高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册4 固体一等奖ppt课件

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观察食盐颗粒和松香的外形，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，两者有什么样的差别吗？
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。
固体、液体、气体的性质是什么？
本节课我们就对固体进行探究
上图是在日常生活中有两组常见的物质：一组是玻璃、蜂蜡、硬塑料等；另一组是盐粒、砂糖、石英.两类固体物质的外表各有什么特征？
一组没规则形状；另一组有规则形状.
石英（六面棱柱和2个六面棱锥）
1．晶体：具有规则的几何形状．
石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精、雪花和金属等
（2）几种常见晶体的规则外形：
中间是一个六棱柱，两端呈六棱锥
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．
玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等．
2．非晶体：没有规则的几何形状．
观察玻璃和云母片上石蜡熔化区域的形状
玻璃（非晶体）在各个方向上导热性能是相同的
云母（晶体）在各个方向上导热性能是不同的
把光分解为两束光而沿不同方向折射，形成双折射现象
观察方解石晶体是各向异性
常见的金属没有规则的形状，但具有确定的熔点。它们是晶体还是非晶体?
从金属的显微图样中可以看到，它是由许多细小的晶粒组成的。每个晶粒都是一个小的单晶体。但是，由于这些小的单晶体的取向杂乱无章，所以金属没有确定的几何形状。
晶体有规则的几何形状；非晶体则没有规则的几何形状.
①云母导热性上表现出显著的各向异性②而有些晶体在导电性上表现出显著的各向异性，如方铝矿③有些晶体在光的折射上表现出显著的各向异性，如方解石．
晶体的物理性质与方向有关（这种特性叫各向异性）
晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点．
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）
晶体具有各向异性，但并不是每种晶体在各种物理性质上都表现出各向异性．
(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．
4．晶体和非晶体间的转化
1.关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是(　　 )A．有规则的几何外形的固体一定是晶体B．晶体在物理性质上一定是各向异性的C．非晶体在适当的条件下可能转化为晶体D．晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点
2．下列固体中全是由晶体组成的是（ ） A．石英、云母、明矾、食盐、雪花、铜 B．石英、玻璃、云母、铜 C．食盐、雪花、云母、硫酸铜、松香 D．蜂蜡、松香、橡胶、沥青
1．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．
2．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．　（1）多晶体没有规则的几何形状． （2）多晶体 ①不显示各向异性．（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．
有（天然）规则的几何形状
某些物理性质（导电、导热、光学性质）可表现为各向异性
导电、导热、光学性质表现为各向同性
无（天然）规则的几何形状
固体是否有确定的熔点，可作为区分晶体和非晶体的标志．
具有规则几何形状的固体不一定是晶体．例如：有规则形状的蜡烛不是晶体，而是非晶体。
(1)区分晶体与非晶体的方法：看其有无确定的熔点，晶体具有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点.仅从各向同性或者几何形状不能判断某一固体是晶体还是非晶体.(2)区分单晶体和多晶体的方法：看其是否具有各向异性，单晶体表现出各向异性，而多晶体表现出各向同性.
判断晶体与非晶体、单晶体与多晶体的方法
1．关于晶体和非晶体，下列说法中正确是（      ）      A．单晶体具有各向异性 B．多晶体也具有各向异性 C．非晶体的各种物理性质，在各个方向上都是相同的 D．晶体的各种物理性质，在各个方向上都是不同的
2.下列说法中正确的是（ 　）A.常见的金属材料都是多晶体B.只有非晶体才显示各向同性C.凡是具有规则天然几何形状的物体必定是单晶体D.多晶体不显示各向异性
晶体呈现出很多特殊的宏观性质（外形规则、有固定熔点、各向异性等）猜一猜：晶体在微观结构上可能有什么特点？
探索客观世界的一般方法：由表及里、由现象到本质
17-19世纪的假说：晶体内部的微粒是按各自的规则排列着的。
德国物理学家 M.vn劳厄于1912年发现X射线在晶体中会发生衍射现象，推导出了晶体作为三维光栅的衍射方程，即劳厄方程，因此获得1914年的诺贝尔物理学奖。劳厄预言可以用X射线通过晶体得到的衍射图像确定晶体结构。布拉格父子在劳厄的基础上，成功地测定了NaCl、KCl等的晶体结构，并提出了作为晶体衍射基础的著名公式─布拉格定律，他们于1915年共同获得诺贝尔物理学奖。
