高中物理人教选修33课件第九章第1节固体

1、第,1,节,固体,目标导航,学习目标,1,能说出晶体和非晶体的特点及区分方法,2,能说出单晶体与多晶体的区别,3,了解对晶体结构的认识过程,知道晶体内部结构的特,点,重点难点,重点,掌握单晶体与多晶体,晶体与非晶体的区分方,法,难点,对晶体微观结构的认识以及对相应问题的解,释,激趣诱思,我们知道,金刚石是自然界中硬度最大的物质,如图所示,石墨却,是松软的,它们都是由碳原子构成,硬度为何差别如此大呢,为什么,晶体的形状和物理性质与非晶体不同,金刚石及其晶体结构,石墨及其晶体结构,简答,金刚石形成于地球深处,在极高的温度和压力下,碳原子结,合成金刚石晶体,其结构如题图所示,金刚石晶体中的每个碳原子

2、周,围都有,4,个碳原子,它们彼此之间的距离相等,且有很强的作用力,石墨晶体中的每个碳原子同相邻的,4,个碳原子之间的距离不等,是,层状结构,碳原子之间的作用力较弱。所以金刚石很硬,石墨较软,同一种物质微粒在不同的条件下有可能生成不同的晶体。虽,然构成这些晶体的物质微粒相同,但由于它们的排列形式不同,因而,具有的物理性质也不同,预习导引,一、晶体和非晶体,1,固体可以分为,晶体,和,非晶体,两类。石英、云母、明矾、食,盐、味精、蔗糖等是,晶体,玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是,非,晶体,2,单晶体具有,确定,的几何形状,多晶体和非晶体没有,确定,的几,何形状,我们在初中已经学过,晶体,有确定,

3、的熔点,非晶体,没有确定的,熔点,3,有些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,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,由于多晶体是许多,单,晶体,杂乱无章地组合而成的,所以多晶体是,各向同性,的,预习交流,铁块没有规则的几何形状,铁块是非晶体吗,答案,铁块虽然没有规则的几何形状,但属于晶体,二、晶体的微观结构,1,1982,年,扫描隧道显微镜的问世,使人类第一次观察到原子在,物质表面的排列状况。在各种晶体中,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,2,有的物质在不同条件下能够生成不同

4、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。如碳原子如果按照图,甲那样排列,就成为,石墨,而按照图乙那样排列,就成为,金刚石,3,同种物质可能以,晶体,和,非晶体,两种不同的形态出现,也就是,说,物质是晶体还是非晶体,并不是,绝对,的。晶体与非晶体在一定条,件下可以相互,转化,一,晶体和非晶体,知识精要,单晶体、多晶体及非晶体的区别,分类,宏观外形,物理性质,非晶体,没有确定,的形状,没有确定的熔点,导电、导热、光学性质表现为各向同性,晶体,单晶,体,有天然规,则的形状,有确定的熔点,导电、导热、光学性质表现为各向异性,多晶,体,没有确定,的形状,有确定的熔点,导热、导电、

5、光学性质表现为各向同性,思考探究,1,雪花的图案是多种多样的,如图所示,请你观察这些雪花有没有共同点,生活中你还能找出哪些有这样规则几何外形的固体,答案,雪花大都是六角形的,这是因为雪花属于六方晶系。雪花,胚胎,的小冰晶,主要有两种形状,一种是六棱体状,长而细,叫柱晶,另一种则是六角形的薄片状,叫片晶,2,云母薄片和玻璃片上分别涂一层很薄的石蜡,然后用烧热的,钢针去接触云母片及玻璃片的反面,石蜡熔化,如图所示,那么你看到,的现象及得出的结论是什么,答案,呈圆形,玻璃为各向同性是非晶体。呈椭圆形,云母片为各,向异性是单晶体,典题例解,例,1,关于晶体和非晶体,下列说法中正确的是,A,有规则几何外

6、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,思路点拨,晶体和非晶体的区别在于晶体有确定的熔点,非晶体,没有确定的熔点。由于多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成,因此没有规则外形和各向异性,但有确定的熔点,解析,因为外形是否规则可以用人工的方法处理,所以选项,A,错,误,多晶体在物理性质上是各向同性的,选项,B,错误,实验证明晶体,在适当的条件下可以转化为非晶体,选项,C,错误,晶体与非晶体的区,别主要表现在是否有确定的熔点,选项,D,正确,答案,D,迁移应用,某球形固体物质,其各向导热性能相同,则该物质,A,

7、一定是非晶体,B,可能具有确定的熔点,C,一定是单晶体,因为它有规则的几何外形,D,一定不是单晶体,因为它具有各向同性的物理性质,解析,导热性能各向相同的物体可能是非晶体,也可能是多晶体,因此,A,选项错误,多晶体具有确定的熔点,因此,B,选项正确,物体的,外形是否规则不是判断是否为单晶体的依据,应该说,单晶体具有规,则的几何外形是,天生,的,而多晶体和非晶体也可以有规则的几何,外形,当然,这只能是,后天,人为加工的,因此,C,选项错误,因为单晶,体区别于多晶体和非晶体在于其物理性质上的各向异性,因此,D,选,项正确,答案,BD,二,晶体的微观结构,知识精要,1,有的物质有几种晶体的解释,这是

