2013-2014學(xué)年高二物理粵教版選修3-3同步課件：第2章-第2節(jié)-晶體的微觀(wēiguān)結(jié)構(gòu)-第3節(jié)-固體新材料(35張)第一頁(yè)，共37頁(yè)。1．了解固體的微觀結(jié)構(gòu)．2．知道晶體和非晶體在物理性質(zhì)上的差異，是由于它們內(nèi)部物質(zhì)微粒的排列不同造成的．3．能比較石墨與金剛石的微觀結(jié)構(gòu)，并說(shuō)明(shuōmíng)它們的特性．4．了解材料科學(xué)技術(shù)的有關(guān)知識(shí)及應(yīng)用，體會(huì)它們的開(kāi)展對(duì)人類生活和社會(huì)開(kāi)展的影響．第二頁(yè)，共37頁(yè)。5．了解新材料的根本特征，知道半導(dǎo)體的一些特點(diǎn)(tèdiǎn)，了解半導(dǎo)體技術(shù)在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用．初步了解納米材料的特性，關(guān)注納米材料的研究和應(yīng)用．第三頁(yè)，共37頁(yè)。通過(guò)上一節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道，晶體(jīngtǐ)和非晶體(jīngtǐ)在外形上和物理性質(zhì)上都有很大的差異，是什么原因引起的呢？和它們的結(jié)構(gòu)有關(guān)系嗎？第四頁(yè)，共37頁(yè)。1．晶體的微觀結(jié)構(gòu)：組成晶體的微觀粒子(分子、原子或離子)按___________在空間整齊地排列，晶體中物質(zhì)微粒的________很強(qiáng)，微粒的熱運(yùn)動(dòng)缺乏以克服它們的相互作用力而遠(yuǎn)離，微粒的熱運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為在________________________地微小(wēixiǎo)振動(dòng)．2．非晶體的微觀結(jié)構(gòu)：非晶體內(nèi)部物質(zhì)微觀粒子的排列是______的．一定(yīdìng)的規(guī)律相互作用一定(yīdìng)的平衡位置附近不停不規(guī)那么第五頁(yè)，共37頁(yè)。3．新材料的根本特征：(1)新材料有優(yōu)異的性能和廣闊的應(yīng)用(yìngyòng)前景．(2)新材料的開(kāi)展與______、______有密切關(guān)系．(3)新材料往往具有________，如超高強(qiáng)度、超高硬度、超塑性．(4)____是當(dāng)前用途最廣的半導(dǎo)體材料．新工藝新技術(shù)(jìshù)特殊(tèshū)功能硅第六頁(yè)，共37頁(yè)。晶體(jīngtǐ)的微觀結(jié)構(gòu)人們根據(jù)晶體的規(guī)那么性和物理性質(zhì)的各向異性提出了一些假說(shuō)，認(rèn)為晶體內(nèi)部的微粒是有規(guī)那么排列(páiliè)的．這種想法直到1912年人們應(yīng)用對(duì)X射線對(duì)晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，才證實(shí)了這種假說(shuō)的正確性．到1982年，掃描隧道顯微鏡的問(wèn)世，人們第一次觀察到原子在物質(zhì)外表的排列(páiliè)狀況．第七頁(yè)，共37頁(yè)。晶體的微觀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：組成晶體的物質(zhì)微粒，依照一定的規(guī)律在空間中整齊(zhěngqí)地排列．晶體中物質(zhì)微粒的相互作用很強(qiáng)，微粒的熱運(yùn)動(dòng)缺乏以克服它們的相互作用而遠(yuǎn)離．微粒的熱運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為在一定的平衡位置附近不停地做微小振動(dòng)．第八頁(yè)，共37頁(yè)。1．對(duì)各向異性的解釋．以下圖表示在一個(gè)平面上晶體(jīngtǐ)物質(zhì)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(zhǎng)直線AB、AC、AD上，物質(zhì)微粒的數(shù)目不同．