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

第二章 气体、固体和液体 第4节 固体 1 第4节 固体 02 主题二、单晶体与多晶体 01 主题一、晶体与非晶体 目录 CONTENTS 03 主题三、晶体的微观结构 04 主题四、晶体的物理性质与原因 1 晶体 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 新课引入：下面两组固体外观上有什么区别？？ 1 晶体与非晶体 第一部分 1 一、晶体与非晶体 如石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精等。 石英 明矾 食盐 云母 1.晶体: 有天然规则形状的固体， 1 味精 蔗糖 硫酸铜 一、晶体与非晶体 如石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精等。 1.晶体: 有天然规则形状的固体， 雪花 1 1.晶体: 几种常见的晶体的规则外形 ①食盐的晶体呈： ②明矾的晶体呈： ③石英的晶体呈 中间是： 两边是： 立方体形 八面体形 六棱柱 六棱锥 一、晶体与非晶体 如石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精等。 有天然规则形状的固体， 1 如玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等。 玻璃 蜂蜡 松香 1.晶体: 一、晶体与非晶体 有天然规则形状的固体， 2.非晶体: 没有天然规则形状的固体 1 沥青 橡胶 如玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等。 1.晶体: 一、晶体与非晶体 有天然规则形状的固体， 2.非晶体: 没有天然规则形状的固体 3.差异: ①晶体有固定熔点, 非晶体没有。 1 如玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等。 1.晶体: 一、晶体与非晶体 有天然规则形状的固体， 2.非晶体: 没有天然规则形状的固体 3.差异: ①晶体有固定熔点, 非晶体没有。 思考1：晶体和非晶体还有其它区别吗？可以设计怎么样的实验来寻找这种区别。 1 一、晶体与非晶体 1 融化的蜂蜡在云母片上呈椭圆形 融化的蜂蜡在玻璃片上呈圆形 云母片(晶体)在各个方向上的导热性能不同 玻璃片(非晶体)在各个方向上的导热性能相同 实验结论 各向异性 各向同性 一、晶体与非晶体 1 各向异性 各向同性 一、晶体与非晶体 某种材料制成立方体 U 某种材料制成立方体 U I1 I2 这种导体(晶体)在各个方向上的导电性能不同 o e 双折射 （如方解石） 普通折射 （如玻璃等非晶体） 方解石(晶体)在各个方向上的导光性能不同 1 如玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等。 1.晶体: 一、晶体与非晶体 有天然规则形状的固体， 2.非晶体: 没有天然规则形状的固体 3.差异: ①晶体有固定熔点, 非晶体没有。 ②晶体在导热、导电、导光等物理性质方面具有各项异性，非晶体没有 1 金属合金显微组织 从金属的显微图样中可以看到，它是由许多细小的有规则形状的小部分组成。因此金属应该是晶体。 思考2:普通金属没有规则形状，但具有确定熔点。它们是? 1 粘在一起 蔗糖，有确定形状 糖块，没有确定形状 思考2:普通金属没有规则形状，但具有确定熔点。它们是? 糖块是非晶体？ 糖块应该是晶体 因此由晶体乱起八糟组合在一起，导致整个物体没有规则形状的物体也是晶体。它们仍然有固定的熔点。 单晶体 多晶体 1 单晶体与多晶体 第二部分 1 如雪花、食盐蔗糖小颗粒、单晶硅、单晶锗等 单个的晶体颗粒。 1.单晶体: 二、单晶体和多晶体 制造各种晶体管、集成电路只能用单晶体(单晶硅或单晶锗) 1 许多单晶体杂乱无章地组合而成的物体 2.多晶体: 二、单晶体和多晶体 单个的晶体颗粒。 1.单晶体: 如各种固态金属、粗盐、粗糖等 1 许多单晶体杂乱无章地组合而成的物体 2.多晶体: 二、单晶体和多晶体 单个的晶体颗粒。 1.单晶体: 3.异同: ①都有固定熔点。 ②单晶体有固定形状，多晶体没有。 ③单晶体有各向异性 , 多晶体没有。 思考3：多晶体和非晶体都无规则外形，如何区分多晶体和非晶体？ 根据有无确定的熔点来区分晶体和非晶体。 1 晶体和非晶体的差异 熔点 非晶体：没有确定的熔点 晶体：有确定的熔点 （晶体） （非晶体） 1 思考4:单晶体为什么有天然规则外形和确定的熔点? 17-19世纪的假说：晶体的内部的微粒是按照各自的规则排列着的。 20世纪初，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。 1 思考4:单晶体为什么有天然规则外形和确定的熔点? 20世纪70年代 , 电子显微镜观察到了铀、钍原子的像。 1982年，第一次通过扫描隧道显微镜观察到了物质表面的原子排列情况。 1 晶体的微观结构 第三部分 1 1.在各种单晶体中，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。 食盐晶体 食盐 三、晶体的微观结构 1 1.在各种单晶体中，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。 三、晶体的微观结构 钻石 金刚石晶体 1 1.