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

其实石墨烯它的主要成分还是碳原子，它是碳原子组成的六角形的蜂巢晶格的纳米材料，说白了就是碳层，这种东西在自然界中一直都是存在的。如果将石墨烯一层一层的叠加起来就是石墨了，虽然它也是碳原子组成的不同结构，但是它具有非常优异的光学、电学、力学特征，在很多个领域都有重要的应用前景，是一种未来材料。这几年生活中出现的石墨烯产品也是比较多的。首先第一种就是新能源电池，已经有国家研制出了石墨烯纳米光涂层的电池板，可以极大的降低太阳能电池板的制造成本。而且石墨烯超级电池的发明，也解决了新能源电池容量不足，充电时间长这些问题。如果批量生产的话，能够极大程度的加速电池产业的发展。此外是柔性的显示屏，也就是可以弯曲的手机屏幕。石墨烯作为基础材料，它被人们非常的看重。如果真的投入量产了以后，手机就可以像孙悟空一样缩小卡在身上的一个部位了。 null在右边的竹架上是涂有一层蜡的云母片，左边电烙铁头上装有一枚钢针，针尖穿过木板。给云母片加热。注意蜡的融化区域的形状。逐渐显现出为椭圆形。这是涂有一层蜡的玻璃片，用一根与电烙铁相连的钢针端部给其加热，注意蜡的融化区域的形状逐渐显现出为圆形。 null晶体还可以分为单晶体和多晶体。如果一个物体就是一个完整的晶体，它就是单晶体。如果整个物体有许多杂乱无章的小晶体组成的这就是多晶体。各种金属材料是多晶体，在显微镜下观察，它是由许多晶粒组成的。自然的多晶体没有规则的几何形状，也不显示各项异性，但同单晶体一样有明确的熔点。 nullnull2.4 固体 教师： 日期： 月 日 物理雾里悟理 回顾引入 分子之间存在相互作用力  物质是由大量分子组成的 分子在不停地做无规则运动 分子有三种不同的聚集状态 固态 液态 气态 晶体 观察：下面两组固体外观上有什么区别？ 石英 蜂蜡 有天然规则形状 没有天然规则形状 食盐 紫水晶 松香 沥青 非晶体 形状 流动性 体积 形状 固体 不流动 固定 固定 液体 流动 固定 随容器形状 改变而改变（不固定） 气体 流动 不固定 不固定 物理雾里悟理 晶体：有固定熔点的固体。 食盐（立方体） 明矾（八面体） 一、晶体（单晶体和多晶体） 石英 （六面棱柱和2个六面棱锥） 1．单晶体：如果一个物体就是一个完整的晶体，这样的晶体叫做单晶体． 例如：雪花、食盐小颗粒、单晶硅、单晶锗等。 ①单晶体具有天然的、规则的几何形状②各向异性③有确定的熔点。 2．多晶体：如果整个物体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体组成的，这样的物体叫做多晶体．其中的小晶体叫做晶粒。 ①多晶体没有规则的几何形状 ②各向同性（每一晶粒内部都是各向异性的） ③有确定的熔点。 各向异性与各向同性：(1）各向异性：有些晶体（单晶体）沿不同方向的导热或导电性能不同；有些晶体沿不同方向的光学性质不同．这类现象称为各向异性．单晶体在某些物理性质上表现为各向异性．常见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）各向同性：多晶体和非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，这叫作各向同性．多晶体和非晶体在物理性质上表现为各向同性． 物理雾里悟理 自然界中的各类晶体 石英 云母 明矾 食盐 味精 硫酸铜 雪花 钻石 一、晶体（单晶体和多晶体） 物理雾里悟理 非晶体：没有固定熔点的固体 常见的非晶体有：玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等。 松香 玻璃 蜂蜡 沥青 橡胶 二、非晶体 ①非晶体没有规则的几何形状 ②各向同性 ③没有确定的熔点。 物理雾里悟理 实验：观察玻璃和云母片上石蜡熔化区域的形状 玻璃片 云母片 （圆形） （椭圆形） 玻璃（非晶体）在各个方向上导热性能是相同的（各向同性） 云母（单晶体）在各个方向上导热性能是不同的（各向异性） 结论： 物理雾里悟理 固体 晶体： 非晶体： 多晶体 单晶体 有（天然）规则的几何形状 有确定的熔点 某些物理性质（导电、导热、光学性质）可表现为各向异性 无规则的几何形状 导电、导热、光学性质表现为各向同性 无（天然）规则的几何形状 无确定的熔点 导电、导热、光学性质表现为各向同性 固体是否有确定的熔点，可作为区分晶体和非晶体的标志． 温度 时间 固态 固液共存 液态 T0 硬 软 流动 具有规则几何形状的固体不一定是晶体．例如：有规则形状的蜡烛不是晶体，而是非晶体。 总结记忆（牢记） 物理雾里悟理 1、下列关于晶体和非晶体的说法中正确的是( 　) A.所有的晶体都表现为各向异性 B.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 C.大粒盐磨成细盐，就变成了非晶体 D.所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点 D 你能行！！ 物理雾里悟理 2、在甲、乙、丙三种固体薄片上涂蜡，由烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如图1甲、乙、丙所示，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丁所示，以下说法可能正确的是(　　) D A.甲、乙为非晶体，丙是晶体 B.甲、乙为晶体，丙是非晶体 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 你能行！！ 物理雾里悟理 3、国家游泳中心——水立方，像一个蓝色透明的“冰块”，透过它，游泳中心内部设施尽收眼底.这种独特的感觉来源于建筑外墙采用了一种叫ETFE(四氟乙烯和乙烯的共聚体)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.