直線AB上物質(zhì)微粒較多，直線AD上較少，直線AC上更少，正因?yàn)樵诓煌较蛏衔镔|(zhì)微粒的排列情況不同，才引起晶體(jīngtǐ)的不同方向上物理性質(zhì)的不同．第九頁(yè)，共37頁(yè)。2．對(duì)熔點(diǎn)的解釋．給晶體加熱(jiārè)到一定溫度時(shí)，一局部微粒具有足夠的動(dòng)能克服微粒間的作用力，離開(kāi)平衡位置，使規(guī)那么的排列被破壞，晶體開(kāi)始熔解．熔解時(shí)，晶體吸收的熱量全部用來(lái)破壞規(guī)那么的排列，溫度不發(fā)生變化．第十頁(yè)，共37頁(yè)。3．對(duì)有的物質(zhì)有幾種晶體的解釋．有的物質(zhì)能生成種類不同的幾種晶體，是因?yàn)樗鼈兊奈镔|(zhì)微粒能夠形成不同的晶體結(jié)構(gòu)．例如碳原子按不同結(jié)構(gòu)排列可形成石墨和金剛石，二者在物理性質(zhì)上有很大不同．不只是碳元素能組成不同晶體，其他元素也有這種情況．例如白磷和紅磷的化學(xué)成分相同，但是(dànshì)白磷具有立方體結(jié)構(gòu)，而紅磷具有與石墨一樣的層狀結(jié)構(gòu)．第十一頁(yè)，共37頁(yè)。〔雙選〕晶體具有各向異性(ɡèxiànɡyìxìnɡ)的特點(diǎn)是由于()A．晶體在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況不同B．晶體在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況相同C．晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的無(wú)規(guī)那么性D．晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有規(guī)那么性第十二頁(yè)，共37頁(yè)。解析：晶體的各向異性是晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有規(guī)那么性，使不同的方向上物質(zhì)微粒的排列情況不同.有些物質(zhì)在不同條件(tiáojiàn)下生成不同的晶體，那是因?yàn)榻M成它的微粒能夠按照不同的規(guī)律在空間分布．答案：AD第十三頁(yè)，共37頁(yè)。課堂訓(xùn)練比較金剛石與石墨的結(jié)果是()A．它們是同一種物質(zhì)，只是內(nèi)部微粒的排列不同B．它們的物理性質(zhì)(wùlǐxìngzhì)有很大的差異C．由于它們內(nèi)部微粒排列規(guī)那么不同，所以金剛石為晶體，石墨是非晶體D．金剛石是單晶體，石墨是多晶體第十四頁(yè)，共37頁(yè)。解析：同一種物質(zhì)微?？赡苄纬?xíngchéng)不同的晶體結(jié)構(gòu)，從而生成種類不同的幾種晶體，金剛石與石墨是它的一個(gè)特例．答案：AB第十五頁(yè)，共37頁(yè)。固體(gùtǐ)新材料固體是物體存在的最常見(jiàn)的方式，固體材料是人類社會(huì)進(jìn)步的標(biāo)志．人類在遠(yuǎn)古時(shí)期就開(kāi)始利用石器作為生產(chǎn)工具與生活用品．隨著生產(chǎn)的開(kāi)展，生產(chǎn)工具的不斷革新，人們對(duì)固體材料的要求也在不斷地提高，從對(duì)金屬固體材料的提煉到今天(jīntiān)可以運(yùn)用科學(xué)技術(shù)創(chuàng)造出多種人造材料、合金、低溫超導(dǎo)材料；生產(chǎn)火箭、人造衛(wèi)星的特殊材料；高強(qiáng)度、低密度、耐高溫的鈦合金等等．這些材料的性質(zhì)也是千差萬(wàn)別的，所以有這些固體材料性質(zhì)的不同，都是與它們的分子組成和分子排列有關(guān)的．第十六頁(yè)，共37頁(yè)。1．新材料的根本特征(tèzhēng)．(1)新材料的開(kāi)展與新工藝、新技術(shù)密切相關(guān)；(2)新材料具有特殊的性能；(3)新材料的研究及應(yīng)用，推動(dòng)了人類文明和社會(huì)進(jìn)步．2．新材料的未來(lái)．