造具有新分子结构的技术．
集成电路
10－9
重新排列原子
纳米材料的制备和研究则是纳米科学技术的基础，纳米材料有纳米金属材料、纳米磁性材料、纳米陶瓷材料、纳米医用材料等多种．
2．纳米材料具有许多奇特的效应．主要有：量子尺寸效应、小尺寸效应，表面和界面效应，宏观量子隧道效应．
纳米材料的奇特效应使纳米材料表现出不同于传统材料的良好性能.所以在各个领域内应用前景广阔．
核心要点突破
一、液晶的微观结构及特点
1．液晶态的分子排列
液晶分子既保持排列有序性(保持各向异性)，又可以自由移动，位置无序，因此也保持了流动性．即从某个方向上看液晶分子的排列比较整齐；但是从另一个方向看，液晶分子的排列是杂乱无章的，如某一种物质的固态、液晶态和液态的分
子排列如图3－3－1所示．我们看到，当该物质处于固态时，其分子排列相当整齐；当处于液态时，其分子排列较凌乱；液晶态则介于其间，其分子排列较松散(因此液晶具有流动性)，但又排列得有一定取向(因此液晶具有各向异性)．
固态、液晶态以及液态的分子排列示意图
图3－3－1
2．液晶的特点
液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体．
3．液晶的光学性质对外界条件的变化反应灵敏
液晶分子的排列是不稳定的，外界条件和微小变动都会引起液晶分子排列的变化，因而改变液晶的某些性质，例如温度、压力、摩擦、电磁作用、容器表面的差异等，都可以改变液晶的光学性质．
如计算器的显示屏，外加电压使液晶由透明状态变为混浊状态．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1.关于液晶的分子排列，下列说法正确的是( )
A．液晶分子在特定方向排列整齐
B．液晶分子的排列不稳定，外界条件的微小变动都会引起液晶分子排列的变化
C．液晶分子的排列整齐而且稳定
D．液晶的物理性质稳定
解析：选AB.液晶分子的排列是不稳定的，外界条件的微小变动都会引起液晶分子排列的变化，从而改变其某些性质，例如：温度、压力、摩擦、电磁作用、容器表面的差异性等，都可以改变液晶的光学性质，即物理性质，故A、B正确．
二、二极管单向导电性的原因
将n型半导体和p型半导体紧密接触，在接触面上会形成一个pn结．这样，便可组成一个晶体二极管．当对晶体二极管加上正向电压时，即把p型半导体接电源正极，n型半导体接电源负极时，n型半导体的电子受电场力而越过pn结，形成电流，二极管导通(图3－3－2甲)．当对晶体二极管加上反向电压时，电子在电场力作用下很难越过pn结，因而几乎没有电流产生，二极管截止(图3－3－2乙)．这就是晶体二极管具有单向导电性的微观机理．
晶体二极管单向导电性的微观机理
图3－3－2
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2.下列对晶体二极管单向导电性解释正确的是( )
A．由于用作半导体材料的硅是一种单晶体，而单晶体具有各向异性，所以晶体二极管具有单向导电性
B．由于在硅中掺入了少量的磷(或砷)，使物质的组成发生变化所致
C．由于硅中掺入三价元素硼后，缺少一个电子，多出一个带正电的空穴，而空穴不能自由移动，所以只靠电子定向移动导电，因此具有单向导电性
D．由于晶体二极管由pn结组成，加正向电压时，n型半导体的电子受电场力作用而越过pn结，形成电流，二极管导通；当加反向电压时，电子在电场力作用下很难越过pn结，因此表现出单向导电性
解析：选D.晶体二极管的单向导电性是由半导体中导电粒子能否在电场力作用下顺利通过pn结所决定的．
关于液晶，下列说法中正确的是( )
A．液晶是一种晶体
B．液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性
C．液晶的光学性质随温度的变化而变化
D．液晶的光学性质随外加电压的变化而变化
课堂互动讲练
对液晶的认识
例1
【精讲精析】 液晶的微观结构介于晶体和液体之间，虽然液晶分子在特定方向排列比较整齐，具有各向异性，但分子的排列是不稳定的，选项A、B错误．
外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化，从而改变液晶的某些性质．温度、压力、外加电压等因素变化时,都会改变液晶的光学性质，选项C、D正确．
【答案】 CD
【方法总结】 液晶分子的排列是不稳定的，外界条件(如温度、电场等)的微小变化都会引起液晶分子排列的变化，因而改变液晶的某些性质，例如温度、压力、摩擦、电磁作用、容器表面的差异等，都可以改变液晶的光学性质．
下面关于半导体的导电情况的说法正确的有( )
A．纯净的半导体像绝缘体一样不导电
B．半导体材料在导电性能上具有热敏特性、光敏特性和掺杂特性
C．依靠电子导电的半导体叫p型半导体
D．依靠空穴导电的半导体叫n型半导体
对半导体材料的认识
例2
【精讲精析】 纯净的半导体在极低的温度下是不导电的，但在较高的温度下，半导体的导电性能却大大提高，这个特性叫半导体的热敏特性，同样，在光照、掺杂等措施下，半导体的导电性能均得到大幅度提高，这分别称作光敏特性和掺杂特性，依靠电子导电的是n型半导体，依靠空穴导电的是p型半导体，所以只有B选项对．
【答案】 B
【方法总结】 掌握半导体材料的导电特点及影响半导体导电性能的因素是分析认识半导体性质的关键．
下列选项中是指纳米材料的小尺寸效应的是( )
A．纳米材料活性极高，极不稳定，很容易与其他原子结合
B．温度若低于某一临界温度，材料微观粒子的运动速度基本上与温度无关
C．当材料超细微粒的尺寸与光波波长相当或更小时，将由超导状态变为正常物态
D．银的超细微粒在温度为1 K时，会由导体变为绝缘体
对纳米材料效应的认识
例3
【思路点拨】 根据纳米材料的常见效应分析判断．
【自主解答】 A是纳米材料的表面和界面效应；B是纳米材料的宏观量子隧道效应；D是纳米材料的量子尺寸效应．
【答案】 C
变式训练 纳米材料的奇特效应使纳米材料表现出不同于传统材料的良好性能，以下关于纳米材料的性能的说法中正确的是( )
A．在力学性能方面，纳米材料具有高强、高硬和良好的塑性
B．在热学性能方面，纳米超细微粒的熔点比常规粉体低得多
C．在电学性能方面，纳米金属在低温时会呈现超导电性
D．在化学性能方面，纳米材料化学活性低，因此化学稳定性强
解析：选AB.在电学性能方面，纳米材料在低温会呈现电绝缘性；而在化学性能方面，纳米材料具有相当高的化学活性，故选项C、D错误．
