高中物理人教版选修 3-3第九章第一节固体

1、固体,教学目标,知道固体分为晶体和非晶体两大类,知道晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别,知道晶体分为单晶体和多晶体,了解固体材料在生活、生产、科学研究等方面的应用,教学重点,教学难点,知道晶体和非晶体的性质并能区别它们,对各向同性和各向异性的理解,能用晶体的空间点阵说明其物理性质的各向异性,对各向同性和各向异性的理解,它们之间存在着相互吸引力,物质是由分子组成的,分子在不停地做无规则运动,分子具有三种不同的聚集状态,水,冰,水蒸气,分子无规则运动与分子力旗鼓相当,分子的无规则运动起主要作用,分子力起主要作用,前情回顾,固体、液体、气体分别具有什么样的性质,形状,固体,液体,气体,流动性,不

2、流动,流动,流动,体积,固定,固定,不固定,形状,固定,随容器形状 改变而改变（不固定,不固定,另一组是盐粒、砂糖、石英,两类固体物质的外表各有什么特征,在日常生活中有两组常见的物质,一组是玻璃、蜂蜡、硬塑料等,知道固体分为晶体和非晶体,知道晶体分为单晶体和多晶体,知道晶体有固定熔点，几何外形、各向异性，非晶体与之相反,晶体和非晶体,晶体和非晶体,石英,云母,玻璃,蜂蜡,有规则形状,没规则形状,都是晶体,都是非晶体,食盐,蔗糖,松香,橡胶,晶体和非晶体,固体可以分为晶体和非晶体,晶体：具有规则的几何 形状,常见的晶体有,食盐,蔗糖,明矾,石英,云母,硫酸铜,味精,雪花,晶体和非晶体,晶体具有规

3、则的几何形状,几种常见的规则外形,食盐晶体,明矾晶体,石英晶体,雪花晶体,呈立方体形,呈八面体形,具有三角形的图案,中间是一个六棱柱两端呈六棱锥,晶体和非晶体,非晶体：没有确定的几何形状,常见的非晶体有,松香,沥青,玻璃,蜂蜡,橡胶,晶体和非晶体在物理性质上的不同,演示实验,观察蜂蜡融化区域的形状,结论云母晶体在各个方向上的导热性能不同而非晶体玻璃在各个方向上的导热性能相同,现象：融化了的石蜡在云母片上呈椭圆形，而在玻璃片上呈圆形,玻璃片,云母片,晶体和非晶体在物理性质上的不同,各向异性：有些晶体沿不同方向的导热性或者导电性能不同，有些晶体沿不同方向的光学性质不同,各向同性：非晶体的物理性质在

4、各个方向是相同的,注意,晶体具有各向异性，并不是每种晶体在各种物理性质上都表现出各向异性,晶体和非晶体在物理性质上的不同,云母导热性上表现出显著的各向异性,有些晶体在导电性上表现出显著的各向异性，如方铝矿,有些晶体在光的折射上表现出显著的各向异性，如方解石,晶体有一定的熔点，非晶体没有一定的熔点,晶体和非晶体的差异,晶体和非晶体的差异主要有哪些,晶体有规则的几何形状； 非晶体则没有规则的几何形状,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是相同的（这种特性叫各向同性,晶体有一定的熔点非晶体没有一定的熔点,外形上,物理性质上,熔点,单晶体和多晶体,蔗糖受潮后会粘在

5、一起,用放大镜观看,没有确定的几何形状,可发现组成糖块的一个个晶粒,单晶体和多晶体,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,常见的金属就是多晶体,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,制造各种晶体管集成电路只能用单晶体(单晶硅或单晶锗,常见的单晶体,雪花、食盐小颗粒、单晶硅、单晶锗等,单晶体和多晶体,根据单晶体与多晶体的区别，你认为多晶体是否会有确定的熔点,多晶体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体组成的,多晶体必然具有固定的熔点,单晶体和多晶体,多晶体的特性,多晶体没有规则的几何形状，在物理性质上不具备各向 异

6、性（同非晶体，但每一晶粒内部都是各向异性的,多晶体有确定的熔点,单晶体和多晶体,多晶体和非晶体有何相同点和不同点,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所以固体是否有确定的熔点，可作为区分晶体和非晶体的标志,多晶体和非晶体的一些物理性质都表现为各向同性,单晶体和多晶体,试比较单晶体、多晶体和非晶体的特征,几何形状,熔点,各向性质,实例,有,有,无,规则,不规则,不规则,各向异性,各向异性,各向异性,单晶锗、明矾、石墨,单晶体,多晶体,非晶体,晶体,固体,特点,铁、铝,玻璃、松香、沥青,单晶体和多晶体,给定一个固体，如何判断它是晶体还是非晶体,利用是否有确定