具有一定的熔点 D.可以做成规则形状的物体 解析　非晶体没有一定的熔化温度，在物理性质上表现为各向同性，可以人工加工成规则形状的物体，故A、D正确. AD 你能行！！ 物理雾里悟理 17-19世纪的假说：晶体内部的微粒是按各自的规则排列着的。 间接探测 德国物理学家劳厄 劳厄斑点 三、晶体的微观结构 德国物理学家 M.von劳厄于1912年发现X射线在晶体中会发生衍射现象，推导出了晶体作为三维光栅的衍射方程，即劳厄方程，因此获得1914年的诺贝尔物理学奖。劳厄预言可以用X射线通过晶体得到的衍射图像确定晶体结构。布拉格父子在劳厄的基础上，成功地测定了NaCl、KCl等的晶体结构，并提出了作为晶体衍射基础的著名公式─布拉格定律，他们于1915年共同获得诺贝尔物理学奖。 1982年，扫描隧道显微镜问世，人类才观察到原子在物质表面的排列状况 物理雾里悟理 17世纪的科学家们也做了这样的猜想，如何验证你们的猜想呢？ 我要隆重推出伟大的物理学家：劳厄。他最早提出用X射线来探测晶体内部的原子排列。他推想：如果晶体内部是规则排列的，X射线入射时，就会有规律地分成若干束，形成规则的图案。实验的结果证实了他的猜想，既验证了晶体内部是规则排列的，也验证了X射线是一种电磁波，可谓一箭双雕。他也因此获得1914年的诺贝尔物理奖。这个实验对于科学探究的意义重大：间接测量的方式探究微观世界，这样的方法也是现在的科学家们探究微观世界的常用方法。 11 1.晶体微观结构的特点： （1）组成晶体的物质微粒（分子或原子、离子）依照一定的规律在空间中整齐地排列，具有空间上的周期性。 食 盐 晶 体 三、晶体的微观结构 ①晶体外形的规则性可以用物质微粒的规则排列来解释。 ②单晶体的各向异性也是由晶体的内部结构决定的． ③多晶体是单晶体杂乱无章地组合而成，单晶体的物理性质各向异性被抵消了，从整体来看物理性质变为各向同性。 （2）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：石墨和金刚石的微观结构。 (3)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。 例如：天然水晶是晶体，而熔化以后再凝固的水晶（即石英玻璃）却是非晶体。 (4)微粒的热运动表现为在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动。 物理雾里悟理 （1）为什么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）如何解释物理性质的各向异性呢？ 在不同方向上物质微粒的排列情况不同，引起晶体的不同方向上物理性质的不同。 （3）晶体的熔点为什么固定？ 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。 三、晶体的微观结构 2.用晶体的微观结构解释晶体的特征 AB=AC=AD A B C D 各向异性、各向同性的微观解释 物理雾里悟理 4、下列关于晶体空间点阵的说法，正确的是(　　 ) A.构成晶体空间点阵的微粒，可以是分子，也可以是原子或离子 B.晶体的微粒之所以能构成空间点阵，是由于晶体中微粒之间相互作用很强，所有微粒都被牢牢地束缚在空间点阵的结点上不动 C.所谓空间点阵与空间点阵的结点，都是抽象的概念；结点是指组成晶体的微粒做永不停息的微小振动的平衡位置；微粒在结点附近的微小振动，就是热运动 D.相同的微粒，可以构成不同的空间点阵，也就是同一种物质能够生成不同的晶体，从而能够具有不同的物理性质 　ACD 你能行！！ 物理雾里悟理 5、一块厚度和密度都均匀分布的长方体被测样品，长AB是宽AD的两倍，如图所示.如果用多用电表的欧姆挡沿两个对称轴O1O1′和O2O2′方向测量，结果阻值均为R，则这块样品可能是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A.单晶体 B.多晶体 C.非晶体 D.普通金属 12 你能行！！ A 物理雾里悟理 课堂小结: 1．固体可分为晶体和非晶体两大类 . 1 2 3．知道晶体可分为单晶体和多晶体，通常说的晶体及性质是指单晶体，多晶体的性质与非晶体类似. 多晶体和非晶体都没有规则的几何形状． 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． 3 2 ．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. 物理性质上：晶体各向异性,非晶体各向同性. 物理雾里悟理 Lavf58.12.100 Lavf59.6.100 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 $$null各种金属材料是多晶体，在显微镜下观察，它是由许多晶粒组成的。 固体可以分成晶体和非晶体两类，云母、石英、石盐、明矾、硫酸铜、水晶糖等都是晶体。而玻璃松香。石蜡、橡胶等都是非晶体。晶体和非晶体在外形上和物理性质上都有很大区别。晶体都具有规则的自然几何形状，石岩呈立方体形，明矾的晶体呈八面体，水晶成六棱锥体，踪迹的雪花有美丽的六瓣形。而非晶体则没有规则的自然几何形状，在物理性质上，晶体有一定的熔点。而非晶体则没有一定的熔点。通过下面的实验还可以看到晶体和非晶体其他的不同的物理性质。把云母片涂上薄薄的一层石蜡，用烧热的钢球去接触云母片。观察云母片上接触点周围石蜡融化后所形成的形状。我们看到融化了的石蜡在云母片上呈椭圆形。用钢球接触涂了石蜡的玻璃片，石蜡融化后的形状是圆形的。这表明云母晶体在各个方向上导热性能不同，而非晶体玻璃在各个方向上导热性能相同。实际上晶体在不同方向上，机械强度、导电性能等其他物理性质都不一样。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都是相同的，是各同性的。