高中物理 2.2 晶体的微观结构同步备课课件 粤教版选修33.ppt

第二章固体 液体和气体第二节晶体的微观结构第三节固体新材料 1 了解固体的微观结构 2 知道晶体和非晶体在物理性质上的差别是由于它们内部物质微粒的排列不同造成的 3 能比较石墨与金刚石的微观结构 并说明它们的特性 4 了解材料科学技术的有关知识及应用 体会它们的发展对人类生活和社会发展的影响 5 了解新材料的基本特征 知道半导体的一些特点 了解半导体技术在生活 生产中的应用 初步了解纳米材料的特性 关注纳米材料的研究和应用 通过上一节课的学习 我们知道 晶体和非晶体在外形上和物理性质上都有很大的差别 是什么原因引起的呢 和它们的结构有关系吗 1 人们根据晶体外形的规则性和物理性质的 提出了一种假说 认为晶体内部的微粒是 排列着 后来人们应用 对晶体结构进行研究 证实了这种假说的正确性 2 从微观的角度看 组成晶体的微观粒子按一定的 在空间整齐排列 物质微粒间有 的相互作用 微粒的 不能克服它们的相互作用而远离 表现为在一定的平衡位置附近做 各向异性 有规则地 x射线 规律 很强 热运动 微小振动 3 晶体的外形规则可以用物质微粒的 排列来解释 晶体的各向异性是因为在不同方向上物质微粒的 不同而引起的 另外 晶体有确定的 也可以由晶体物质粒子的规则排列得到解释 4 有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体 这是因为组成它们的微粒能够按照 在空间分布 如碳原子如果按如图甲所示那样排列 就成为 而按如图乙所示那样排列 就成为 规则 排列情况 熔点 不同规则 石墨 金刚石 5 新材料的 及其 推动了人类文明和社会进步 是支撑现代文明社会的最重要的材料之一 的发展推动了 技术的进步 使电子计算机的微型化成为可能 6 新材料的制备是今后新材料科学技术发展的重要内容之一 例如 利用空间 进行晶体生长 利用 强冲击波 超高真空以及 等手段制备特殊性能的新材料 研发 应用 半导体材料 磁存储材料 磁记录 失重条件 强磁场 超高压 强制冷 考点1晶体的微观结构 1 晶体微观结构的特点 1 组成晶体的物质微粒 分子 原子或离子 依照一定的规律在空间中整齐地排列 2 晶体中物质微粒的相互作用很强 微粒的热运动不足以克服它们的相互作用力而远离 3 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 2 晶体特性的微观结构解释 1 各向异性 如图所示 这是在一个平面上晶体物质微粒的排列情况 从图中可以看出 在沿不同方向所画的等长线段ab ac ad上 物质微粒的数目不同 直线ab上物质微粒较多 直线ad上较少 直线ac上更少 正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同 才引起晶体在不同方向上物理性质的不同 2 晶体有确定的熔点 晶体的温度升高时 组成晶体的微粒运动加剧 当热运动达到足以破坏其空间排列的规律性时 晶体开始熔化 要破坏微粒空间排列的规律性就需要克服微粒的强大作用力做功 因为在晶体尚未全部熔化之前 吸收的热量全部用来破坏其空间排列的规律性 所以晶体熔化时有确定的熔点 虽然在熔化过程中不断地吸收热量 但吸收的热量全部用来破坏规则的排列 因此温度并不发生变化 当晶体全部熔化后继续吸收热量 温度将由熔点继续升高 晶体熔化时内能增大 晶体熔化时温度保持不变 分子的平均动能不变 晶体熔化过程中吸收的热量使分子间的距离增大 全部用来增加分子的势能 因为物体的内能是所有分子动能和分子势能的总和 所以晶体熔化时内能增大 3 同一种物质可生成不同的晶体 这是由于它们的物质微粒能够形成不同的晶体结构 例如碳原子按不同的结构排列可形成石墨和金刚石 二者在物理性质上有很大不同 白磷和红磷的化学成分相同 但白磷具有立方体结构 而红磷具有与石墨一样的层状结构 注意 1 晶体的微观结构模型并不代表晶体结构的真实情况 它只是组成晶体的物质微粒有规则排列的示意图 2 非晶体内部物质微粒排列不规则 加热时逐渐软化 温度持续上升 没有确定的熔点 例1 双选 晶体具有各向异性的特点是由于 a 晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同b 晶体在不同方向上物质微粒的排列情况相同c 晶体内部结构的无规则性d 晶体内部结构的有规则性 解析 晶体的各向异性 是晶体内部结构的有规则性使不同的方向上物质微粒的排列情况不同 有些物质在不同条件下生成不同的晶体 那是因为组成它的微粒能够按照不同的规律在空间分布 答案 ad 课堂训练 双选 下列关于白磷与红磷的说法中 正确的是 a 它们是由不同的物质微粒组成的b 它们有不同的晶体结构c 它们具有相同的物理性质d 白磷的燃点低 红磷的燃点高 解析 白磷和红磷是由磷元素构成 故a错 白磷和红磷的微粒排列规律不同 构成了不同的晶体 在物理性质上有较大差别 如白磷的燃点比红磷的燃点低 故b d对 c错 答案 bd 考点2固体新材料 1 新材料的基本特征 1 有优异的性能和广阔的应用前景 2 它的发展和材料理论有密切的关系 与新工艺 新技术也密切相关 3 它的研制与基础学科和理工技术的成果交织在一起 4 它具有特殊的性能 例如高强度 超高硬度 超塑性 以及磁性 超导性等特殊的物理性能 2 新材料的应用 1 半导体材料 应用领域 信息处理与通讯领域 半导体材料 硅 a 是当前用途最广的半导体材料 b 集成电路对硅单晶片的要求 完整性和局域平整度都有较高要求 2 磁存储材料 发展过程 氧化物磁粉 金属合金磁粉 金属薄膜 磁性铁氧体