人教版(新教材)高中物理选择性必修3教学设计2：2 4固体教案

人教版(新教材)高中物理选择性必修第三册PAGEPAGE12.4固体一、教学目标1．知道固体分为晶体和非晶体两大类．2．知道晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别．3．知道晶体分为单晶体和多晶体．4．会用晶体的微观结构特点来解释晶体外形的规则性和物理性质的各向异性．二、重点难点重点：固体的分类、晶体与非晶体的区别、了解晶体的微观结构．难点：单晶体和多晶体的区别、晶体结构对晶体外形的规则性和各向异性的解释．三、教与学教学过程：用放大镜去观察一些实物的外形，通过外形特征比较和投影演示，以增加对固体外形的一些感性认识，通过外形这一表象，来引出对固体的分类和在物理性质上的差异．（一）晶体和非晶体〖分组实验〗让学生用放大镜观察明矾、食盐、硫酸铜、沥青、塑料、橡胶等固体，并从外形上将它们进行分类，引导：只需分成两类．说明：明矾、食盐、硫酸铜三个具有规则的几何外形的为一类，称它们为晶体；沥青、塑料、橡胶没有规则的几何形状的另一类，称它们为非晶体．1．晶体：具有规则的几何形状．〖演示〗将石英放在实物投影仪上，让学生观察石英的外形．将冰糖、味精、云母放在实物投影仪上．边让学生观察边指出：人类随着时间的推移，发现有规则外形的晶体种类越来越多．石英、冰糖、味精是晶体，像云母这样由许多薄层叠到一起的固体也是晶体．（1）常见的晶体有：石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、糖、味精等．（2）几种常见晶体的规则外形：食盐的晶体呈立方体形，明矾的晶体呈八面体形．石英的晶体中间是一个六棱柱，两端呈六棱锥．冬季的雪花是水蒸气在空气中凝华时形成的晶体，一般为六角形的规则图案．2．非晶体：没有规则的几何形状．〖演示〗将玻璃、石蜡放在实物投影仪上，让学生分析它们是晶体还是非晶体．说明：这些固体都是非晶体．用手锤打碎玻璃．将碎玻璃放在实物投影仪上，让学生观察细小的玻璃碎块．说明：玻璃碎块没有一致的规则几何外形，可知玻璃是非晶体．常见的非晶体有：玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等．3．晶体和非晶体的差异（1）在外形上：晶体具有规则的几何形状，非晶体没有规则的几何形状．（2）在物理性质上，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）．〖演示〗云母和玻璃在导热性能上的差异．请学生注意观察涂在云母片上的石蜡熔化后所成的形状和涂在玻璃上的石蜡熔化后所成的形状．启发学生思考这说明了什么？让学生得出云母晶体在各个方向的导热性能不相同，而非晶体玻璃在各个方向上的导热性能相同，〖注意〗①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．云母导热性上表现出显著的各向异性，而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．②有些固体本身就是一个完整的晶体，但也有许多固体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体组成的．③晶体有一定的熔点，非晶体没有一定的熔点．4．单晶体和多晶体单晶体：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．例如：雪花、食盐小颗粒、单晶硅、单晶锗等．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．〖演示〗利用挂图看显微镜下的纯铁样品，可以看到它是由许多的晶粒组成．（1）多晶体的外形特点：没有规则的几何形状．（2）多晶体物理性质上的特点：①不显示各向异性．〖注意〗每一晶粒内部都是各向异性的．②有确定的熔点．固体是否有确定的熔点，可作为区分晶体非晶体的标志．多晶体和非晶体比较（1）多晶体和非晶体都没有规则的几何形状．（2）多晶体有一定的熔点，非晶体没有一定的熔点．（3）多晶体和非晶体的一些物理性质都表现为各向同性．5．晶体和非晶体间的转化（1）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．（2）许多非晶体在一定的条件下可以转化为晶体．（3）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．晶体和非晶体在外形上和一些物理性质上的不同，我们可以从固体的微观结构上去寻找原因．（二）固体的微观结构固体的微观结构决定了外形是否具体规则性和一些物理性质1．