固体和固体材料+高二下学期物理教科版（2019）选择性必修第三册

第一节

固体和固体材料第二章学习目标1、知道固体有晶体与非晶体两类，知道晶体有单晶体和多晶体之分，能区别晶体和非晶体。2、了解晶体的空间点阵结构，并由结构决定性质的观点认识晶体的物理性质；了解晶体材料在生活、生产和科学研究等方面的应用。3、认识液晶，并知道其在生产生活中的应用。4、认识半导体和纳米材料，并知道其在生产生活中的应用1、食盐颗粒和松香的外形各有怎样的特征？新课引入2、在显微镜下观察食盐和松香粉末的形状，两者有什么样的区别？都有固定的几何形状食盐颗粒都是小晶体形状，都是立方体，松香粉末则没有规则的几何形状。食盐颗粒松香食盐颗粒松香粉末一、晶体和非晶体常见的晶体有:石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精、雪花和金属等明矾石英云母钻石1、晶体：具有规则的几何形状一、晶体和非晶体2、非晶体：不具有规则的几何形状

常见的非晶体有：

玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等．沥青橡胶蜂蜡玻璃晶体的各向异性观察玻璃和云母片上石蜡熔化区域的形状1、被烧红的钉尖接触盖玻片反面时，反面石蜡熔化的区域是以钉尖接触点为圆心的圆-------盖玻片的导热在各方面是均匀的。实验现象：2、被烧红的钉尖接触云母片时，反面石蜡熔化区域的边缘是椭圆形--------云母片的导热在不同方向有差异。晶体的各向异性实验结论：晶体在不同的方向上的导热性能不同。非晶体在各个方向上的导热性能相同。

通过实验研究发现，晶体在不同方向上不但导热性能不同，在导电性，机械强度等方面都不一样。如方铅矿在导电性上有明显的各向异性；方解石在光的折射上表现出明显的各向异性；立方形的铜晶体在弹性上表现出明显的各向异性。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。单晶体与多晶体1、单晶体：天然具有规则几何形状且各向异性的大块晶体，如石英、明矾等。2、多晶体：由许多晶粒构成的晶体，如金属、岩石等。

多晶体是有许多细小的单晶体杂乱集合而成的。在多晶体内，沿着不同的方向都排列着许多极不整齐的单晶体，因而它的导热性、导电性等性质是所有这些单晶体的平均效果，这种平均效果也就使多晶体表现不出各向异性。单晶体多晶体晶体和非晶体间的转化单晶体和多晶体在适当条件下是可以转化的。如天然石英石晶体，在熔融过再冷却后的石英却是非晶体。熔化以后再凝固的石英玻璃石英（晶体）石英玻璃（非晶体）二、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（分子或原子、离子）依照一定的规律在空间中整齐地排列，具有空间上的周期性。为什么晶体具有各向异性，而非晶体会有各向同性呢？

如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．

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。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。

三、液晶

晶体具有点阵结构，规则、有序，而液体中分子的排列几乎是完全无序的。有一些物质可以呈现介于晶体和液体之间的状态。1、液晶：物质既有液体的易流动性，又具有晶体的分子排列整齐、各向异性的的特性。这种物质称为液态晶体，简称液晶2、液晶的特点：

液晶既具有液体的特点，也具有晶体的特点，但它既不是液体，也不是晶体，它是独立于液体和晶体之外的一种特殊流体。

天然液晶不多，大多是人工合成的，现已发现几千种有机化合物具有液晶态。三、液晶3、液晶的分类：按照液晶分子排列向列型液晶(丝状液晶)胆甾型液晶(螺旋状液晶)近晶型液晶(层状液晶)三、液晶4、液晶的性质：外界条件的微小变化，会引起液晶分子排列

的变化，从而改变液晶的某些性质，如温度、压力、摩擦、电磁作用、容器的表面差异等，都可以改变液晶的光学性质.液晶的干涉、散射、衍射、旋光、吸收等受电场调制的光学现象叫液晶的电光效应5、液晶的电光效应的应用：电子手表、电子计算器、计算机的彩色液晶显示屏等四、半导体材料

半导体材料在光、热、点、磁等作用下也会引起相应的物理效应和现象。2、半导体材料的应用：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。光敏电阻半导体激光器五、纳米材料

1、纳米材料：人们把三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围的固体材料，称为纳米材料。

科学研究表明，许多固体材料当厚度、长度和宽度中有一个在纳米范围时，或将宏观物体细分成超微（纳米）颗粒时，将显示出去多奇异的特性，即它们的光学、热学、电磁学、力学以及化学的性质跟大块固体相比将会有显著不同。2、纳米材料的应用：纳米半导体薄膜、纳米陶瓷、纳米磁性材料和纳米生物医学材料等。课

堂

练

习1、关于晶体和非晶体，下列说法正确的是（

）A.金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体B.制作大规模集成电路可以用多晶体C.单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点D.单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的，非晶体是各向同性的C课

堂

练

习2、（多选）对下列几种固体物质的认识，正确的有（)A.食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体B.烧热的针尖接触涂油蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体C.天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则D.石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同AD课

堂

练

习3、（多选）关于液晶分子的排列，下列说法正确的是（

）A.液晶分子在特定方向排列整齐B.液晶分子的排列不稳定，外界条件的微小变动都会引起液晶分子排列的变化C.液晶分子的排列整齐而稳定D.液晶的物理性质稳定AB课

堂

练

习4、（多选）下列说法正确的是（

）