高中物理-2.1-2.3晶体的非晶体-晶体的微观结构-固体新材料学案(含解析)粤教版选修3-3

PAGE学案1晶体和非晶体学案2晶体的微观结构学案3固体新材料[学习目标定位]1.能说出晶体和非晶体的特点及区分方法，能说出单晶体和多晶体的区别.2.了解晶体结构的认识过程，知道晶体内部结构的特点.3.了解材料科学技术的有关知识及应用，体会它们的发展对人类生活、社会发展的影响．1．晶体开始熔化时的温度称为熔点．2．分子动理论的内容是：物体是由大量分子组成的，分子永不停息地做无规则运动，分子之间存在相互作用力．一、晶体和非晶体1．固体可以分为晶体和非晶体两类．石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精等是晶体，玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体．2．单晶体具有确定的几何形状，多晶体和非晶体没有确定的几何形状；晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点．3．晶体在不同方向不仅机械强度、导热性能不同，而且导电性能和对光的折射率等其他物理性质也不一样．这类现象称为各向异性．非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，这叫做各向同性．由于多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体是各向同性的．二、晶体的微观结构1．在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性．2．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．例如碳原子可以形成石墨和金刚石两种晶体．3．同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，也就是说，晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化．三、固体新材料1．新材料的发展与新工艺、新技术密切相关．2．新材料往往具有特殊性能，如超高强度、超高硬度、超塑性.一、晶体和非晶体[问题设计]1．观察玻璃、蜂蜡、塑料、盐粒、蔗糖、石英，比较它们的外形有何不同？答案玻璃、蜂蜡、塑料没有规则的几何外形，盐粒、蔗糖、石英有规则的几何外形．玻璃片云母片图12．在云母簿片和玻璃片上分别涂上一层很薄的石蜡，然后用烧热的钢针去接触云母片及玻璃片的另一面，石蜡熔化，如图1所示，那么你看到的现象及得出的结论是什么？答案玻璃片上石蜡的熔化区呈圆形，说明玻璃片沿各个方向的导热性能相同．云母片上石蜡的熔化区呈椭圆形，说明云母片沿各个方向的导热性能不同．[要点提炼]晶体与非晶体的区别比较内容固体分类宏观外形物理性质非晶体没有确定的几何形状①没有固定熔点②导电、导热、光学性质表现为各向同性晶体单晶体有天然规则的形状①有确定的熔点②导热、导电、光学性质表现为各向异性多晶体一个个小晶粒粘在一起，没有确定的几何形状①有确定的熔点②导热、导电、光学等性质表现为各向同性[延伸思考]金属物体没有固定、规则的几何外形，但它们都有确定的熔点，那么金属是晶体，还是非晶体？答案金属是多晶体，多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的，没有规则的几何外形，在物理性质上表现为各向同性，但它们有确定的熔点．二、晶体的微观结构[问题设计]1．晶体具有规则的外形，物理性质方面表现为各向异性，而非晶体却没有规则的外形，并且物理性质方面表现为各向同性．产生这些不同的根本原因是什么呢？答案它们是由不同的微观结构所决定的．2．金刚石和石墨都是由碳原子构成的，但它们在硬度上差别很大，这说明什么问题？答案金刚石是网状结构，原子间的作用力强，所以金刚石的硬度大．石墨是层状结构，原子间的作用力弱，所以石墨的硬度小．这说明组成物质的微粒按照不同的规则在空间分布，会形成不同的晶体．[要点提炼]1．组成晶体的微粒，按照一定的规则排列，具有空间上的周期性．2．微观结构不同，造成晶体与非晶体形状和物理性质的不同．3．组成晶体的微粒的相互作用很强，它们只能在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动．[延伸思考]天然水晶是晶体，而熔化以后再凝固的水晶则是非晶体，这说明了什么？答案有些晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化．三、固体新材料[问题设计]1．你对固体新材料有哪些了解？答案(1)新材料有优异的性能和广阔的应用前景．(2)新材料的发展与新工艺、新技术密切相关．(3)新材料往往具有特殊性能．如超高强度、超高硬度、超塑性．(4)新材料的研发及其应用，推动了人类文明和社会进步．(5)硅是当前用途最广的半导体材料．2．固体新材料未来的发展方向如何？答案(1)新材料科学正向着研究各种复合材料、研究并开发纳米材料、开发同时具有感知外界环境或参数变化和驱动功能的机敏材料、研究开发生物医学材料等方向发展．(2)新材料的制备工艺、检测仪器和计算机应用也是今后新材料科学技术发展的重要内容．一、晶体和非晶体例1(单选)下列关于晶体和非晶体的说法，正确的是()A．所有的晶体都表现为各向异性B．晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体C．大盐粒磨成细盐，就变成了非晶体D．所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点解析只有单晶体才表现为各向异性，故A错；单晶体有规则的几何形状，而多晶体无规则的几何形状，金属属于多晶体，故B错；大盐粒磨成细盐，细盐仍是形状规则的晶体，在放大镜下能清楚地观察到，故C错；晶体和非晶体的一个重要区别就是晶体有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点，故D对．答案D针对训练(单选)判断物质是晶体还是非晶体，比较可靠的方法是()A．根据外形判断B．根据导电性能判断C．根据各向异性或各向同性判断D．根据有无确定的熔点来判断答案D例2(双选)如图2所示是两种不同物质的熔化曲线，根据曲线判断下列说法正确的是()图2A．甲是晶体B．乙是晶体C．甲是非晶体D．乙是非晶体解析晶体在熔化过程中，不断吸热，但温度却保持不变(熔点对应的温度)，而非晶体没有确定的熔点，不断加热，非晶体先变软，然后熔化，温度却不断上升，因此甲对应的是晶体，乙对应的是非晶体．答案AD二、晶体的微观结构例3(单选)下列说法不正确的是()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解析晶体的外形、物理性质都是由晶体的微观结构决定的，A、B、D正确；各向同性的物质不一定是非晶体，多晶体也具有这样的性质，C错误．故选C项．答案C固体eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(晶体\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(单晶体\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(物理性质各向异性,有规则的几何外形,有确定的熔点)),多晶体\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(物理性质各向同性,有确定的熔点)),晶体的微观结构)),非晶体\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(无规则的几何外形,无确定的熔点,物理性质各向同性)),固体新材料\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(新材料的特征,新材料的未来))))1．(晶体和非晶体)(双选)下列哪些现象能说明晶体与非晶体的区别()A．食盐是正方体，而蜂蜡无规则形状B．石墨可导电，沥青不能导电C．冰熔化时，温度保持不变；松香受热熔化时，温度持续升高D．金刚石密度大，石墨密度小答案AC解析单晶体有规则的几何外形，具有确定的熔点，而非晶体没有，据此知A、C正确．2．(晶体和非晶体)(单选)如图3所示，曲线M、N分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程，图中横轴表示时间t，纵轴表示温度T.从图中可以确定的是()图3A．晶体和非晶体均存在固定的熔点T0B．曲线M的bc段表示固液共存状态C．曲线M的ab段、曲线N的ef段均表示固态D．曲线M的cd段、曲线N的fg段均表示液态答案B解析晶体有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点，由题图可知，只有B选项正确．3．(晶体的微观结构)(双选)晶体具有各向异性的特点是由于()A．晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同B．晶体在不同方向上物质微粒的排列情况相同C．晶体内部结构的无规则性D．晶体内部结构的有规则性答案AD解析