8、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,2,晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化,因为在不同条件,下物质微粒的排列结构可以发生变化,3,多晶体是由许多杂乱无章地排列着的单晶体,晶粒,组成的,平常见到的各种金属材料都是多晶体。把纯铁做成的样品放在显,微镜下观察,可以看到它是由许许多多晶粒组成的,晶粒有大有小,最,小的只有,10,5,cm,最大的也不超过,10,3,cm,每个晶粒都是一个小,单晶体,具有各向异性的物理性质和规则的几何形状。

9、因为多晶体,的晶粒杂乱无章地排列着,所以多晶体没有规则的几何形状,也不显,示各向异性。它在不同方向的物理性质是相同的,即具有各向同,性。多晶体和非晶体的主要区别是多晶体有确定的熔点,而非晶体,没有,思考探究,1,如图所示,这是在一个平面上单晶体物质微粒的排列情况,从图上可以看出,在沿不同方向所画的等长直线,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。由于什么原因造成了单晶体的各向异性,答案,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,2,晶体熔化时为什么有确定的熔点,答案,给晶体加热到一定

10、温度时,一部分微粒有足够的动能克服,微粒间的作用力,离开平衡位置,使规则的排列被破坏,晶体开始熔,化,熔化时晶体吸收的热量全部用来破坏规则的排列,温度不发生变,化,解析,晶体内部微粒排列的空间结构决定着晶体的物理性质是,否相同,也正是由于微粒按一定规律排列,使单晶体具有规则的几何,形状。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它的质地柔软,而金刚石的网状结,构决定了其中碳原子间的作用力很强,所以金刚石有很大的硬度,答案,CD,典题例解,例,2,下列叙述中错误的是,A,晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点阵排列,B,单晶体具有规则的几何外形是由于它的微粒

11、按一定规律排,列,C,非晶体有规则的几何形状和确定的熔点,D,石墨的硬度比金刚石差很多,是由于它的微粒没有按空间点,阵分布,迁移应用,在两片质料不同的均匀薄片上涂一层很薄的石蜡,然后用烧热,的钢针尖端分别接触两片的反面,结果薄片,a,上熔化的石蜡呈椭圆,形,薄片,b,上熔化的石蜡呈椭圆形。由此可以判定,A,a,一定是晶体,B,b,一定是晶体,C,a,一定不是晶体,D,a,一定不是单晶体,解析,a,薄片上熔化的石蜡呈圆形,表示它的导热性是各向同性,的,b,薄片上熔化的石蜡呈椭圆形,表示它的导热性是各向异性的,所,以,b,薄片一定是晶体。由于非晶体和多晶体都是各向同性的,所以,a,薄片可能是非晶体

12、,也可能是多晶体,但不可能是单晶体,答案,BD,正确理解晶体的各向异性,案例探究,关于晶体和非晶体,下列说法中正确的是,A,可以根据各向同性或各向异性来鉴别晶体和非晶体,B,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,C,一个固体球,如果沿其各条直线方向的导电性能不同,则该球,一定是单晶体,D,一块晶体,若其各个方向的导热性能相同,则一定是多晶体,解析,本题考查对晶体的特性,各向异性的理解。解题关键,是要明确多晶体和非晶体都显示各向同性,只有单晶体显示各向异,性,所以选项,A,B,错,选项,C,正确,晶体具有各向异性的特性,仅是,指某些物理性质,并不是所有的物

13、理性质都是各向异性的,故当晶体,某一物理性质显示各向同性,并不意味着该物质一定不是单晶体,所,以选项,D,错误,答案,C,1,有一固体,外形呈规则的六面体,则它,A,一定是晶体,B,一定是多晶体,C,一定是非晶体,D,可能是晶体,也可能是非晶体,解析,仅仅从外观并不能确切地判断晶体与非晶体,答案,D,2,某一物体具有各向异性,则下列判断中正确的是,A,该物体可能是非晶体,B,该物体一定是晶体,C,该物体一定是单晶体,D,该物体不一定是单晶体,解析,晶体分单晶体和多晶体,只有单晶体具有各向异性,故选项,B,C,正确,答案,BC,3,如图是两种不同物质的熔化曲线,根据曲线判断下列说法正确的,是,A

14、,甲是晶体,B,乙是晶体,C,甲是非晶体,D,乙是非晶体,解析,晶体在熔化过程中不断吸热,但温度却保持不变,熔点对应的,温度,而非晶体没有确定的熔点,不断加热,非晶体先变软,然后熔化,温度却不断上升。因此甲对应的是晶体,乙对应的是非晶体,答案,AD,4,下列关于白磷和红磷的说法中,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,白磷和红磷都是由磷元素构成,故选项,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,故选项,B,D,对,选项,C,错,答案,BD