第2章 第1节 固体和固体材料（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册（教科版2019）

第1节　固体和固体材料 课程内容要求 核心素养提炼 1.能区分晶体和非晶体.知道熔点、各向异性、各向同性等概念. 2.知道晶体的微观结构.能解释晶体的熔化等特点. 3.了解液晶、半导体材料和纳米材料及其应用. 1.物理观念：晶体、非晶体、单晶体、多晶体、各向同性、各向异性、液晶. 2.科学思维：用晶体的微观结构解释其特征. 3.科学探究：观察玻璃和云母片导热性能的区别. 4.科学态度与责任：知道新材料的应用在国防、科技等方面的意义. [对应学生用书P20] 1.固体分类 固体可分为晶体、非晶体两类. 2.晶体与非晶体的比较 宏观外形 物理性质 晶体 单晶体 天然具有规则几何形状 (1)有确定的熔点 (2)导热性能、导电性能、光学性质表现为各向异性 多晶体 不具有规则的几何形状 (1)有确定的熔点 (2)导热性能、导电性能、光学性质表现为各向同性 非晶体 不具有规则的几何形状 (1)没有确定的熔点 (2)导电性能、导热性能、光学性质表现为各向同性 [判断]　(对的画“√”，错的画“×”) (1)所有的晶体的物理性质都表现为各向异性.(×) (2)晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体.(×) (3)大粒的食盐被磨成细盐后就变成了非晶体.(×) (4)所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点.(√) 1.晶体的点阵结构：晶体是由分子、原子、离子等微粒组成的，这些微粒的中心在晶体内部的空间形成一个有规则的、周期性排列的结构. 2.各向异性的成因：晶体中不同方向上微粒排列的情况不同，因而在不同的方向上表现出不同的物理性质.同一种物质微粒也可以形成不同的晶体结构，从而表现出不同的物理性质.如都由碳原子构成的石墨和金刚石的微观结构不同，硬度不同. [思考]　地质工作者在野外考察时发现了一种矿石，该矿石具有某种规则的外形.当沿某一方向敲击时，比较容易将其一层层剥离，而沿其他方向敲击则不然，你对该矿石可做出怎样的判断？ 提示　由于该矿石具有规则外形，且不同方向具有不同的力学性质，由此可知该矿石为单晶体. 1.液晶：介于晶体和液体之间的状态的物质.当处于液晶状态时，分子位置有序性丧失，但仍倾向于保持在固体中确定的取向. 2.半导体材料：电阻率为10－5～107 Ω·m，介于金属和绝缘体之间的材料.有些半导体材料的电阻率随温度、光照的微小变化而迅速变化. 3.纳米材料 (1)1 nm＝10－9m. (2)纳米材料是三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围的固体材料. [对应学生用书P21] 探究点一　晶体、非晶体的区分 如图所示，食盐、明矾、天然石英都有天然的、规则的几何形状，它们是晶体还是非晶体？ 提示　晶体 1.单晶体、多晶体及非晶体的区别与联系 (1)异同 (2)联系：在一定条件下，晶体可以转化为非晶体，非晶体也可以转化为晶体. 2.对单晶体各向异性的理解 (1)在物理性质上，单晶体具有各向异性，而非晶体及多晶体则具有各向同性.通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、光的折射性能等. (2)单晶体的各向异性是指单晶体在不同方向上物理性质不同，也就是沿不同方向去测试单晶体的物理性能时测量结果不同. (多选)在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如图①、②、③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④所示.则(　　) A.甲、乙为非晶体，丙是晶体 B.甲、丙为晶体，乙是非晶体 C.甲、丙为非晶体，乙是晶体 D.甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体 BD　[由图①、②、③可知，甲、乙各向同性，丙各向异性.由图④可知，甲、丙有确定熔点，乙无确定熔点，所以甲、丙为晶体，乙为非晶体，其中甲为多晶体，丙为单晶体.] [训练1]　(多选)北京奥运会的国家游泳中心——水立方，其场馆建筑像一个透明的水蓝色的“冰块”，透过它可将游泳池中心内部设施尽收眼底.这种独特的感觉就源于建筑外墙采用了一种叫作ETFE(四氟乙烯和乙烯的共聚物)的膜材料.这种膜材料属于非晶体，那么它具有的特性是(　　) A.在物理性质上具有各向同性 B.在物理性质上具有各向异性 C.具有固定的熔点 D.没有固定的熔点 AD　[非晶体在物理性质上是各向同性的，故A正确；非晶体没有固定的熔点，故D正确.] 探究点二　晶体性质的微观解释 如图所示，石墨和金刚石都是由碳原子组成的，为什么它们的硬度不同？ 　 石墨的微观结构　 金刚石的微观结构 提示　因为原子排列方式不同. 1.对晶体具有确定熔点的解释 给晶体加热到一定温度时，一部分微粒有足够的动能，克服微粒间作用力，离开平衡位置，使规则的排列被破坏，晶体开始熔化.因为熔化时晶体吸收的热量全部用来破坏规则的排列，所以