2024-2025学年高中物理第9章固体液体和物态变化1固体教案1新人教版选修3-3

PAGE1-教学目标与学问点（一）学问与技能1．知道固体可分为晶体和非晶体两大类，2．知道晶体和非晶体在外形与物理性质上的差别。3．知道晶体可分为单晶体和多晶体，通常说的晶体及性质是指单晶体。4．能从微观的晶体结构说明宏观外形与物理性质的差异（二）过程与方法通过对视察演示试验现象和学生分组试验加强学生对晶体和非晶体的不同物理性质的了解。（三）情感、看法与价值观1.扩展学生的眼界，引起对探讨固体性质的爱好和求知欲望。2.让学生学习探讨问题的科学方法与严谨的科学看法。教学重点晶体和非晶体在外形与物理性质上的差别。教学难点从微观的晶体结构说明宏观外形与物理性质的差异。教学方法老师演示试验、学生分组试验、启发、引导，学生探讨、沟通，讲解。教学过程教学内容老师教学设计目的（一）引入新课历史上人类对固体的应用从石器、青铜、铁、不锈钢、塑料等到如今纳米材料的应用。从肯定程度上可以说人类发展的历史就是不断探讨和发觉并运用新型固体材料的历史。可见固体的应用对人类的生活和生产有着深远的意义。师提问：同学们请看看你们的四周，你们觉得什么是固体，固体有哪些特点？生回答：有肯定形态；不会流淌；看得见抓得着师：同学们回答有肯定道理，可见生活到处皆学问。本节课我们从物理角度来进一步了解固体。进行新课固体可分为晶体和非晶体两大类师：拿出自然单晶体萤石、石英、冰糖、蔗糖、方解石、和非晶体橡胶、松香、玻璃、蜡烛让学生视察和触摸。并提问这些固体相比有什么明显不同的地方？生：有的固体很美丽又有规则的几何外形。有的固体没有明显的规则的几何外形。师：这些具有自然规则几何外形的固体例如石英、方解石、萤石等是晶体，而那些没有自然规则的几何外形的固体就是非晶体。晶体：冰糖、明矾、云母、食盐、雪花、方解石、石英、金属等。非晶体：玻璃、松香、沥青、蜂蜡、橡胶、塑料、蜡烛等。师：这些晶体从自然界获得时就具有这些规则形态，它们具有自然规则几何外形。（1）晶体具有自然规则则几何形态而非晶体不具有此特点。师设疑：这些固体中玻璃也具有规则的几何外形，然而它是非晶体，这是怎么回事？学生：玻璃的规则几何外形是人工制成而非自然，晶体几何形态是自然的。晶体具有物理性质的各向异性，非晶体具有物理性质的各向同性。师：晶体和非晶体除了外型上有所不同，还有其他方面的物理性质的不同。我们一起用试验去探究。1、演示试验：师将石蜡匀称涂在玻璃片上和玻璃板上，用加热的小钢钉接触没有涂蜡的另一面。片重复以上操作。参看课本P33上的图9.1-5。生：回答看到的试验现象，玻璃片上石蜡溶化的形态是圆形，云母片上石蜡溶化的椭圆形。师生一起总结试验结论：从试验现象得出玻璃朝各个方向导热速度是一样的，而云母片从各个方向导热速度不相同。2、学生分组试验：器材：方解石，玻璃片，头发一根。操作步骤:把头发放在白纸上，分别通过方解石和玻璃片去视察。生阐述看到的试验现象：通过方解石视察到有两个头发成像，而通过玻璃片只看到一个头发成像。师说明试验现象：光从空气进入方解石发生了折射现象，我们看到两个头发成像说明产生了两条折射光线，可见方解石在不同的方向折射率是不一样的。通过玻璃片只看一个头发成像说明光通过玻璃片只产生了一条折射光线，可见玻璃在不同方向的折射率是相同的。师总结除了以上晶体在某些物理性质表现为各向异性，还有其他晶体在另外的物理性质表现为各向异性。例如方铅矿具有导电各向异性，铜晶体具有弹性各向异性。师强调并不是每种晶体在各种物理性质上都会表现出各向异性。如云母只具有导热各向异性而作为绝缘体的它不具备导电性。（3）、晶体具有固定熔点，而非晶体没有固定熔点师：初中上物理课我们做过试验，试验现象看到晶体溶化时温度不变，而非晶体溶化时温度是渐渐上升的。由此可知晶体具有固定的熔点，而非晶体不具有固定熔点。单晶体和多晶体师：能否单纯依据是否有自然规则几何外形来推断晶体和非晶体？拿出一颗单晶石英和一团多晶石英给学生视察。学生：不行以。师：晶体分为单晶体和多晶体。同一晶体在自然界中可以以单晶形式存在也可以以多晶体存在。（1）单晶：一个物体本身就是一个晶体，这个物体就是单晶体，也称为晶粒。单晶特点具有自然规则几何形态，物理性质表现各向异性，具有固定熔点。（2）多晶体：由单晶体无机杂乱无章的组合而成。多晶体特点不具有自然规则几何形态，物理性质表现为各向同性，具有固定熔点。师强调有无肯定的熔点是宏观上区分晶体和非晶体的重要依据，不能从外形及各向异性来鉴别是否是晶体时，只有依据有无肯定熔点才能作出精确推断。课堂趣味小嬉戏：找找看（让学生从一堆固体里把晶体选择出来）晶体的微观结构师：从学生选择出来的晶体中拿出一块方解石，提问晶体具有自然规则的几何外形，那么它的内部结构会是怎样的呢？让我们一起敲开它，探究其内部结构。用锤子不断敲击方解石，方解石不断变成更小的几块，然而无论怎么变小，始终是规则的几何形态。假想我们始终敲下去，直到小到只由几十个分子构成小颗粒，它应当还是规则的几何形态。由此我们可大胆假设晶体内部微粒的排列是按肯定规则排列的。（1）晶体的微观结构

