第二章 1 1.固体和固体材料-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（教科版）

1．固体和固体材料 【核心素养目标】 物理观念 知道晶体、非晶体、单晶体和多晶体；知道晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别，知道液晶的特点和应用，了解半导体材料和纳米材料。 科学思维 学会用晶体的微观结构特点来解释晶体外形的规律性和物理性质的各向异性。 一、晶体和非晶体 1．固体可分为晶体和非晶体两类。金刚石、云母、明矾、雪花等具有规则的几何形状，是晶体，玻璃、松香等不具有规则的几何形状，是非晶体。 2．各向同性与各向异性 有些晶体的一些物理性质与方向有关，叫作各向异性。非晶体沿各个方向的物理性质都是相同的，叫作各向同性。 3．单晶体和多晶体 (1)单晶体：天然具有规则几何形状且各向异性的晶体称为单晶体。 (2)多晶体：由许多晶粒构成的晶体称为多晶体。 二、晶体的微观结构 1．点阵结构：晶体的分子、原子、离子在空间上有规则性、周期性排列的结构。 2．各向异性的微观解释：同一种物质微粒不同方向上排列的情况不同，因此在不同方向上会表现出不同的物理性质，也可形成不同的晶体结构，从而表现出不同的物理性质。 三、液晶 1．定义：既有液体的易流动性又有部分晶体的各向异性的物质称为液态晶体，简称液晶。 2．特点：液晶分子的排列会因温度、压强、摩擦、电磁作用、容器表面的差异等外界条件的微小变动而发生变化，由此引起液晶光学性质的改变。 四、半导体材料 1．半导体材料：电阻率介于金属和绝缘体之间的材料。 2．半导体材料的性质：在光、热、磁、电等作用下引起相应的物理效应和现象。 3．应用：热敏电阻、光敏电阻、光电池、可控硅、高压硅堆、半导体激光器等。 五、纳米材料 1．纳米：长度单位，1 nm＝10－9 m。 2．纳米材料：三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围的固体材料。 1．判断正误 (1)没有固定熔点的固体一定是非晶体。(　　 ) 学生用书↓第22页 (2)所有晶体都具有天然规则的几何外形。(　　 ) (3)具有各向同性的固体一定是非晶体。(　　 ) (4)晶体的各向异性是指在每一种物理性质上都表现为各向异性。(　　 ) (5)有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体。(　　 ) (6)金刚石是晶体，石墨是非晶体。(　　 ) (7)液晶的各向异性是有条件的，只有达到这一条件时才表现出各向异性。(　　) (8)液晶是液体和晶体共存的混合物。(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√(6)×　(7)√　(8)× 2．链接实景 如图所示，冬天到了，各种不同的雪花争奇斗艳，精彩纷呈，雪花是不是晶体？晶体的特点是什么？如果温度高，雪花很快就会化成水，水是不是晶体，为什么？ 提示：雪花规则的几何外形是天然形成的，是晶体。具有天然的几何外形是晶体的特点。当雪化成水后，具有流动性，其几何形状不再固定，不是晶体。 知识点一　晶体和非晶体 把熔化了的蜂蜡薄薄地涂在薄玻璃片上，把一支缝衣针烧热，然后用针尖接触蜂蜡层的背面，不要移动，观察蜂蜡熔化区域的形状(如图甲所示)。把玻璃片换成单层云母片，再做以上实验(如图乙所示)。在玻璃片上和云母片上，蜂蜡熔化区域形状的不同说明了什么？ 提示：玻璃的导热性表现为各向同性，因此各个方向上导热均匀，蜂蜡熔化区域形状为圆形；在云母片上，蜂蜡熔化区域为椭圆形，说明云母片在不同方向上导热性能不同，表现为各向异性，所以云母片为单晶体。 1．单晶体、多晶体和非晶体的区别 分类 宏观外形 物理性质 非晶体 没有天然规则的形状 ①没有固定的熔点 ②物理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物理性质表现为各向异性 多晶体 没有天然规则的形状 ①有确定的熔点 ②物理性质表现为各向同性 在一定条件下，晶体可转化为非晶体，非晶体也可转化为晶体 2．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。 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，也就是沿不同方向去测试单晶体的物理性质时，测试结果不同。 学生用书↓第23页 (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，举例如下： ①云母、石膏晶体在导热性上表现出显著的各向异性——沿不同方向传热的快慢不同。 ②方铅矿石晶体在导电性上表现出显著的各向异性——沿不同方向电阻率不同。 ③立方体形的铜晶体在弹性上表现出显著的各向异性——沿不同方向的弹性不同。 ④方解石晶体在光的折射性能上表现出各向异性——沿不同方向的折射率不同。 (2022·山东德州调研)在甲、乙、丙三种固体薄片上薄薄地涂上石蜡，用烧热的针尖分别接触它们的背面，石蜡熔化区域的形状如图1所示；另外甲、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2所示，则下列说法可能正确的是(　　)