【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 3．1　研究固体的性质

(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．