固体的微观结构复习课件

高中物理·选修3-3·鲁科版第2节固体的微观结构第3节材料科技与人类文明高中物理·选修3-3·鲁科版第2节固体的微观结构1[目标定位]1.认识固体微观结构和特点．2.用固体的微观结构解释其宏观性质．3.了解材料科技与人类文明．[目标定位]1.认识固体微观结构和特点．2.用固体的微观2一、晶体的结构1．组成晶体的物质微粒有规则地在空间排成

，呈现周而复始的

，说明晶体的微观结构具有

特点．2．晶体内部各微粒之间存在着很强的

，将微粒约束在一定的

上．热运动时，这些微粒只能在各自的

附近做微小振动．阵列有序结构周期性相互作用力平衡位置平衡位置一、晶体的结构阵列有序结构周期性相互作用力平衡位置平衡位置3二、晶体的结合类型1．离子晶体：由正、负离子通过

结合而成的晶体．2．原子晶体：相邻原子之间通过

结合而成的晶体．3．金属晶体：物质微粒通过

结合而成的晶体．离子键共价键金属键二、晶体的结合类型离子键共价键金属键4三、固体特征的微观解释1．晶体内部微粒的排列有一定规律，在宏观上具有规则的几何外形．单晶体在沿不同方向的等长直线上，微粒的个数通常是

的，这说明单晶体在不同方向上的微粒

及物质结构情况是不一样的，所以单晶体在物理性质上表现为各向

性．不相等排列异三、固体特征的微观解释不相等排列异52．非晶体的内部物质的排列没有一定规律，在宏观上没有规则的几何外形．非晶体在沿不同方向的等长直线上，微粒的个数

说明非晶体在不同方向上的微粒

及物质结构情况基本相同，在物理性质上表现为各向

性．3．同一种物质微粒在

的条件下有可能生成

的晶体，虽然构成这些晶体的物质微粒都

，但是由于它们的排列形式

，因而物理性质也

．(填“相同”或“不同”)大致相等排列同不同不同相同不同不同2．非晶体的内部物质的排列没有一定规律，在宏观上没有规则的几6四、材料及分类1．分类 (1)按材料特性分为：

材料和

材料． (2)按应用领域分为：

材料、能源材料、建筑材料，

材料、航空航天材料等． (3)按习惯分为：

材料、无机非金属材料、有机高分子材料和

材料．结构功能信息生物金属复合四、材料及分类结构功能信息生物金属复合72．新材料 (1)发生形变后几乎能100%恢复原状的材料称为形状记忆合金． (2)微电子材料： (3)力、热、声、光、磁等方面的某些性能会发生突变的

材料． (4)

、

、

被当今国际社会公认为现代文明的三大支柱．半导体纳米材料信息能源2．新材料半导体纳米材料信息能源8一、对固体微观结构的认识和理解1．对单晶体各向异性的解释 如图2－2、3－1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．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．图2－2、3－1一、对固体微观结构的认识和理解图2－2、3－192．对晶体具有一定熔点的解释 给晶体加热到一定温度时，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．3．对多晶体特征的微观解释 晶粒在多晶体里杂乱无章地排列着，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．2．对晶体具有一定熔点的解释104．对非晶体特征的微观解释 在非晶体内部，物质微粒的排列是杂乱无章的，从统计的观点来看，在微粒非常多的情况下，沿不同方向的等长直线上，微粒的个数大致相等，也就是说，非晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本相同，所以非晶体在物理性质上表现为各向同性．5．同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同形态出现，晶体和非晶体可在一定条件下相互转化．4．对非晶体特征的微观解释11【例1】