7、的熔点来判断是否是晶体还是非晶体,晶体与非晶体的区别主要表现在有无确定的熔点，而不能靠是否有规则的几何形状和是否各向异性来辨别，因为虽然单晶体有规则的几何外形，但多晶体与非晶体一样都没有规则的几何外形；多晶体和非晶体都具有各向同性,仅从各向同性或几何形状不能断定某一固体是晶体还是非晶体,通过晶体呈现的特殊物理性质，你认为晶体在微观结构上可能有什么特点,知道晶体有空间点阵,知道同种物质不同的排布会形成同素异形体,知道晶体和非晶体之间可以相互转化,晶体的微观结构,晶体的微观结构,晶体微观结构的特点,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，晶体中物质微粒的相互作用很强

8、,具有空间上的周期性。微粒的热运动不足以克服它们的相互作用而远离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,食盐晶体中氯离子和钠离子分布的示意图,晶体的微观结构,晶体微观结构的特点,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,石墨和金刚石的微观结构,石墨,金刚石,晶体的微观结构,试用晶体的微观结构来解释晶体的特征,晶体具有规则的几何形状,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。所以食盐晶体呈立方体形，明矾晶体呈八面体等,晶

9、体的各向异性,在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起晶体的不同方向上物理性质的不同。所以才有晶体的各向异性,晶体的微观结构,晶体的各向异性也是由晶体的内部结构决定的,下图表示在一个平面上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,正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起晶体的不同方向上物理性质的不同,晶体的微观结构,晶体有确定的熔点也跟晶体的微观结构有关,给晶体加热到一定温度时，一部分微粒具有足够大的动能克服微粒间的相互作用，离开振动的平衡位置。使规则的排列被破坏，

10、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（从能量角度来看是增加了分子势能），温度并不发生变化,晶体和非晶体之间的转化,晶体和非晶体间的转化,一种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现,例如水晶天然水晶是晶体，熔化后再凝结的水晶（石英玻璃）就是非晶体,即一种物质是晶体还是非晶体并不是绝对的,许多非晶体在一定的条件下可以转化为晶体,在冷却得足够快和冷却到足够低的温度时，几乎所有的材料都能成为非晶体,问题与练习,有一块薄片，某人为了检验它是不是晶体，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 和 ，使 和 到O点的距离相等。在 和

11、 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 点和 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，这块薄片是非晶体。 请你说明：以上实验结论的形成，存在着什么科学性问题,问题与练习,食盐晶体由钠离子和氯离子组成，如果用圆球表示离子，食盐晶体的结构可以用下图表示。下图是食盐中钠离子和氯离子空间分布的示意图，图中相邻离子的中心用线连起来了，组成了一个个大小相等的立方体。现在要估算相邻两个钠离子中心的距离，除了知道食盐的密度 外，还要知道哪些数据？请用字母表示这些已知数据，推导出相邻两个钠离子中心距离的表达式。 提示：下图中立方体的个数与离子数目相等,问题与练习,内陆盐矿中

12、开采的氯化钠称为岩盐，岩盐的颗粒很大，我们能清楚地看出它的立方体形状。把大颗粒的岩盐敲碎后，小颗粒的岩盐仍然呈立方体形状。 下图表示岩盐晶体的平面结构：红点为氯离子，灰点为钠离子，如果把它们用直线连起来，将构成一系列大小相同的正方形。作分界线 ，使它平行于正方形的对角线，作分界线 ，使它平行于正方形的一边。在两线的左侧各取一个钠离子：M和N，为了比较这两个钠离子所受分界线另一侧的离子对它作用力的大小，分别以M、N为圆心，作两个相同的扇形，不考虑扇形以外远处离子的作用。 （1）如果F表示两个相邻离子之间引力的大小，问：M、N所受扇形范围内的正负离子对它作用力的合力是F的多少倍？为使问题简化，设所有离子都是质点，而且它们之间的相互作用遵从平方反比规律。 （2）根据计算结果解释：为什么敲碎的岩盐总是呈立方形状，而不会沿图中 分界线断开？ 实际晶