新材料正向著研究各種復(fù)合材料，研究并開(kāi)發(fā)納米材料，開(kāi)發(fā)同時(shí)具有感知外界環(huán)境或參數(shù)變化和驅(qū)動(dòng)功能的機(jī)敏材料，研究開(kāi)發(fā)生物醫(yī)學(xué)材料等方向開(kāi)展．同時(shí)新材料的開(kāi)展也推動(dòng)了新工藝、新技術(shù)等的開(kāi)展．第十七頁(yè)，共37頁(yè)。1．〔雙選〕以下說(shuō)法(shuōfǎ)中正確的選項(xiàng)是()A．化學(xué)成分相同的物質(zhì)只能生成同一種晶體B．因?yàn)槭⑹蔷w，所以由石英制成的玻璃也是晶體C．普通玻璃是非晶體D．一塊鐵雖然是各向同性的，但它們是晶體第十八頁(yè)，共37頁(yè)。解析：一種元素可以生成多種晶體，因?yàn)槠浞肿?fēnzǐ)可能排成幾種空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)；玻璃為非晶體，而石英為晶體，所有的金屬都為多晶體，故C、D正確．答案：CD第十九頁(yè)，共37頁(yè)。2．晶體在熔化過(guò)程中所吸收(xīshōu)的熱量，主要用于()A．破壞空間結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，增加分子勢(shì)能B．破壞空間結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，增加分子動(dòng)能C．破壞空間結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，增加分子勢(shì)能，同時(shí)增加分子動(dòng)能D．破壞空間結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，但不增加分子勢(shì)能和分子動(dòng)能第二十頁(yè)，共37頁(yè)。解析：晶體有固定的熔點(diǎn)，熔化過(guò)程中吸收熱量用于破壞空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，因溫度不變，所以分子動(dòng)能不變，吸收的熱量用于增加分子勢(shì)能(shìnéng)，內(nèi)能增加，A正確．答案：A第二十一頁(yè)，共37頁(yè)。3．(雙選〕關(guān)于白磷和紅磷的說(shuō)法中，正確的選項(xiàng)是()A．它們是由不同的物質(zhì)(wùzhì)微粒組成的B．它們是有不同的晶體結(jié)構(gòu)C．它們具有相同的物理性質(zhì)D．白磷的著火點(diǎn)低，紅磷的著火點(diǎn)高解析：白磷與紅磷的化學(xué)成分相同，只是因?yàn)樗鼈兊膬?nèi)部微粒排列(páiliè)不同，所以整體的性質(zhì)不同．答案：BD第二十二頁(yè)，共37頁(yè)。4．以下表達(dá)中，不能利用晶體的微觀結(jié)構(gòu)可以(kěyǐ)用來(lái)解釋的是()A．晶體有規(guī)那么的幾何外形，非晶體沒(méi)有規(guī)那么的幾何外形B．晶體有一定的熔點(diǎn)，非晶體沒(méi)有熔點(diǎn)C．晶體的導(dǎo)電性能比非晶體好D．單晶體的各向異性第二十三頁(yè)，共37頁(yè)。解析：由晶體(jīngtǐ)的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知A、B、D正確；晶體(jīngtǐ)的導(dǎo)電性能不一定比非晶體(jīngtǐ)好．答案：C第二十四頁(yè)，共37頁(yè)。5．〔雙選〕以下表達(dá)中錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()A．單晶體的各向異性是由于(yóuyú)它的微粒按空間點(diǎn)陣排列B．單晶體具有天然規(guī)那么的幾何外形是由于(yóuyú)它的微粒按一定規(guī)那么排列C．非晶體有規(guī)那么的幾何形狀和確定的熔點(diǎn)D．石墨的硬度與金剛石差很多，是由于(yóuyú)它的微粒沒(méi)有按空間點(diǎn)陣分布第二十五頁(yè)，共37頁(yè)。解析：?jiǎn)尉w內(nèi)部微粒排列的空間結(jié)構(gòu)決定著單晶體的物理性質(zhì)，也正是由于它的微粒按一定規(guī)律排列，使單晶體具有天然規(guī)那么的幾何(jǐhé)形狀．