关于晶体和非晶体，下列说法正确的是() A．它们由不同的空间点阵构成 B．晶体内部的物质微粒是有规则地排列的，非晶体内部的物质微粒在不停地运动着 C．晶体内部的微粒是静止的，而非晶体内部的物质微粒是不停地运动着的 D．在物质内部的各个平面上，微粒数相等的是晶体，微粒数不等的是非晶体 答案B【例1】关于晶体和非晶体，下列说法正确的是12解析空间点阵是晶体的一个特殊结构，是晶体的一个特性，所以A是错误的；不管是晶体还是非晶体，组成物质的微粒永远在做热运动，所以C是错误的；非晶体也提不到什么层面的问题，即使是晶体，各个层面的微粒数也不见得相等，所以D也是错误的．故正确答案为B.解析空间点阵是晶体的一个特殊结构，是晶体的一个特性，所以A13【例2】2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究．他们通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开，使得石墨片的厚度逐渐减小，最终寻找到了厚度只有0.34nm的石墨烯，是碳的二维结构．如图2－2、3－2所示为石墨、石墨烯的微观结构，根据以上信息和已学知识判断，下列说法中正确的是()【例2】2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈·海姆和康斯坦丁14图2－2、3－2图2－2、3－215A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体B．石墨是单质，石墨烯是化合物C．石墨、石墨烯与金刚石都是晶体D．他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的答案CD解析石墨、石墨烯、金刚石都为晶体且都为单质，A，B错误，C正确；两位科学家是通过物理变化的方法获得石墨烯的，D正确．故正确的答案为C、D.A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体16二、对常见新材料的认识1．形状记忆合金 (1)定义：将一种含镍55%、含钛45%的“镍钛诺”合金丝加热并弯成各种复杂的形状，然后冷却并拉直，当再次加热时，拉直的合金丝又恢复到原来的形状，因此这种合金被称为形状记忆合金； (2)应用：工程机械、航空航天、医疗卫生等领域．二、对常见新材料的认识172．半导体 (1)定义：导电性能介于金属导体和绝缘体之间，具有优异特性的微电子材料； (2)应用：通信卫星、电视卫星接收机、移动通信、高清晰度电视以及军用电子装置等领域．3．纳米材料 (1)定义：粒度在1～100nm的材料称为纳米材料； (2)应用：医药、电子、生物、航空等方面都有广阔的应用空间．2．半导体18【例3】

材料如果按特性分类，可分为() A．结构材料 B．信息材料 C．复合材料 D．功能材料 答案AD 解析按照材料的特性，可以把材料分为结构材料和功能材料两类．结构材料主要利用材料的力学特性，功能材料主要利用材料的声、光、热、电、磁等特性．故选A、D.【例3】材料如果按特性分类，可分为19【例4】

纳米材料的奇特效应使纳米材料表现出不同于传统材料的良好性能，以下关于纳米材料的性能的说法中，正确的是() A．在力学性能方面，纳米材料具有高强、高硬和良好的塑性 B．在热学性能方面，纳米超细微粒的熔点比常规粉体高得多 C．在电学性能方面，纳米金属在低温时会呈现超导电性 D．在化学性能方面，纳米材料化学活性低 答案A【例4】纳米材料的奇特效应使纳米材料表现出不同于传统材料的20解析解答本题时应注意纳米材料的良好性能主要表现在：(1)力学性能：高强、高硬和良好塑性．(2)热学性能：熔点较低．(3)电学性能：低温时会呈现电绝缘性．(4)化学性能：具有相当高的化学活性.解析解答本题时应注意纳米材料的良好性能主要表现在：21再见再见22高中物理·选修3-3·鲁科版第2节固体的微观结构第3节材料科技与人类文明高中物理·选修3-3·鲁科版第2节固体的微观结构23[目标定位]1.认识固体微观结构和特点．2.用固体的微观结构解释其宏观性质．3.了解材料科技与人类文明．[目标定位]1.认识固体微观结构和特点．2.用固体的微观24一、晶体的结构1．组成晶体的物质微粒有规则地在空间排成

，呈现周而复始的

，说明晶体的微观结构具有

特点．2．晶体内部各微粒之间存在着很强的

，将微粒约束在一定的

上．热运动时，这些微粒只能在各自的

附近做微小振动．阵列有序结构周期性相互作用力平衡位置平衡位置一、晶体的结构阵列有序结构周期性相互作用力平衡位置平衡位置25二、晶体的结合类型1．离子晶体：由正、负离子通过

结合而成的晶体．2．原子晶体：相邻原子之间通过

结合而成的晶体．3．金属晶体：物质微粒通过

结合而成的晶体．离子键共价键金属键二、晶体的结合类型离子键共价键金属键26三、固体特征的微观解释1．晶体内部微粒的排列有一定规律，在宏观上具有规则的几何外形．单晶体在沿不同方向的等长直线上，微粒的个数通常是