晶体外形的规则性可以用微粒的规则排列来解释〖演示〗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，它们等距离交错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．单晶体的各向异性是由单晶体内部的结构所决定．（1）单晶体各向异性的微观解释播放课件单晶体内微粒的排列和非晶体内微粒的排列ABCABCD如图表示在一个平面上单晶体物质微粒的排列情况，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情况不同，才引起单晶体的不同方向上物理性质的不同．而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。（2）同一种物质微粒在不同的条件下有可能生成不同的晶体．有的物质能够生成种类不同的几种晶体，是因为它们的物质微粒能够形成不同的晶体结构．〖演示〗石墨的晶体结构模型和金刚石的晶体结构模型．石墨是层状结构，层与层之间距离较大，作用力较弱，沿着这个方向容易把石墨一层一层地剥下，石墨的层状结构决定了它的质地松软，可以用来制作粉状润滑剂，也可用来制作铅笔芯等．金刚石中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，如果把它安装在钻探机的钻头上，能够钻入坚硬的岩石内．不只是碳元素能组成不同的晶体，其他元素也有这种情况．例如：白磷和红磷的化学成分相同，但是白磷具有立方体结构，而红磷具有层状结构．〖随堂检测〗1．(多选)关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是()A．晶体和非晶体都有确定的熔点B．晶体有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点C．所有晶体都是各向异性的D．多晶体没有确定的几何形状〖答案〗BD〖解析〗晶体有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点，所以A错误，B正确；晶体中的单晶体是各向异性，多晶体是各向同性，所以C错误；单晶体有确定的几何形状，而多晶体和非晶体均无确定的几何形状，所以D正确。2．下面哪些现象能说明晶体与非晶体的区别()A．食盐粒透明，橡胶不透明B．金刚石的密度大，松香的密度小C．冰熔化时温度保持不变，松香熔化时温度不断升高D．石墨可导电，沥青不导电〖答案〗C〖解析〗透明程度、密度大小和导电性能都不能区别晶体与非晶体，A、B、D错误；晶体熔化时有确定的熔点，非晶体则没有，C正确。3．(多选)下列说法中正确的是()A．只要是具有各向异性的固体就必定是晶体B．只要是不显示各向异性的固体就必定是非晶体C．只要是具有确定的熔点的固体就必定是晶体D．只要是不具有确定的熔点的固体就必定是非晶体〖答案〗ACD〖解析〗多晶体和非晶体都表现出各向同性，只有单晶体表现出各向异性，故B错误，A正确；晶体有确定的熔点，而非晶体无确定的熔点，故C、D正确。4．(多选)在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡，由烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示，而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示，下列判断正确的是()A．甲、乙为非晶体，丙是晶体B．甲、丙为晶体，乙是非晶体C．甲、丙为非晶体，乙是晶体D．甲为晶体，乙为非晶体，丙为单晶体〖答案〗BD〖解析〗由题图知，甲、乙在导热性能上表现为各向同性，丙在导热性能上表现为各向异性；甲、丙有固定的熔点，乙没有固定的熔点，所以甲、丙是晶体，乙是非晶体，其中丙是单晶体，故B、D正确，A、C错误。5．(多选)下列说法中正确的是()A．晶体具有天然规则的几何形状，是因为物质微粒是规则排列的B．有的物质能够生成种类不同的几种晶体，因为它们的物质微粒能够形成不同的空间结构C．凡具有各向同性的物质一定是非晶体D．晶体的各向异性是由晶体内部结构决定的〖答案〗ABD〖解析〗晶体的物质微粒微观上是规则排列的，因此宏观上体现为规则的几何形状，A正确；碳原子能够生成石墨和金刚石等不同的晶体，因为碳原子形成了不同的空间结构，B正确；非晶体和多晶体都具有各向同性的特点，C错误；晶体的各向异性是由于晶体内部微粒的空间排列有序，由晶体的内部结构决定，D正确。6.晶体内部的分子有序排列为如图所示的空间点阵(图中的小黑点表示晶体分子)，图中AB、AC、AD为等长的三条线段。下列说法正确的是()A．A处的晶