2.1 固体和固体材料 课件-2026-2027学年高二下学期物理教科版选择性必修第三册

第二章　固体、液体和气体 固体和固体材料 导入 2 了解晶体的微观结构，理解晶体形状和物理性质不同的原因。 1 知道晶体和非晶体的特点及区分方法， 明确单晶体和多晶体的区别。 重点 3 了解液晶的主要性质及其在显示技术中的应用，了解半导体材料和纳米材料。 难点 晶体和非晶体 一 1．观察以下甲、乙两组图片，说出它们外形上的区别？ 食盐 明矾 雪花 水晶 松香 石蜡 甲 乙 外形规则 外形不规则 再用显微镜观察食盐和松香粉末的外形，两者有什么样的差别？ 食盐颗粒 松香粉末 食盐颗粒是立方体 没有规则的几何形状 没有天然规 则的几何形状。 有规则的 几何形状 固体 黄冰糖 电解铜晶体 晶体 非晶体 玻璃 松香 沥青 云母晶体 钻石晶体 食盐晶体 杂乱集合 多晶体 单晶体 1.固体的性质 固体 天然外形 有无确定熔点 晶体 具有规则的几何外形 确定熔点 非晶体 不具有规则的几何外形 确定的熔化温度 有 没有 其他物理性质呢？ 梳理与总结 在玻璃片和云母片上分别涂上一层很薄的石蜡，然后用烧热的钢针去接触玻璃片及云母片的另一面，石蜡熔化，那么你看到的现象及得出的结论是什么？ 固体的性质 玻璃片上石蜡的熔化区域呈圆形，说明玻璃片沿各个方向的导热性能相同。云母片上石蜡的熔化区域呈椭圆形，说明云母片沿各个方向的导热性能不相同。 玻璃片融化区域 云母片融化区域 1、各向异性：晶体的一些物理性质（导热性、导电性、光学性质等）与方向有关的特性。 2、各向同性：非晶体的各种物理性质在各个方向上都是相同的特性。 固体的性质 多晶体具有各向异性还是各向同性？ 梳理与总结 分类 天然规则外形 固体的物理性质 各向异性 各向同性 固定熔点 非晶体 晶 体 单晶体 多晶体 固体的性质 自然铜 (1)常见的金属没有规则的形状，但具有确定的熔点。它们是晶体还是非晶体？ 晶体 思考与讨论 2.某人为了检验一块均匀薄片物质是否为晶体，做了一个实验。他以薄片的正中央O为坐标原点，建立Oxy平面直角坐标系，在两个坐标轴上分别取两点x1和y1，使x1和y1到O点的距离相等。在x1和y1上分别固定一个测温元件，再把一个针状热源放在O点，发现x1点和y1点的温度在缓慢升高，但两点温度的高低没有差异。于是得出结论：这块均匀薄片是非晶体。请说明：以上结论科学吗？为什么？ 不科学 非晶体 多晶体 单晶体 各向同性 各向异性 各向同性 思考与讨论 2.某人为了检验一块均匀薄片物质是否为晶体，做了一个实验。他以薄片的正中央O为坐标原点，建立Oxy平面直角坐标系，在两个坐标轴上分别取两点x1和y1，使x1和y1到O点的距离相等。在x1和y1上分别固定一个测温元件，再把一个针状热源放在O点，发现x1点和y1点的温度在缓慢升高，但两点温度的高低没有差异。于是得出结论：这块均匀薄片是非晶体。请说明：以上结论科学吗？为什么？ 不科学 非晶体 各向同性 各向同性 可能是我 单晶体 各向异性 多晶体 2.某人为了检验一块均匀薄片物质是否为晶体，做了一个实验。他以薄片的正中央O为坐标原点，建立Oxy平面直角坐标系，在两个坐标轴上分别取两点x1和y1，使x1和y1到O点的距离相等。在x1和y1上分别固定一个测温元件，再把一个针状热源放在O点，发现x1点和y1点的温度在缓慢升高，但两点温度的高低没有差异。于是得出结论：这块均匀薄片是非晶体。请说明：以上结论科学吗？为什么？ 不科学 非晶体 各向同性 各向同性 可能是我 某些晶体 但热传导各向同性 某些性质表现为各向异性 也可能是我 多晶体 (1)所有晶体都具有天然、规则的几何外形。(　　) (2)没有确定的熔化温度的固体一定是非晶体。(　　) (3)物理性质表现为各向同性的一定是非晶体。(　　) (4)单晶体的各向异性是指在每一种物理性质上都表现为各向异性。 (　　) (5)某一大块多晶体粉碎成形状相同的颗粒，每个颗粒为一个单晶体。 (　　) × √ × × × 辨析 √ 1.下列关于固体的说法中正确的是 A.晶体熔化时，温度不变，但内能变化 B.单晶体一定是单质，有确定的几何形状，有确定的熔点 C.多晶体没有确定的几何形状，也没有确定的熔点 D.晶体都是各向异性的，而非晶体都是各向同性的 冰融化成水吸热 Nacl是单晶体，不是单质 × × × 多晶体 例题 2.在图甲、乙、丙三种固体薄片上涂蜡，用烧热的针接触其背面一点，蜡熔化的范围如图(a)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图像如图(b)所示，以下说法正确的是 A.甲为单晶体 B.乙为非晶体 C.丙为多晶体 D.甲、丙为非晶体，乙为晶体 √ 关于晶体和非晶体的两点提醒 (1)单晶体具有各向异性，并不是只有导热性能上的各向异性，也不是每种单晶体在各种物理性质上都会表现出各向异性。