在各种单晶体中，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。 三、晶体的微观结构 石墨晶体 金刚石晶体 2.在不同条件下，同种物质的微粒按照__________在空间排列，可以生成不同的晶体， 不同规则 1 1.在各种单晶体中，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。 三、晶体的微观结构 石墨晶体 金刚石晶体 2.在不同条件下，同种物质的微粒按照__________在空间排列，可以生成不同的晶体， 不同规则 一定条件 相互转化 1 1.在各种单晶体中，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。 三、晶体的微观结构 2.在不同条件下，同种物质的微粒按照__________在空间排列，可以生成不同的晶体。 不同规则 一定条件 高温融化 天然水晶 普通玻璃 1 1.在各种单晶体中，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。 三、晶体的微观结构 2.在不同条件下，同种物质的微粒按照__________在空间排列，可以生成不同的晶体。 不同规则 石英等晶体 漫长的地址年代 火山玻璃（火山喷发出来的熔岩，迅速冷却来不及结晶而形成的一种玻璃质结构岩石） 3.同种物质的不同晶体可以相互转化，如金刚石和石墨；晶体也可以与非晶体相互转化，如水晶与玻璃的转换。 1 晶体物理性质与原因 第四部分 1 1.晶体有天然规则的外形结构. 四、晶体物理性质与原因 原因：构成晶体的微观粒子是规则排列的 2.晶体拥有固定的熔点 原因：温度升高到一定值，必须破坏了微粒的结构，微粒热运动才能进一步加剧 1 1.晶体有天然规则的外形结构. 四、晶体物理性质与原因 2.晶体拥有固定的熔点 3.晶体拥有各向异性 思考:同一平面上沿AB、AC、方向导热效率会一样吗？ A B C A B C 原因：不同方向上物质微粒的排列情况不同，导致不同方向上物理性质的不同。 1 1.晶体有天然规则的外形结构. 四、晶体物理性质与原因 2.晶体拥有固定的熔点 3.晶体拥有各向异性 ①云母石膏晶体在导热性上表现出显著的各向异性。 ②方铅矿石晶体在导电性上表现出显著的各向异性。 ③方解石晶体在光的折射上表现出显著的各向异性。 注意：并不是每种单晶体在各种物理性质上都表现出各向异性,所以单晶体也可表现某种各向同性 1 固体 晶体 非晶体 单晶体 多晶体 规则的几何外形 确定的熔点 有 有 规则的几何外形 确定的熔点 有 无 规则的几何外形 无 确定的熔点 无 物理性质各向 性 物理性质各向 性 物理性质各向 性 同 同 异 课堂小结 1 1.判断下列说法是否正确。 (1)可以根据各向同性或各向异性来鉴别晶体和非晶体( ) (2)一块均匀薄片，沿各个方向对它施加拉力，发现其强度一样，则此薄片一定是非晶体。 ( ) (3)一个固体，如果沿其各方向的导电性不同，则该固体一定是晶体。 ( ) (4)一块晶体，若其各个方向的导热性相同，则一定是多晶体。 ( ) 课堂练习 × × √ × 1 2.在图甲、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 (　　) 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 课堂练习 D 1 3.有的物质在不同方向上的性能不同，如热传导性、导电性、透光率、弹性强度等，这种特点广泛应用于太阳能电池、半导体元件、电力传输、航空航天等。那么，具有这种在不同方向上性能不同特性的物质 (　　) A.可能是多晶体　　　　 B.一定是多晶体 C.一定是单晶体 D.可能是非晶体 C 课堂练习 1 4.判断下列说法是否正确。 (1)晶体的各向异性是由于它的微粒按一定规律排列( ) (2)单晶体具有规则的几何外形是由于它的微粒按一定规律排列。 ( ) (3)非晶体有规则的几何形状和确定的熔点。 ( ) (4)石墨的硬度比金刚石差很多，是由于它的微粒没有按一定规律排列。 ( ) 课堂练习 √ √ × × 1 5.(多选)非晶体具有各向同性的特点是由于 ( 　　) A.非晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同 B.非晶体在不同方向上物质微粒的排列情况相同 C.非晶体内部结构的无规则性 D.非晶体内部结构的有规则性 BC 课堂练习 1 6.碳纳米管是管状的纳米级石墨。关于碳纳米管，下列说法正确的是 (　　) A.碳纳米管是非晶体 B.碳纳米管具有固定的熔点 C.碳纳米管的所有物理性质都是各向异性 D.碳纳米管上所有的碳原子都是静止不动的 B 课堂练习 1 7.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 课堂练习 1 8.(多选)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 课堂练习 1 9.(多选)下列叙述中正确的是(　 　) A.晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点阵排列 B.晶体具有天然规则的几何外形是由于它的微粒按一定的规则排列 C.非晶体有规则的几何形状和确定的熔点 D.石墨和金刚石相比，硬度很小，这是由于石墨的微粒没有按空间点阵排列 AB 课堂练习 1 谢 谢 观 看 1 $$