1、提出晶体内部原子排列有规则的假说并证明假说师：介绍历史上人类探究晶体内部的方法劳厄用波长与晶体格大小差不多的x射线照耀晶体得到的衍射图是按肯定规则排列的亮点群，从而证明晶体内部微粒排列结构按肯定规则排列的。现在，人们用电子显微镜和隧道扫描显微镜对晶体内部结构进行干脆视察和照相，看到单晶体内部微粒按肯定规则排列的空间点阵结构，多晶体内部由很多特别细小的单晶无机组成（例如金属），非晶体内部的微粒排列是杂乱无章的。2、晶体的微观结构组成晶体的物质微粒（分子、原子或离子）依照肯定的规律，在空间中整齐地排列，晶体中物质微粒的相互作用很强，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肯定的平衡位置旁边不停地做微小的振动．

（2）晶体的微观结构确定了详细外形的规则性和一些物理性质的各向异性

1．晶体外形的规则性可以用微粒的规则排列来说明

师：展示实物食盐晶体结构模型：食盐的晶体是由钠离子Na＋和氯离子Cl－组成的，它们等距离交织地排列在三组相互垂直的平行线上，因而食盐具有正方体的外形．

2．晶体的各向异性是由晶体内部的结构所确定．（a）单晶体各向异性的微观说明

如图表示在一个平面上晶体物质微粒的排列状况，从图中可以看出，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状况不同，才引起晶体的不同方向上物理性质的不同．（b）多晶体的各向同性的微观说明多晶体是单晶体杂乱无章地组合而成，单晶体的物理各向异性被抵消了，从整体来看多晶体物理性质表现为各向同性。（c）非晶体内部微粒是杂乱无章的排序，故也没有同性异性。

（3）同素异形体：由同种元素组成的不同晶体叫做同素异形体．

同一物质的微粒能够形成不同的空间结构，即物质的同素异构体，对碳的不同空间结构来说明这一点看课本P34上图9.1-7

的图片：石墨和金刚石的微观结构。

师：播放石墨的晶体结构模型和金刚石的晶体结构模型的动画视．

石墨是层状结构，层与层之间距离较大，作用力较弱，沿着这个方向简单把石墨一层一层地剥下，石墨的层状结构确定了它的质地松软，可以用来制作粉状润滑剂，也可用来制作铅笔芯等．

