高中物理粵教版 (2019)選擇性必修 第三冊第五節(jié) 晶體試講課課件ppt

這是一份高中物理粵教版 (2019)選擇性必修 第三冊第五節(jié) 晶體試講課課件ppt，共29頁。PPT課件主要包含了學習目標，晶體和非晶體，食鹽的晶體結構，新材料，本課小結，當堂檢測等內容，歡迎下載使用。
知道固體分為晶體與非晶體兩類，知道晶體與非晶體的特點。知道空間點陣假說，能根據(jù)固體的微觀結構解釋晶體、非晶體的特點。知道液晶的主要性質及其在顯示技術中的一些應用。知道什么是半導體材料，它具有哪些特點，它在生產(chǎn)生活中有哪些應用 。初步了解什么是納米材料，它具有什么特性，有些什么應用，人們對它進行了哪些方面的研究.
觀察食鹽顆粒和松香的外形，它們的外形各有怎樣的特征？再用顯微鏡觀察精鹽和松香粉末的外形，兩者有什么樣的差別嗎？
1.晶體：具有規(guī)則的幾何形狀，有確定的熔點。
常見的晶體有：石英、云母、明礬、食鹽、硫酸銅、糖、味精等。
2.非晶體：沒有規(guī)則的幾何形狀，也沒有確定的熔點。
常見的非晶體有：玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠等。
①晶體都具有規(guī)則的幾何形狀．食鹽的晶體呈立方體形，明礬的晶體呈八面體形，石英的晶體中間是一個六面棱柱，兩端是六棱錐．冬季的雪花，是水蒸氣在空氣中凝華時形成的冰的晶體，它們的形狀雖然不同，但一般是六角形的規(guī)則圖案．
②非晶體則沒有規(guī)則的幾何形狀．
(1)在外形上：晶體具有規(guī)則的幾何形狀，非晶體沒有規(guī)則的幾何形狀。
3.晶體和非晶體的差異
(2)在物理性質上，晶體的物理性質與方向有關（這種特性叫各向異性），非晶體的物理性質在各個方向是相同的（這種特性叫各向同性）。
【注意】①晶體具有各向異性，并不是每種晶體在各種物理性質上都表現(xiàn)出各向異性。云母導熱性上表現(xiàn)出顯著的各向異性，而有些晶體在導電性上表現(xiàn)出顯著的各向異性，如方鋁礦，有些晶體在光的折射上表現(xiàn)出顯著的各向異性，如方解石。②晶體有一定的熔點，非晶體沒有一定的熔點。
1）單晶體：如果一個物體就是一個完整的晶體，這樣的晶體叫做單晶體。例如：雪花、食鹽小顆粒等。制造各種晶體管、集成電路只能用單晶體(單晶硅或單晶鍺)
2）多晶體： 如果整個物體是由許多雜亂無章地排列著的小晶體組成的，這樣的物體叫做多晶體．其中的小晶體叫做晶粒．（1）多晶體沒有規(guī)則的幾何形狀。（2）多晶體是各向同性的．（每一晶粒內部都是各向異性的）；（3）多晶體有確定的熔點。
顯微鏡下鋁-鋰-錳合金的斷裂面
單晶硅在微電子工業(yè)中應用廣泛
多晶體沒有規(guī)則的幾何形狀，表現(xiàn)為各向同性，但是同單晶體一樣，仍有確定的熔點．
固體是否有確定的熔點，可作為區(qū)分晶體非晶體的標志．
(1)組成晶體的物質微粒（分子或原子、離子）依照一定的規(guī)律在空間中整齊地排列、晶體中物質微粒的相互作用很強,具有空間上的周期性．(2)微粒的熱運動不足以克服它們的相互作用而遠離．微粒的熱運動特點表現(xiàn)為在一定的平衡位置附近不停地做微小的振動．
1．微觀結構理論的內容