的，这说明单晶体在不同方向上的微粒

及物质结构情况是不一样的，所以单晶体在物理性质上表现为各向

性．不相等排列异三、固体特征的微观解释不相等排列异272．非晶体的内部物质的排列没有一定规律，在宏观上没有规则的几何外形．非晶体在沿不同方向的等长直线上，微粒的个数

说明非晶体在不同方向上的微粒

及物质结构情况基本相同，在物理性质上表现为各向

性．3．同一种物质微粒在

的条件下有可能生成

的晶体，虽然构成这些晶体的物质微粒都

，但是由于它们的排列形式

，因而物理性质也

．(填“相同”或“不同”)大致相等排列同不同不同相同不同不同2．非晶体的内部物质的排列没有一定规律，在宏观上没有规则的几28四、材料及分类1．分类 (1)按材料特性分为：

材料和

材料． (2)按应用领域分为：

材料、能源材料、建筑材料，

材料、航空航天材料等． (3)按习惯分为：

材料、无机非金属材料、有机高分子材料和

材料．结构功能信息生物金属复合四、材料及分类结构功能信息生物金属复合292．新材料 (1)发生形变后几乎能100%恢复原状的材料称为形状记忆合金． (2)微电子材料： (3)力、热、声、光、磁等方面的某些性能会发生突变的

材料． (4)

、

、

被当今国际社会公认为现代文明的三大支柱．半导体纳米材料信息能源2．新材料半导体纳米材料信息能源30一、对固体微观结构的认识和理解1．对单晶体各向异性的解释 如图2－2、3－1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．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．图2－2、3－1一、对固体微观结构的认识和理解图2－2、3－1312．对晶体具有一定熔点的解释 给晶体加热到一定温度时，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．3．对多晶体特征的微观解释 晶粒在多晶体里杂乱无章地排列着，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．2．对晶体具有一定熔点的解释324．对非晶体特征的微观解释 在非晶体内部，物质微粒的排列是杂乱无章的，从统计的观点来看，在微粒非常多的情况下，沿不同方向的等长直线上，微粒的个数大致相等，也就是说，非晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本相同，所以非晶体在物理性质上表现为各向同性．5．同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同形态出现，晶体和非晶体可在一定条件下相互转化．4．对非晶体特征的微观解释33【例1】

关于晶体和非晶体，下列说法正确的是() A．它们由不同的空间点阵构成 B．晶体内部的物质微粒是有规则地排列的，非晶体内部的物质微粒在不停地运动着 C．晶体内部的微粒是静止的，而非晶体内部的物质微粒是不停地运动着的 D．在物质内部的各个平面上，微粒数相等的是晶体，微粒数不等的是非晶体 答案B【例1】关于晶体和非晶体，下列说法正确的是34解析空间点阵是晶体的一个特殊结构，是晶体的一个特性，所以A是错误的；不管是晶体还是非晶体，组成物质的微粒永远在做热运动，所以C是错误的；非晶体也提不到什么层面的问题，即使是晶体，各个层面的微粒数也不见得相等，所以D也是错误的．故正确答案为B.解析空间点阵是晶体的一个特殊结构，是晶体的一个特性，所以A35【例2】2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究．他们通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开，使得石墨片的厚度逐渐减小，最终寻找到了厚度只有0.34nm的石墨烯，是碳的二维结构．如图2－2、3－2所示为石墨、石墨烯的微观结构，根据以上信息和已学知识判断，下列说法中正确的是()【例2】2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈·海姆和康斯坦丁36图2－2、3－2图2－2、3－237A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体B．石墨是单质，石墨烯是化合物C．石墨、石墨烯与金刚石都是晶体D．他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的答案CD解析石墨、石墨烯、金刚石都为晶体且都为单质，A，B错误，C正确；两位科学家是通过物理变化的方法获得石墨烯的，D正确．故正确的答案为C、D.A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体38二、对常见新材料的认识1．形状记忆合金 (1)定义：将一种含镍55%、含钛45%的“镍钛诺”合金丝加热并弯成各种复杂的形状，然后冷却并拉直，当再次加热时，拉直的合金丝又恢复到原来的形状，因此