2.4 固体 课件-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

2.4固体 学习目标： 1.[物理观念]知道晶体、非晶体、单晶体和多晶体，了解各向异性、各向同性及晶体的微观结构，能解释相关的现象。　 2.[科学思维]掌握单晶体的各向异性，理解晶体的微观结构，能够解决相关的问题。　 3.[科学探究]学会用实验探究晶体与非晶体物理性质的差异，学会认真观察并与他人合作，提高实验技能。　 4.[科学态度与责任]掌握晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别，培养严谨的科学态度，激发探索科学的兴趣。 观察食盐和松香外形，它们的外形各有怎样的特征？再用显微镜观察精盐和松香粉末的外形，两者有什么差别？ 食盐颗粒 松香 食盐颗粒总是呈现立方体形，松香颗粒没有规则的几何形状。 问题思考 3 汉武帝 一、晶体和非晶体 固体可以分为晶体和非晶体两类。 食盐 石英 蔗糖 硫酸铜 硫酸铜晶体 晶体有天然的，规则的几何形状。 非晶体没有规则的形状 松香 沥青 蜂蜡 玻璃 新知探究 常见的晶体有： 石英 云母 硫酸铜 味精 雪花 几种常见的规则外形： 食盐晶体 明矾晶体 石英晶体 雪花晶体 呈立方体形 呈八面体形 具有三角形的图案 中间是一个六棱柱两端呈六棱锥 探究海波和松香熔化时温度的变化规律。 海波(晶体) 松香(非晶体) 晶体有固定的熔点，非晶体没有固定熔点。 二、晶体和非晶体的物理性质 实验：观察玻璃和云母片上石蜡熔化区域的形状 把熔化的石蜡薄薄地涂在薄玻璃片和云母片上，再将烙铁通电烧热，然后用烙铁头分别接触玻璃片和云母片的背面。观察玻璃片和云母片石蜡熔化区域的形状。 汉武帝 现象： 融化了的石蜡在云母片上呈椭圆形，而在玻璃片上呈圆形。 玻璃片 云母片 讨论：你得出了什么结论？ 非晶体玻璃在各个方向上的导热性能相同。 玻璃片 云母晶体在各个方向上的导热性能不同。 云母片 方解石晶体能把光分解为两束光而沿不同的方向折射，形成双折射现象。而玻璃在不同方向上对光的折射作用相同。 晶体方解石在不同方向上光学性质不同，非晶体玻璃在不同方向上光学性质相同。 各向同性与各向异性 各向异性： 有些晶体沿不同方向的导热性或者导电性能不同，有些晶体沿不同方向的光学性质不同。 各向同性： 非晶体的物理性质在各个方向是相同的。 晶体和非晶体的差异主要有哪些？ 讨论 晶体有规则的几何形状； 非晶体则没有规则的几何形状。 晶体的物理性质与方向有关（这种特性叫各向异性） 非晶体的物理性质在各个方向是相同的（这种特性叫各 向同性） 晶体有一定的熔点 非晶体没有一定的熔点 ①外形上： ②物理性质上： ③熔点： 三、晶体的微观结构 人们认为很可能是它们的微观结构不一样。从17世纪到19世纪，陆续出现了一些假说，某一种假说认为各种晶体内部的微粒是按各自的规则排列着的，但是，由于当时检测技术的限制，缺少实验证据，所以，这些想法只能是假说。 为什么晶体的形状和物理性质会与非晶体不同？ 晶体的微观结构 在各种晶体中，原子（或分子、离子）都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性。图2.4-8是食盐晶体中氯离子和钠离子分布的示意图。 到了20世纪初，通过X射线在晶体上衍射的实验，这种假说才得到证实。在20世纪70年代，人们又用电子显微镜观察到了铀、钍原子的像。1982年，人们用扫描隧道显微镜观察到物质表面原子的排列。 晶体的微观结构 而按图2.4-10那样排列，就成为金刚石。 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不同规则在空间分布。例如，碳原子如果按图2.4-9那样排列，就成为石墨 石墨是层状结构，层与层之间距离较大，原子间的作用力比较弱，所以，石墨质地松软，可以用来制作粉状润滑剂；金刚石中碳原子间的作用力很强，所以，金刚石有很大的硬度，可以用来切割玻璃。 原子（或者分子、离子）并不是静止不动的。它们在不停地振动，图中所画的那些点，是它们振动的平衡位置 晶体的微观结构 例如，天然石英是晶体，而熔化以后再凝固的水晶（即石英玻璃）就是非晶体（图2.4-11）。有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体。 同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，也就是说，物质是晶体还是非晶体，并不是绝对的 四、固体特点的微观解释 1、晶体具有规则的几何外形 由于晶体的物质微粒是按照一定的规则在空间中整齐地排列的，表现在外形上具有规则的几何形状，且不同类型的晶体结构，决定了各种晶体的不同外形. 2、解释物理性质的各向异性 在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起晶体的不同方向上物理性质的不同. 3、晶体有固定的熔点 晶体溶化时，吸收的 热量全部用来破坏规则的排列，温度不发生变化。 非晶体熔化时，先变软，然后变成粘滞性很大的液体，温度不断升高。 *说明： （1）、有的同一种物质在不同的条件下可以形成不同的晶体。 （2）、晶体和非晶体并不是绝对的，它们在一定条件下可以相互转化。 例1. （多选）下列说法正确的是( ) A. 单晶体有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点 B. 单晶体中原子（或分子、离子）的排列具有空间周期性 C. 通常金属在各个方向的物理性质都相同，所以金属是非晶体 D. 液晶（后面学习）具有液体的流动性，同时具有晶体的各向 异性特征 BD 课堂练习 例2. （多选）关于晶体和非晶体，下列说法正确的是( ) A. 金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体 B. 晶体的分子（或原子、离子）排列是有规则的 C. 单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点 D. 单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的，非晶体是各向 同性的 BC 课堂练习 例3. 在样本薄片上均匀地涂上一层石蜡，然后用灼热的金属针的针尖点在样本的另一侧面，结果熔化区域的形状如图所示，则( ) A. 样本A 一定是非晶体 B. 样本A 可能是单晶体 C. 样本B 一定是晶体 D. 样本B 不一定是晶体 C 课堂练习     固体可分为晶体和非晶体两大类 总结 晶体和非晶体在外形与物理性质上的差别 外形上:晶体具有规则的几何形状，非晶体则没有规则的几何形状。               多晶体和非晶体都没有规则的几何形状         物理性质上：晶体各向异性，非晶体各向同性。 晶体可分为单晶体和多晶体 多晶体有一定的熔点，非晶体没有一定的熔点。 多晶体和非晶体的一些物理性质都表现为各向同性。 $$