2.5-2.6 晶体 新材料 课件-2024-2025学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第三册

第五节 晶体 第六节 新材料 第二章　气体、液体和固体 一、晶体与非晶体 晶体 石英 云母 明矾 非晶体 玻璃 松香 橡胶 蜂蜡 有确定的熔点 没有确定的熔点 食盐 外形特点 单晶体：原子、分子、离子周期性排列组成，具有规则外形。 食盐 明矾 石英 多晶体：有许多小单晶微粒杂乱地组成的，没有规则外形。 例如：金属、岩石 非晶体：无固定形状 3 实验1 云母 现象：出现椭圆形 解释：云母晶体在不同方向的导热性能不同。 玻璃 现象：出现圆形 解释：非晶体玻璃的导热性能是各向相同。 实验2 各向性质 单晶体：沿各个方向的物理性质不同，各向异性 非晶体：沿各个方向的物理性质相同，各向同性 多晶体：许多单晶杂乱无章组合而成 物理性质有：力学性质（硬度、理解面）、热学性质（导热性、热膨胀性）、电学性质（导电性、压电性）、光学性质（折射率不同、偏光性）。 思考：某固体，其各向导热性性能相同，所以该物体一定是非晶体，是否正确？ 不正确，有可能是多晶体 ，各向同性 熔点：晶体加热熔化时有固定不变的温度。 是否具有确定的熔点是区分晶体和非晶体的标准 思考：晶体与非晶体的主要区分是什么？ 晶体 非晶体 同种物质的不同状态 同种物质 融化、凝固 晶体 石英 非晶体 石英玻璃 有的晶体与非晶体，在一定条件下，还可以相互转化。 二、晶体的微观结构 晶体外形的规则性 物理性质的各向异性 分子规则排列 1912年劳埃用X射线证实 单晶体：原子、分子、离子周期性排列组成，具有规则外形。 用空间点阵来描述晶体的微观结构。 思考：分子热运动和晶体内部粒子的 规律排列相矛盾？ 微粒在平衡位置做轻微振动（热运动） 石墨 金刚石 石墨：层状结构，作用力弱，质地柔软，可做粉状润滑剂、铅笔笔芯。 金刚石：正四面体结构，作用力极强，硬度很大，可以割玻璃。 同种物质，存在不同的空间点阵，构成不同性质的晶体。 9 如何解释单晶体的各向异性？ 正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起单晶体在不同方向上物理性质的不同，即：单晶体具有各向异性。 如何解释多晶体的各向同性？ 在多晶体内，沿着不同的方向都要通过许多排列极不整齐的单晶体，因此它的导热性、导电性等性质是所有这些单晶体的平均效果，而这种平均效果也就使多晶体表现不出各向异性来了。多晶体的外形没有规则形状也同理。 如何解释晶体有一定的熔点？ 石英晶体 石英玻璃 1.石英晶体物质粒子的规则排列，要破坏石英晶体每一个六角环所需的能量是相同的； 2.石英玻璃各个环的大小形状不同，破坏它各个环所需的能量各不相同。 1.关于晶体和非晶体，下列说法正确的是 (　　) A.有规则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.晶体不可能转化为非晶体 D.晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点 D 达标检测 2.(多选)对下列几种固体物质的认识，正确的有 (　　) A.食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体 B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体 C.天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则 D.石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同 AD 3.(多选)下列说法正确的是 ( 　　) A.将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体 B.固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质 C.由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 D.在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体 BCD 三、液晶 液体 固体 加热熔化 定义：许多有机物由固态向液态转化的过程中，存在着中间态液体，它具有晶体相似的性质，故称液态晶体，简称液晶。 液态晶体 液晶的特点 1.液晶具有液体的流动性. 2.液晶具有光学、电学等方面的各向异性. 3.液晶分子的排列不稳定，微小的外界变动都会改变分子排列，从而改变液晶的某些性质.如温度、压力、摩擦、电磁作用、容器表面的差异等都能改变液晶的光学性质. 4.天然存在的液晶很少，多数液晶是人工合成的. 液晶的应用——液晶显示屏 1.没有加电压时，液晶是透明的，能使下面反射来的光线通过而不显示画面； 2.当加电压时，液晶变浑浊，光线不能通过，显示出画面. 液晶的应用——彩色显示器 在某些液晶中掺入少量多色性染料，染料分子会与液晶分子结合而定向排列，当液晶中的电场强度不同时，它对不同颜色的光的吸收强度不同，从而显示出颜色. 液晶的特点与生物组织的特点很吻合，可用于研究离子的渗透性，从而了解机体对药物的吸收等生理过程. 液晶的应用——应用于生物薄膜 液晶的应用——螺旋状液晶 螺旋状液晶有显著的温度效应，灵敏度高的在不到一度的温差内可显示出整个色谱，可用来探测温度. 4.下列关于液晶的说法中，正确的是 (　　) A.液晶就是晶体 B.液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性 C.液晶的光学性质不随温度的变化而变化 D.有些液晶的光学性质随外加电压的变化而变化 达标检测 D 5.(多选)关于液晶的特点及应用，下列说法正确的是 (　 　) A．棒状分子、碟状分子和板状分子的物质呈液晶态 B．利用液晶在温度变化时由透明变浑浊的特性可制作电子表、电子计算器的显示元件 C．有一种液晶，随温度的逐渐升高，其颜色按顺序改变，利用这种性质，可用来探测温度 D．利用液晶可检查肿瘤，还可以检查电路中的短路点 解析：通常棒状分子、碟状分子和板状分子的物质容易具有液晶态，但不是任何时候都呈液晶态，故A错误，B、C、D正确． BCD 四、新材料 1．半导体材料 (1)导电能力：介于导体与绝缘体之间． (2)导电性能可控：在纯净的半导体中掺入某些微量元素作为杂质，其导电性能 将会发生显著变化． (3)应用：应用于电子元件、发电领域应用及热电材料． 2．纳米材料 (1)定义：指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为重要单元 构成的材料． (2)特性：纳米材料通常硬度、韧性、延展性 等力学性能更好，熔点、磁性、导热和导电性 降低，对光和物质具有更好地吸收和吸附性 ，化学活性 大大增加． (3)应用：碳纳米管、纳米梯度材料、石墨烯等在新技术上的应用． 纳米是长度单位，1 nm＝10－9 m，颗粒在1～100 nm的材料称为纳米材料． 3．超材料 (1)定义：具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构的复合材料 ，是将人造单元结构 以特定方式排列形成的，具有特殊电磁特征的人造结构材料． (2)分类：包括左手 材料、光子晶体、超磁性材料等． (3)应用：广泛应用于工业、军事、生活等各个方面． $$