20世纪70年代，通过电子显微镜观察到钍、铀原子的像
1982年，扫描隧道显微镜问世，观察到原子在物质表面的排列状况
下图表示在一个平面内晶体物质微粒的排列情况．AB=AC=AD。
想一想：这个图能解释晶体的什么宏观特性？
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，才引起晶体的不同方向上物理性质的不同．
如图表示在一个平面上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AB、AC、AD上，物质微粒的数目不同．
（1）组成晶体的物质微粒（分子或原子、离子）依照一定的规律在空间中整齐地排列，具有空间上的周期性。
①晶体外形的规则性可以用物质微粒的规则排列来解释。
②单晶体的各向异性也是由晶体的内部结构决定的．
③多晶体是单晶体杂乱无章地组合而成，单晶体的物理性质各向异性被抵消了，从整体来看物理性质变为各向同性。
1.晶体微观结构的特点
（3）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：石墨和金刚石的微观结构：
注意：模型图里的点只是微粒做震动的平衡位置。
（2）晶体中物质微粒的相互作用很强，微粒的热运动不足以克服它们的相互作用而远离。微粒的热运动表现为在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动。
（1）为什么晶体具有规则的几何外形？
由于晶体的物质微粒是按照一定的规则在空间中整齐地排列的，表现在外形上具有规则的几何形状，且不同类型的晶体结构，决定了各种晶体的不同外形。
（2）如何解释物理性质的各向异性呢？
在不同方向上物质微粒的排列情况不同，引起晶体的不同方向上物理性质的不同。
（3）晶体的熔点为什么固定？
晶体溶化时，吸收的热量全部用来破坏规则的排列，温度不发生变化。
非晶体熔化时，先变软，然后变成粘滞性很大的液体，温度不断升高。
2.用晶体的微观结构解释晶体的特征
他们有哪些物理特性？可能有哪些用途？为什么？
石墨的密度小，金刚石的密度大；石墨能导电 ，金刚石不能导电。
例如，碳原子如果按图甲那样排列就成为石墨，按图乙那样排列就成为金刚石．
石墨质地松软，粉状润滑剂，制作铅笔心．
金刚石有很大的硬度，可以用来切割玻璃
3、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。
铅芯的主要成分是石墨，请利用手边的材料，设计实验体验石墨的润滑作用。
4、一种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，也就是一种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。
5、有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体。
例如晶体硫熔化（温度超过300度）后倒入冷水会变成柔软的非晶硫，再过一段时间又转化为晶体硫。
富勒烯C6012个正五边形20个正六边形你能根据微观结构判断这种材料可能的特点吗？
碳原子组成的六角形蜂巢晶格的纳米材料，具有非常优异的光学、力学、电学特征
石墨烯运用于涂料，可增强防腐、耐磨、散热等功能。广泛运用于船舶、车辆、桥梁、日常用具等。
石墨烯具有六边形的晶格结构单层厚度仅为0.335 nm。
1. (多选)下列关于晶体空间点阵的说法，正确的是(　　 )A.构成晶体空间点阵的微粒，可以是分子，也可以是原子或离子B.晶体的微粒之所以能构成空间点阵，是由于晶体中微粒之间相互作用很强，所有微粒都被牢牢地束缚在空间点阵的结点上不动C.所谓空间点阵与空间点阵的结点，都是抽象的概念；结点是指组成晶体的微粒做永不停息的微小振动的平衡位置；微粒在结点附近的微小振动，就是热运动D.相同的微粒，可以构成不同的空间点阵，也就是同一种物质能够生成不同的晶体，从而能够具有不同的物理性质
2.晶体在熔化过程中温度会保持在熔点不变,此过程中吸收的热量主要用于(　　)A.破坏晶体结构,增加分子势能B.破坏晶体结构,增加分子动能C.破坏晶体结构,同时增加分子势能和分子动能D.破坏晶体结构,既不增加分子势能也不增加分子动能
(1)铁块没有规则的几何形状，所以是非晶体。(　　)(2)晶体具有确定的熔点。(　　)(3)具有各向同性的固体一定是非晶体。(　　)(4)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。(　　)(5)玻璃没有确定的熔点，也没有规则的几何形状。(　　)(6)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。(　　)(7)晶体一定有规则的几何形状。 (　　)(8)有规则几何形状的固体一定是晶体。 (　　)(9)常见的金属是多晶体。 (　　)(10)常见的金属是晶体。 (　　)
【例题1】下列说法正确的是 (　　)A.一个固体球，若沿各条直径方向上的导电性能不同，则该球为单晶体B.一块固体，若是各个方向导热性能相同，则这个固体一定是非晶体C.一块固体，若有确定的熔点，则该固体必定为晶体D.黄金可以切割加工成各种形状，所以是非晶体
【例题2】晶体在熔解过程中所吸收的热量主要用于（ ）A.破坏空间点阵结构，增加分子动能B.破坏空间点阵结构，增加分子势能C.破坏空间点阵结构，增加分子势能，同时增加分子动能D.破坏空间点阵结构，但不增加分子势能和分子动能