例如，云母片在导热性能上表现出各向异性，方铅矿在导电性能上表现出各向异性，方解石在光的折射上表现出各向异性，铜晶体在弹性上表现出各向异性等等。 总结提升 关于晶体和非晶体的两点提醒 (2)晶体与非晶体在一定的条件下可以相互转化。如非晶态的玻璃经过加热冷却反复处理，可使其结构有序化，变为多晶体；石英晶体熔化后再凝固也可以形成非晶体石英玻璃。 熔化以后再凝固的石英玻璃 石英（晶体） 石英玻璃（非晶体） 晶体的微观结构 二 单晶体具有规则的几何外形，物理性质方面表现为各向异性，而非晶体没有规则的几何外形，并且物理性质方面表现为各向同性。产生这些不同的根本原因是什么呢？ 由表及里，由现象到本质 它们的微观结构不同 猜想？ 1848年，法国物理学家布拉维提出空间点阵的假说 晶体的微观结构 食盐晶体结构 食盐形状 立方体 微观 宏观 决定 1.晶体的点阵结构：组成晶体的分子、原子、离子等微粒，在晶体内部的空间形成的 、 排列的结构，称为晶体的点阵结构。 有规则的 周期性 梳理与总结 (1)从某一微粒出发，沿不同的方向画等长的线段AB、AC、AD (2)则三条线段上的微粒数目并不相等，这表明不同方向上微粒排列的情况不同。 (3)在不同的方向上会表现出不同的物理性质。 2.晶体物理性质表现出各向异性的原因：晶体内部在不同方向上微粒排列的情况 。 不同 层状结构 很 硬 网络结构 很 软 3.同一种物质微粒可以形成不同的 ，从而表现出不同的物理性质。如金刚石、石墨和足球烯都是由碳原子构成的，但它们的性质差异很大。 晶体结构 3.下列关于固体的叙述，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.多晶体内部的分子排列是不规则的 C.同种元素的原子按不同结构排列有相同的物理性质 D.石墨的硬度比金刚石差得多，是由于它的微粒没有按空间点阵分布 √ 例题 液晶　半导体材料　纳米材料 三 1.液晶：介于晶体和液体之间，具有液体的 ，保留着部分晶体物质的 的物质称为液态晶体，简称液晶。 易流动性 各向异性 液晶 2.特点： ①分子位置 丧失，但仍倾向于保持在固体中确定的取向，分子排列有序性介于 之间。 ②液晶分子的排列会因 的微小变动而发生变化，由此引起液晶 的改变。 有序性 固体和液体 外界条件 光学性质 3.应用 ①液晶显示：用于电子手表、电子计算器、计算机以及其他仪器中。 ②利用温度改变时液晶颜色会发生改变的性质来指示温度。 (1)概念：电阻率为10-5~107 Ω·m，介于 和 之间的材料。 (2)应用：利用半导体材料的各种特性可以制成不同的半导体器件，如热敏电阻、光敏电阻、光电池、可控硅、高压硅堆、半导体激光器等。这些器件在工业自动控制、医疗、国防军工、通信、计算机以及网络信息技术等领域中有着广泛的应用。 金属 绝缘体 半导体材料 (1)纳米材料：三维空间中至少有一维处于 尺度范围的固体材料，称为纳米材料。 纳米材料 (2)应用：纳米材料性能独特，在日常用品、新材料等方面，以及工业、医疗、国防军工和科技等领域有着十分广泛、诱人的应用前景，促进了材料科学技术领域的革命。 纳米 4.液晶在现代生活中扮演着重要的角色，下列对于液晶的认识正确的是 A.液晶态就是固态和液态的混合 B.液晶具有光学各向同性的性质 C.液晶既有液体的流动性，又有晶体的光学各向异性 D.天然存在的液晶很多，如果一种物质是液晶，那么它在任何条件下都 是液晶 √ 例题 固体 晶体和非晶体 单晶体：有规则的几何外形，有确定的熔点、 有些物理性质各向异性 晶体的微观结构 在各种晶体中,原子(或分子、离子)按照一定的规则排列，具有空间上的周期性 非晶体：无规则的几何外形，无确定的熔点、 所有物理性质各向同性 液晶 新材料 液晶具有流动性和光学各向异性 半导体材料因其导电特性用于制造半导体元件 纳米材料 由题图可知，丙表现为各向 异性，且有固定的熔点，可 知丙为单晶体；甲、乙表现 为各向同性，且甲有固定的熔点，乙没有固定的熔点，可知甲为多晶体，乙为非晶体。故选B。 晶体内部微粒排列的空间结构决定着晶体的物理性质是否具有各向异性，故A正确； 由晶体的微观结构特点可知，晶体内部的分子是有规则地、周期性地在空间排列，故B错误； 同种元素的原子按不同结构排列有不同的物理性质，故C错误； 石墨与金刚石的硬度相差甚远是由于它们内部微粒的排列结构不同，石墨的层状结构决定了原子间的作用力比较弱，所以石墨质地柔软，而金刚石的网状结构决定了碳原子间的作用力很强，所以金刚石有很大的硬度，故D错误。 液晶态是介于液态与结晶态之间的一种物质状态，不是固态和液态的混合，A错误； 液晶既具有液体的流动性，又具有与某些晶体相似的性质，如具有光学各向异性等，B错误，C正确； 天然存在的液晶并不多，多数液晶是人工合成的，液晶在不同温度下的状态不同，不是在任何条件下都是液晶，故D错误。 Keep thinking Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.6.14 $