固体 课件-高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册

误区警示 单晶体和多晶体的共同点是有确定的熔点,不同点是单晶体 具有规则的几何形状,在物理性质上表现为各向异性;而多晶体和非晶体没 有规则的几何形状,在物理性质上都表现为各向同性。
【变式训练1】 (多选)关于晶体和非晶体,下列说法正确的是( BD) A.有规则的几何外形的固体一定是晶体 B.只有单晶体才有天然规则的几何外形 C.晶体在物理性质上一定是各向异性的 D.晶体熔化时具有确定的熔点 解析：单晶体有规则的几何外形,多晶体与非晶体都没有规则的几何外 形,如果固体有规则的几何外形但不是天然的,而是人为加工的,则其不一 定是晶体,A错误,B正确。单晶体只在某些物理性质上表现为各向异性,并 非所有的物理性质都表现为各向异性,多晶体在物理性质上表现为各向同 性,C错误。晶体有确定的熔点,D正确。
汉武帝
一、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。
单个晶体颗粒 例如：雪花、食盐小颗粒等。制造各种晶体管、集成电路只能用单晶体 (单晶硅或单晶锗)
新知探究
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。
金属
粘在一起的糖块
讨论：多晶体和非晶体有何相同点和不同点？ 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
石墨烯具有六边形的晶格结构（图2.4-12），单层厚 度仅为0.335 nm。2010年的诺贝尔物理学奖授予了 安德烈·盖姆与康斯坦丁·诺沃肖洛夫两人，以表彰他 们对石墨烯的开创性实验研究
科学漫步：石墨烯实验研究背后的故事
安德烈对待研究工作一直颇具想象力和好奇心。例如，他在利用超导强磁 铁发现水分子具有抗磁性后（水滴悬浮在磁场中），便开始思考：生物体 内绝大多数物质是水，而且生物体内的蛋白质也具有抗磁性，如果将生物 体放入磁场内，会像水滴一样悬浮吗？
1．晶体内部的微粒是按各自的规则排列着的，具有空间上的周 期性。如图所示是食盐晶体中氯离子和钠离子分布的示意图。
2．同种元素的微粒能够按照不同规则在空间分布形成不同的物 质。例如，碳原子如果按图甲那样排列，就成为石墨，而按图乙那 样排列，就成为金刚石。
甲(石墨)
乙(金刚石)
3．说明 (1)原子(或者分子、离子)并不是像结构图上所画的那些点一样静 止不动，它们时刻都在不停地振动，结构图中所画的那些点，是它 们振动的平衡位置。 (2)同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，也就 是说，物质是晶体还是非晶体，并不是绝对的。例如，天然水晶是 晶体，而熔化以后再凝固的水晶(即石英玻璃)就是非晶体。有些非晶 体在一定条件下也可以转化为晶体。
于是，他把一只活体青蛙放入磁场，在精确的计算下，这只青蛙真的 悬浮在了磁场中。安德烈将这个实验结果发表在了物理期刊上，并为他赢 得了2000年的“搞笑诺贝尔物理学奖”。然而，他的想象力并未止步， 也从未停止……
在2004年之前，人类对材料的研究已经进入纳米、甚至原子尺度，人们 也对石墨烯的结构有了更清晰的认识，预言了单层石墨可能会有非常好的 物理性质。
讨论：给定一个固体，如何判断它是晶体还是非晶体？
利用是否有确定的熔点来判断是否是晶体还是非晶体 晶体与非晶体的区别主要表现在有无确定的熔点，而不能靠是否有规则的 几何形状和是否各向异性来辨别，因为虽然单晶体有规则的几何外形，但 多晶体与非晶体一样都没有规则的几何外形；多晶体和非晶体都具有各向 同性。 仅从各向同性或几何形状不能断定某一固体是晶体还是非晶体。
二、晶体的微观结构 1．规则性：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．变化或转化 在不同条件下，同种物质的微粒按照不__同__规__则__在空间排列，可 以生成不同的晶体，例如石墨和金刚石。有些晶体_在__一__定__条__件__下_可 以转化为非晶体，例如天然水晶熔化后再凝固成石英玻璃。
晶体的微观结构
家庭、学校或机关门锁常用“碰锁”，然而，这种锁使用一段 时间后，锁舌就会变涩而不易被碰入，造成关门困难。这时，你可 以用铅笔在锁舌上摩擦几下，碰锁便开关自如了，并且可以持续几 个月之久。请你动手试一试，并解释其中的道理。
提示：石墨是金刚石的同素异形体，两者的不同结构，造成了 两者在物理性质上的很大差异，金刚石质地坚硬，而石墨由于具有 层状结构，且层与层之间结合不很紧密，故层与层之间易脱落，能 起到润滑作用。用铅笔在纸上写字也是根据这个道理。
固体
【学习目标】
1．了解固体的微观结构，知道晶体和非晶体的特点，并能列 举生活中的晶体和非晶体。
2．了解材料科学的有关知识和应用，体会它们的发展对人类 生活和社会发展的影响。
问题思考
观察食盐和松香外形，它们的外形各有怎样的特征？再用显微镜观察精盐 和松香粉末的外形，两者有什么差别？
食盐颗粒
松香
食盐颗粒总是呈现立方体形，松香颗粒没有规则的几何形状。
科学漫步：石墨烯实验研究背后的故事（学生先阅读再总结）
物体是由原子、分子等微粒组成的，它们按一定规律组成一个个“小单元 ”，这些“小单元”结合在一起形成了肉眼可见的物体。
用机械的方法把物体粉碎、研磨，可以得到很细的粉末，但实际上一粒这 样的粉末仍比这里说的“小单元”大得多。
当构成材料的“小单元”的某个维度达到纳米尺度 时，它的性质就会发生很大的变化。石墨就是一个 典型的例子。
课堂练习
【例题1】 (多选)关于晶体和非晶体,下列说法正确的是( CD) A.可以根据各向异性或各向同性来鉴别晶体和非晶体 B.一块均匀薄片,沿各个方向对它施加拉力,发现其强度一样,则此薄片一 定是非晶体 C.一个固体球,如果沿其各方向的导电性不同,则该球体一定是单晶体 D.一块晶体,若其各个方向的导热性相同,则这块晶体一定是多晶体 解析：判断固体是否为晶体的标准是看是否有固定的熔点,多晶体和非 晶体都具有各向同性和无规则的外形,单晶体具有各向异性和规则的外 形,C、D正确。