2．實驗證實：人們用X射線和電子顯微鏡對晶體的內部結構進行研究后，證實了這種假說是正確的．1982年，掃描隧道顯微鏡的問世，使人類第一次觀察到原子在物質表面的排列狀況．
3．用微觀結構理論對單晶體特性的解釋
(1)晶體外形的規(guī)則性可以用物質微粒的規(guī)則排列來解釋
(2)晶體的各向異性也是由晶體的內部結構決定的．
直線AB上物質微粒較多，直線AD上較少，直線AC上更少．正因為在不同方向上物質微粒的排列情況不同，才引起晶體的不同方向上物理性質的不同．
如圖表示在一個平面上晶體物質微粒的排列情況．從圖上可以看出，在沿不同方向所畫的等長直線AB、AC、AD上，物質微粒的數(shù)目不同．
4.有的物質能夠生成種類不同的幾種晶體，那是因為組成它們的微粒能夠按照不同規(guī)則在空間分布，形成不同的晶體結構．
例如，碳原子如果按圖甲那樣排列就成為石墨，按圖乙那樣排列就成為金剛石．
石墨是層狀結構，層與層之間距離較大，作用力較弱，沿著這個方向容易把石墨一層層地剝下．石墨的層狀結構決定了它的質地松軟，可以用來制作粉狀潤滑劑，也可以用來制作鉛筆心．
金剛石中碳原子間的作用力很強，所以金剛石有很大的硬度，可以用來切割玻璃．如果把它裝在鉆探機的鉆頭上，能夠鉆入堅硬的巖石內．
石墨的密度小，金剛石的密度大；石墨能導電，金剛石不能導電．
5.晶體和非晶體間的轉化
（1）一種物質可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)，也就是一種物質是晶體還是非晶體，并不是絕對的。
例如，天然水晶是晶體，而熔化以后再凝結的水晶（即石英玻璃）就是非晶體。
（2）許多非晶體在一定的條件下可以轉化為晶體。
（3）在冷卻得足夠快和冷卻到足夠低的溫度時，幾乎所有的材料都能成為非晶體。
1、液晶：由固態(tài)向液態(tài)轉化的中間態(tài)液體具有與晶體相似的性質，稱為液態(tài)晶體，簡稱液晶。
2、液晶的特點：既有液體的流動性，又具有晶體的某些各向異性。
1、半導體材料：導電能力介于導體與絕緣體之間。導電性能可通過摻雜來控制。
與宏觀物體相比，納米材料通常硬度、韌性、延展性等力學性能更好，熔點、磁性、導熱和導電性能降低，對光和物質具有更好的吸收和吸附性，化學活性大大增加。
3、超材料：具有天然材料所不具備的超常物理性質的人工復合結構的復合材料。
（1）左手材料：一種介電常數(shù)和磁導率同時為負值的材料
（2）光子晶體：能使某一頻率范圍的電磁波不能在其內部傳播
晶體：食鹽、砂糖、石英、云母、硫酸銅、明礬、味精雪花
非晶體：玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠
三、液晶：具有液體的流動性，具有晶體的光學各向異性的特點
1.下列關于晶體和非晶體的說法中正確的是（　?。〢.所有的晶體都表現(xiàn)為各向異性B.大顆粒的鹽磨成細鹽，就變成了非晶體C.因為金屬的物理性質表現(xiàn)出各向同性，故金屬是非晶體D.所有的晶體都有確定的熔點，而非晶體沒有確定的熔點
【解析】A錯：單晶體具有各向異性，而多晶體具有各向同性。B錯：食鹽是晶體，大顆粒的鹽磨成細鹽仍有規(guī)則的幾何外形和確定的熔點。C錯：多晶體具有各向同性，金屬是晶體。D對：單晶體和多晶體都有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點。