石墨與金剛石的硬度相差甚遠(yuǎn)是由于它們內(nèi)部微粒的排列結(jié)構(gòu)不同，石墨的層狀結(jié)構(gòu)決定了它的質(zhì)地柔軟，而金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了其中碳原子間的作用力很強(qiáng)，所以金剛石有很大的硬度．答案：CD第二十六頁(yè)，共37頁(yè)。6．以下關(guān)于晶體空間點(diǎn)陣的說(shuō)法(shuōfǎ)，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()A．構(gòu)成晶體空間點(diǎn)陣的物質(zhì)微粒，可以是分子，也可以是原子或離子B．晶體的物質(zhì)微粒之所以能構(gòu)成空間點(diǎn)陣，是由于晶體中物質(zhì)微粒之間相互作用力很強(qiáng)，所以物質(zhì)微粒都被牢牢地束縛在空間點(diǎn)陣的結(jié)點(diǎn)上不能動(dòng)第二十七頁(yè)，共37頁(yè)。C．所謂空間點(diǎn)陣與空間點(diǎn)陣的結(jié)點(diǎn)，都是抽象的概念；結(jié)點(diǎn)是指組成晶體的物質(zhì)微粒做永不停息的微小振動(dòng)(zhèndòng)的平衡位置；物質(zhì)微粒在結(jié)點(diǎn)附近的微小振動(dòng)(zhèndòng)，就是熱運(yùn)動(dòng)D．相同的物質(zhì)微粒，可以構(gòu)成不同的空間點(diǎn)陣；也就是同一種物質(zhì)能夠生成不同的晶體，從而能夠具有不同的物理性質(zhì)第二十八頁(yè)，共37頁(yè)。解析：組成晶體的物質(zhì)微粒可以是分子、原子或離子，這些物質(zhì)微粒也就是分子動(dòng)理論所說(shuō)的分子，顯然，組成晶體的物質(zhì)微粒處在永不停息地?zé)o規(guī)那么的熱運(yùn)動(dòng)之中．物質(zhì)微粒之間還存在相互作用，晶體的物質(zhì)微粒之所以能構(gòu)成空間點(diǎn)陣．是由于晶體中物質(zhì)微粒之間的相互作用力很強(qiáng)，物質(zhì)微粒的熱運(yùn)動(dòng)缺乏以克服這種相互作用而彼此遠(yuǎn)離，故A、C、D正確(zhèngquè)，B錯(cuò)誤．答案：B第二十九頁(yè)，共37頁(yè)。7．利用掃描隧道顯微鏡(STM)可以得到物質(zhì)外表原子排列的圖象，從而(cóngér)可以研究物質(zhì)的構(gòu)成規(guī)律．下面的照片是一些晶體材料外表的STM圖象，通過(guò)觀察、比較、可以看到這些材料都是由原子在空間排列而構(gòu)成的，具有一定的結(jié)構(gòu)特征．那么構(gòu)成這些材料的原子的物質(zhì)外表排列的共同特點(diǎn)是第三十頁(yè)，共37頁(yè)。(1)________________________________________________________________________(2)________________________________________________________________________．解析：(1)在確定方向(fāngxiàng)上原子有規(guī)律地排列.(2)在不同方向(fāngxiàng)上原子的排列規(guī)律一般不同；原子排列具有一定對(duì)稱性等．第三十一頁(yè)，共37頁(yè)。8．以下圖是萘晶體的熔化曲線，由圖可知(kězhī)，萘的熔點(diǎn)是________，熔化時(shí)間為_(kāi)_______．假設(shè)萘的質(zhì)量為m，固態(tài)時(shí)比熱為c1，液態(tài)(yètài)時(shí)比熱為c2，熔化熱為λ，試計(jì)算在0—t1、t1－t2和t2—t3這三個(gè)時(shí)間間隔中吸收的熱量．第三十二頁(yè)，共37頁(yè)。答案(dáàn)：θ2，t2－t10－t1，Q1＝c1m(θ2－θ1)t1－t2，Q2＝λ·mt2－t3，Q3＝c2m(θ3－θ2)第三十三頁(yè)，共37頁(yè)。9．家庭、學(xué)校等有關(guān)的門鎖常用“碰鎖〞，然而，這種鎖使用一段時(shí)間后，鎖舌就會(huì)變澀而不易被碰入，造成關(guān)門困難．這時(shí)，你可以用鉛筆在鎖舌上摩擦幾下，碰鎖便開(kāi)關(guān)