金刚石是立体网状结构，碳原子间的作用力很强．所以，金刚石有很大的硬度，能用来切割玻璃，假如把它安装在钻探机的钻头上，能够钻入坚硬的岩石内．留意：晶体的微观结构模型并不代表晶体的真实状况，它只是组成晶体的物质微粒有规则排列的示意图。物质是晶体还是非晶体并不是肯定的固体是晶体还是非晶体不是绝地的，它们在不同条件下可相互转化，例如石英溶化后再冷却变成了非晶体玻璃。晶体硫熔化（温度超过300度）后倒入冷水会变成松软度非晶硫，再过一段时间又转化为晶体硫。（四）课堂小结(1)固体分为晶体和非晶体（2）晶体又分为单晶体和多晶体（3）单晶有自然规则几何形态，某些物理性质体现为各向异性，有固定熔点。多晶体无规则几何形态，物理性质表现为各向同性，有固定熔点。非晶体无自然规则几何形态，物理性质表现为各向同性，无固定熔点。（4）晶体内部微粒（原子，分子，离子）按肯定规则排列，这种微粒排列确定了晶体的物理特性。（5）晶体和非晶体不是肯定的，在肯定条件下和相互转化。科学闲逛：播放石墨烯材料的探讨和开发已经它大量商用后对生活，生产，科研的影响。（五）作业完成本节课后练习（一）引入新课：阐述人类对固体应用的历史过程，引起学生对探讨固体性质的爱好和求知欲望。并引导学生关注生活，知道科学学问来源于生活。（二）进行新课：一、（1）让学生实际接触和视察晶体和非晶体，可使他们干脆获得晶体和非晶体的外观上的感性认知从而使学生初步意识到晶体和非晶体的不同。同时让学生留意到晶体的规则几何形态是自然的。（2）云母和玻璃片热传导物理性质不同的演示试验。引导学生细致视察石蜡溶化后的形态，依据形态得出云母导热速度在不同方向是不同。而玻璃在不同方向导热速度相同。通过此试验同时也为了培育学生严谨的科学看法。为了让学生更深刻相识晶体物理性质的各向异性和非晶体的各向同性，设计分组试验，让学生分别透过方解石和玻璃去视察一根头发。依据看到的现象得出方解石在光的折射上表现为各向异性，而玻璃是各向同性。（3）利用多媒体展示晶体和非晶体溶化时温度随时间的改变图，加强学生的对晶体有固定熔点而非晶体无固定熔点的印象。二、单晶体和多晶体通过让学生详细视察现实生活中单晶和多晶体外形让学生清晰看到多晶体不具备自然规则的几何形态。至于为什么单晶体物理性质表现为各向异性而多晶体却表现为各向同性？可在这里埋下伏笔。提示要从物体内部微观结构来找缘由，这样可引起学生探究物体微观结构的爱好。 通过找找看这一环节既可以测试学生对单晶体多晶体和非晶体的了解状况，同时相对于做练习题这种设计可增加物理课堂的趣味性，调动学生学习物理的主动性。晶体的微观结构设计敲击方解石这环节，既可以引导学生自然推想晶体内部结构是规则的还可以让学生学习探讨问题的科学方法与严谨的科学看法。并在此基础上介绍人类探究晶体内部结构的历史过程和方法可让学生更加钦佩为人类科学做出贡献的科学家。为了更形象详细地反映晶体内部原子规则的排列确定晶体的外形和一些物理性质的各向异性，特拿出氯化钠内部结构立体实物模型给学生细致视察。老师在此基础上再讲析食盐成立方体形态和各向异性的详细缘由可起到事半功倍的效果。利用多媒体放石墨和金刚石内部原子排列的立体结构动画图，可让学生3