2.在兩片材質不同的均勻薄片上涂一層很薄的石蠟，然后用燒熱的鋼針尖端分別接觸兩薄片的反面，結果薄片甲上熔化的石蠟呈圓形，薄片乙上熔化的石蠟呈橢圓形，如圖所示。由此可以判定（　?。〢.甲一定是晶體B.乙一定是晶體C.甲一定不是晶體 D.乙一定不是單晶體
解析：薄片甲上熔化的石蠟呈圓形，表明它的導熱性是各向同性的；薄片乙上熔化的石蠟呈橢圓形，表明它的導熱性是各向異性的，所以薄片乙一定是晶體。由于非晶體和多晶體都是各向同性的，所以薄片甲可能是非晶體，也可能是多晶體。
3.［多選］單晶體不同于非晶體，它具有規(guī)則的幾何外形，在不同方向上物理性質不同，而且具有一定的熔點，下列哪些說法可以用來解釋晶體的上述特性（　?。〢.組成單晶體的物質微粒，在空間按一定的規(guī)律排列B.單晶體在不同方向上物理性質不同，是由于不同方向上微粒數(shù)目不同，微粒間距離也不相同C.單晶體在不同方向上物理性質不同，是由于不同方向上物質微粒性質不同D.單晶體在熔化時吸收熱量，全部用來瓦解單晶體原子或分子間的結構，轉化為分子勢能，因此，單晶體在熔化過程中保持一定的溫度不變。只有空間結構完全被破壞，單晶體完全變?yōu)橐后w后，繼續(xù)加熱，溫度才會升高
【解析】單晶體微粒有規(guī)則的分布是單晶體有規(guī)則幾何外形的原因，單晶體在物理性質上的各向異性是由于空間結構中不同方向的微粒數(shù)目不同，微粒間距離也不相同。晶體熔點的存在是由于晶體在熔化時要吸收熱量用來瓦解空間點陣，增加分子勢能。熔化過程中分子熱運動的平均動能不變，即溫度不變。只有當晶體全部轉變?yōu)橐后w后溫度才會升高，分子熱運動的平均動能才會增加。
4.晶體內部的分子有序排列為如圖2-4-2所示的空間點陣（圖中的小黑點表示晶體分子 ），圖中AB、AC、AD為等長的三條直線。下列說法中正確的是（　?。〢. A處的晶體分子可以沿三條直線發(fā)生定向移動B.三條直線上晶體分子的數(shù)目相同，表明晶體的物理性質是各向同性的C.三條直線上晶體分子的數(shù)目不同，表明晶體的物理性質是各向異性的D.以上說法均不正確
解析：A錯：晶體中的分子只在平衡位置附近振動，不會沿三條直線發(fā)生定向移動。C對，B、D錯：三條直線上晶體分子的數(shù)目不同，表明晶體的物理性質是各向異性的。
5.［多選］關于石墨和金剛石的區(qū)別，下列說法正確的是（　?。〢.石墨與金剛石是由同種物質微粒組成、空間結構不同的晶體B.金剛石晶體結構緊密，所以質地堅硬；石墨晶體是層狀結構，所以質地松軟C.石墨和金剛石是不同物質的微粒組成的不同晶體D.石墨導電、金剛石不導電是由于組成它們的化學元素不同
解析：石墨和金剛石都是由碳原子組成的，由于空間結構不同，故有金剛石堅硬、石墨松軟的特點。
5.［多選］下列關于液晶的說法中，正確的是（　?。〢.液晶是液體和晶體的混合物B.液晶能像液體一樣具有流動性，而其光學性質與某些晶體相似C.液晶表現(xiàn)各向同性的性質D.液晶的微觀結構介于晶體和液體之間，其光學性質具有各向異性的特點
解析：A錯：液晶并不是指液體和晶體的混合物，是物質的一種特殊狀態(tài)。B對，C錯：液晶像液體一樣可以流動，并且光學性質與某些晶體相似，具有各向異性。D對：根據(jù)液晶的特點可知，液晶的微觀結構介于晶體和液體之間，其光學性質是各向異性的。