2.2固体的微观结构-2.3材料科技与人类文明 学案(2020年鲁科版高中物理选修3-3)

2.2固体的微观结构-2.3材料科技与人类文明学案（2020年鲁科版高中物理选修3-3）

第第2节节固体的微观结构固体的微观结构

第第3节节材料科技与人类文明材料科技与人类文明目标定位

1.认识固体微观结构和特点.

2.用固体的微观结构解释其宏观性质.

3.了解材料科技与人类文明.

一.晶体的结构

1.组成晶体的物质微粒有规则地在空间排成阵列，呈现周而复始的有序结构，说明晶体的微观结构具有周期性特点.

2.晶体内部各微粒之间存在着很强的相互作用力，将微粒约束在一定的平衡位置上.热运动时，这些微粒只能在各自的平衡位置附近做微小振动.

二.晶体的结合类型

1.离子晶体由正.负离子通过离子键结合而成的晶体.

2.原子晶体相邻原子之间通过共价键结合而成的晶体.

3.金属晶体物质微粒通过金属键结合而成的晶体.

三.固体特征的微观解释

1.晶体内部微粒的排列有一定规律，在宏观上具有规则的几何外形.单晶体内部在沿不同方向的等长直线上，微粒的个数通常是不相等的，这说明单晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况是不一样的，所以单晶体在物理性质上表现为各向异性.

2.非晶体的内部物质的排列没有一定规律，在宏观上没有规则的几何外形.非晶体在沿不同方向的等长直线上，微粒的个数大致相等.说明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，在物理性质上表现为各向同性.

3.同一种物质微粒在不同的条件下有可能生成不同的晶体，虽然构成这些晶体的物质微粒都相同，但是由于它们的排列形式不同，因而物理性质也不同.填“相同”或“不同”

四.材料及分类

1.分类1按材料特性分为结构材料和功能材料.2按应用领域分为信息材料.能源材料.建筑材料，生物材料.航空航天材料等.3按习惯分为金属材料.无机非金属材料.有机高分子材料和复合材料.

2.新材料1发生形变后几乎能100恢复原状的材料称为形状记忆合金.2微电子材料半导体.3力.热.声.光.磁等方面的某些性能会发生突变的纳米材料.4材料.信息.能源被当今国际社会公认为现代文明的三大支柱.

一.对固体微观结构的认识和理解

1.对单晶体各向异性的解释如图1所示，这是在一个平面上单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A

B.A

C.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，才引起单晶体在不同方向上物理性质的不同.图1

2.对晶体具有一定熔点的解释给晶体加热到一定温度时，一部分微粒有足够的动能克服微粒间的作用力，离开平衡位置，使规则的排列被破坏，晶体开始熔化，熔化时晶体吸收的热量全部用来破坏规则的排列，温度不发生变化.

3.对多晶体特征的微观解释微粒在多晶体里杂乱无章地排列着，所以多晶体没有规则的几何形状，也不显示各向异性.它在不同方向的物理性质是相同的，即各向同性.多晶体和非晶体的主要区别是多晶体有固定的熔点，而非晶体没有.

4.对非晶体特征的微观解释在非晶体内部，物质微粒的排列是杂乱无章的，从统计的观点来看，在微粒非常多的情况下，沿不同方向的等长直线段上，微粒的个数大致相等，也就是说，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.

5.同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同形态出现，晶体和非晶体可在一定条件下相互转化.

【例1】

xx虹口高二期中晶体内部的分子有序排列为如图2所示的空间点阵图中小黑点表示晶体分子，图中A

B.A

C.AD为等长的三条直线.下列说法正确的是图2

A.A处的晶体分子可以沿三条直线发生定向移动

B.三条直线上晶体分子的数目相同，表明晶体的物理性质是各向同性的

C.三条直线上晶体分子的数目不同，表明晶体的物理性质是各向异性的

D.三条直线上晶体分子的数目不同，表明在不同方向上的微粒排列和物质结构情况不一样答案CD解析晶体中的分子只能在平衡位置附近振动，不会沿三条直线发生定向移动，A错误；三条直线上晶体分子的数目不同，表明晶体的物理性质是各向异性的，B 错误，

C.D正确.

【例2】

xx年诺贝尔物理学奖授予安德烈海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究.他们通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开，使得石墨片的厚度逐渐减小，最终寻找到了厚度只有0.34nm的石墨烯，是碳的二维结构.如图3

所示为石墨.石墨烯的微观结构，根据以上信息和已学知识判断，下列说法中正确的是图3

A.石墨是晶体，石墨烯是非晶体

B.石墨是单质，石墨烯是化合物

C.石墨.石墨烯与金刚石都是晶体

D.他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的答案CD解析石墨.石墨烯.金刚石都为晶体且都为单质，

A.B错误，C正确；两位科学家是通过物理变化的方法获得石墨烯的，D正确.针对训练1关于晶体和非晶体，下列说法正确的是

A.它们由不同的空间点阵构成

B.晶体内部的物质微粒是有规则地排列的，非晶体内部的物

质微粒在不停地运动着

C.晶体内部的微粒是静止的，而非晶体内部的物质微粒是不

停地运动着的

D.在物质内部的各个平面上，微粒数相等的是晶体，微粒数

不等的是非晶体答案B解析空间点阵是晶体的一个特殊结构，是

晶体的一个特性，A错误；不管是晶体还是非晶体，组成物质的微粒永远在做热运动，C错误；非晶体也提不到什么层面的问题，即使是晶体，各个层面的微粒数也不见得相等，D错误，B正确.

二.对常见新材料的认识

1.形状记忆合金1定义将一种含镍