【例题3】一块厚度和密度都均匀分布的长方体被测样品，长AB是宽AD的两倍，如图3所示.如果用多用电表的欧姆挡沿两个对称轴O1O1′和O2O2′方向测量，结果阻值均为R，则这块样品可能是( )
A.单晶体 B.多晶体C.非晶体 D.普通金属
【例题4】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处的晶体分子可以沿三条线方向发生定向移动B.三条线段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.三条线段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.以上说法均不正确
多晶体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体(晶粒)组成的．平常见到的各种金属材料都是多晶体．把纯铁做成的样品放在显微镜下观察，可以看到它是由许许多多晶粒组成的．晶粒有大有小，最小的只有10－5 cm，最大的也不超过10－3 cm.每个晶粒都是一个小单晶体，具有各向异性的物理性质和规则的几何形状，因为大量晶粒的杂乱无章地排列，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．
多晶体的微观结构及对其性质的解释
给晶体加热到一定温度时，一部分微粒具有足够大的动能克服微粒间的相互作用，离开振动的平衡位置，使规则的排列被破坏，晶体开始熔解，熔解时晶体吸收的热量全部用来破坏规则的排列(从能量角度来看是增加了分子势能)，温度并不发生变化．
多晶体的微观结构及对其性质的解释多晶体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体(晶粒)组成的．平常见到的各种金属材料都是多晶体．把纯铁做成的样品放在显微镜下观察，可以看到它是由许许多多晶粒组成的．晶粒有大有小，最小的只有10－5 cm，最大的也不超过10－3 cm.每个晶粒都是一个小单晶体，具有各向异性的物理性质和规则的几何形状，因为大量晶粒的杂乱无章地排列，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．
在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡，用烧热的针接触其上一点，石蜡熔化的范围分别如图 (a)、(b)、(c)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(d)所示。则由此可判断出甲为________，乙为________，丙为________。(填“单晶体”、“多晶体”或“非晶体”)
解析：晶体具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点。单晶体的物理性质具有各向异性，多晶体的物理性质具有各向同性。
1．天然的水晶具有规则的几何外形，则天然水晶（　　）A．是单晶体B．没有固定的熔点C．微观粒子的空间排列不规则D．在光学性质上表现为各向同性
2．如图是a、b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（　　）A．a是单晶体，b是多晶体或非晶体B．a是多晶体，b是单晶体或非晶体C．a是非晶体，b是晶体D．a是晶体，b是非晶体
3、关于石墨与金刚石的区别，下列说法正确的是（ ） A.它们是由不同物质微粒组成的不同晶体B.它们是由相同物质微粒组成的不同晶体C.金刚石是晶体，石墨是非晶体D.金刚石比石墨原子间作用力大，金刚石有很大的硬度
4．关于晶体和非晶体，下列说法正确的是（　　）A．食盐、玻璃、天然石英和金刚石都是晶体B．晶体的分子（或原子、离子）排列是有规则的C．单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点D．单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的，非晶体是各向同性的
5、(多选)对下列几种固体物质的认识，正确的有（ ）A.食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体C.天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则D.石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同
6．2020年12月17日“嫦娥五号”探测器胜利完成月球采样任务并返回地球。探测器上装有规则几何外形石英晶体制成的传感器，其受压时在其中两相对的表面上会产生大小相等、符号相反的电荷，从而形成电压。下列说法正确的是（　　）A．该石英晶体是多晶体B．该石英晶体具有各向异性的电学性质C．石英晶体没有确定的熔点D．石英晶体传感器是将电学量转换成力学量的装置
7．甲、乙两种薄片的表面分别涂有薄薄的一层石蜡，然后用烧热钢针的针尖分别接触这两种薄片石蜡涂层的背面，接触点周围熔化了的石蜡分别形成如图所示形状，对这两种薄片，下列说法中正确的是（　　）A．甲的熔点一定高于乙的熔点B．甲一定是晶体C．乙一定是晶体D．乙一定是非晶体
8．关于晶体和非晶体，下列说法正确的是（　　）A．可以根据各向同性或各向异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，此薄片一定是非晶体C．一个固体球，如果沿其各条直径方向的导电性能不同，则该球一定是单晶体D．一块晶体，若其各个方向的导热性能相同，则一定是单晶体