11.4-11.6 固体、液体和新材料 课件-2022-2023学年高二下学期物理沪科版（2020）选择性必修第三册

第十一章 气体、液体和固体 第四、五、六节 固体、液体和新材料 金山世外普高综合大组 Kimmy 2023年6月1日 选修系列 1 “天宫课堂” 2013年6月20日上午10点，在绕地飞行的“神舟十号”上，航天员王亚平将一个金属圈插入饮用水袋后抽出，金属圈上形成了一个水膜。轻晃金属圈，水膜并未破裂，用饮水袋不断注水，水膜很快“长成”一个晶莹剔透的大水球。 水膜为什么会成为球形？ 2 一、液体−微观结构 固、液、气体 请点击超链接 固体 排列有序，不具备流动性 液体 分子聚集，备流动性 气体 分子无序 宏观的液体就是大量暂时形成的分子集团的组合，这些分子集团杂乱无章地排列着，因而液体在各个方向上的物理性质都相同。 3 一、液体−表面张力 4 F12 F21 M N ① ② 总结实验可得： 液面对边缘有垂直于边缘的吸引力。 垂直于边缘并且有使液体表面收缩的趋势的吸引力称为表面张力。 是“效果力”，本质上是“分子间内的斥力和引力” 一、液体−表面张力 5 气体 表面层 液体 可见，表面张力的根源就是表面层液体分子间的引力。 一、液体−表面张力 6 在表面张力的作用下，液体的表面积趋于最小。相同体积球的表面积最小。 小草上的露珠在表面张力的作用下近似呈球形。 在完全失重的太空舱中，由于没有重力的作用，水膜在表面张力的作用下形成了完美的球形 一、液体−表面张力 7 以上的例子是由于液体表面张力而悬停在液面上 一、液体−表面张力 8 一、液体−浸润现象 9 液体浸润固体 固体 液体 附着层 液体不浸润固体 固体 液体 附着层 F固体对液体吸引力>F内部的吸引力 F固体对液体吸引力<F内部的吸引力 亲水 疏水 一、液体−浸润现象 10 细玻璃管 塑料吸管 通过上述活动，可以发现： 水对玻璃浸润、水对塑料不浸润。 玻璃对水浸润，玻璃对汞不浸润。 浸润液体在细管中上升和不浸润液体在细管中下降的现象叫做毛细现象。内径越小，毛细现象越明显。内径小到足以发生明显毛细现象的管道叫毛细管。 一、液体−毛细现象 11 一、液体−毛细现象 12 二、固体−晶体和非晶体 固体是物质的一种凝聚形态。从结构上说，一般可以把固体分成晶体和非晶体两大类。常见的晶体有食盐、石英、云母等，常见的非晶体有玻璃、松香、橡胶等。 晶体具有规则的几何形状，非晶体则没有。 晶体又分为单晶体和多晶体，整块物体就是一个晶体的叫做单晶体，例如作为半导体工业重要原材料的单晶硅和单晶锗。 若整块物体由大量不规则排列的小晶体组成，就叫做多晶体。 13 14 15 二、固体−晶体和非晶体 另外，许多物理性质上的差异也可以用于区分晶体和非晶体。 16 石蜡在云母片上熔化 石蜡在玻璃片上熔化 这表明云母在各个方向上的导热性能是不一样的；而玻璃在各个方向上的导热性能是相同的。 晶体在不同方向上的物理性质（力学、热学、电学、光学性质等）不同，这种现象称为各向异性。非晶体在不同方向上的物理性质相同，这种现象称为各向同性。 二、固体−晶体和非晶体 组成多晶体的大量小晶体的排列是杂乱无章的，因此多晶体的物理性质在整体上表现为各向同性。 17 食盐的空间点阵 0.56 nm A 晶体各向异性的缘由 B C D 当晶体从外界吸收热量时，微粒的振动加剧，温度升高。当晶体的温度达到熔点时，微粒的剧烈振动会破坏其原有的规则排列，空间点阵瓦解，于是变成液体。(物理描述) 当晶体从外界吸收热量时，化学键断裂，变成离子（液体）。(化学描述) 二、固体−晶体的微观结构 18 相种分子，空间点阵不同 (物理描述) 同种元素存在同素异形体 (化学描述) 石墨晶体 金刚石晶体 0.335 nm 0.155 nm 二、固体−晶体的微观结构 19 石墨烯为基础材料制成的柔性显示屏 二、固体−晶体的微观结构 石墨烯的原子排列 20 液晶显示屏漏液损坏 二、固体−液晶 21 构成液晶的分子为有机分子，大多为棒状，没有外界干扰的情况下趋向分子相互平行排列。 液晶既像液体一样具有流动性和连续性，其分子又保持着固态晶体特有的规则排列方式，在光学上具有各向异性等晶体特有的物理性质。 不加电压时，液晶是透明的；加电压时，液晶不透明，光线不能通过。利用液晶的这一特性可制成各种显示元件。 固态 液晶态 液态 二、固体−液晶 22 二、固体−液晶 在晶状体、肌肉、大脑等人体组织中也有液晶的身影。 23 三、半导体材料 N 型半导体的共价键结构 Si Si Si Si Si Si Si Si P 可自由移动 的电子 Si Si Si Si Si Si Si Si B 可自由移动 的空穴 P型半导体的共价键结构 24 三、半导体材料 PN 结 空间电荷区 P区 N区 在P 区和N 区的交界面附近，形成一个很薄的空间电荷区，这就是所谓的PN 结。