资源简介

(共21张PPT)
第一节 固体和固体材料
第二章
学习目标
1、知道固体有晶体与非晶体两类，知道晶体有单晶体和多晶体之分，能区别晶体和非晶体。
2、了解晶体的空间点阵结构，并由结构决定性质的观点认识晶体的物理性质；了解晶体材料在生活、生产和科学研究等方面的应用。
3、认识液晶，并知道其在生产生活中的应用。
4、认识半导体和纳米材料，并知道其在生产生活中的应用
1、食盐颗粒和松香的外形各有怎样的特征？
新课引入
2、在显微镜下观察食盐和松香粉末的形状，两者有什么样的区别？
都有固定的几何形状
食盐颗粒都是小晶体形状，都是立方体，松香粉末则没有规则的几何形状。
食盐颗粒
松香
食盐颗粒
松香粉末
一、晶体和非晶体
常见的晶体有:石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精、雪花和金属等
明矾
石英
云母
钻石
1、晶体：具有规则的几何形状
一、晶体和非晶体
2、非晶体：不具有规则的几何形状
常见的非晶体有： 玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等．
沥青
橡胶
蜂蜡
玻璃
晶体的各向异性
观察玻璃和云母片上石蜡熔化区域的形状
1、被烧红的钉尖接触盖玻片反面时，反面石蜡熔化的区域是以钉尖接触点为圆心的圆-------盖玻片的导热在各方面是均匀的。
实验现象：
2、被烧红的钉尖接触云母片时，反面石蜡熔化区域的边缘是椭圆形--------云母片的导热在不同方向有差异。
晶体的各向异性
实验结论：晶体在不同的方向上的导热性能不同。非晶体在各个方向上的导热性能相同。
通过实验研究发现，晶体在不同方向上不但导热性能不同，在导电性，机械强度等方面都不一样。如方铅矿在导电性上有明显的各向异性；方解石在光的折射上表现出明显的各向异性；立方形的铜晶体在弹性上表现出明显的各向异性。
1、各向异性：晶体的一些物理性质（导热性、导电性、光学性质等）与方向有关的特性。
2、各向同性：非晶体的各种物理性质在各个方向上都是相同的特性。
单晶体与多晶体
1、单晶体：天然具有规则几何形状且各向异性的大块晶体，如石英、明矾等。
2、多晶体：由许多晶粒构成的晶体，如金属、岩石等。
多晶体是有许多细小的单晶体杂乱集合而成的。在多晶体内，沿着不同的方向都排列着许多极不整齐的单晶体，因而它的导热性、导电性等性质是所有这些单晶体的平均效果，这种平均效果也就使多晶体表现不出各向异性。
单晶体
多晶体
晶体和非晶体间的转化
单晶体和多晶体在适当条件下是可以转化的。如天然石英石晶体，在熔融过再冷却后的石英却是非晶体。
熔化以后再凝固的石英玻璃
石英（晶体）
石英玻璃（非晶体）
二、晶体的微观结构
1.晶体微观结构的特点：
（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。
为什么晶体具有各向异性，而非晶体会有各向同性呢？
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．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．
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。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。所以才有晶体的各向异性。
三、液晶
晶体具有点阵结构，规则、有序，而液体中分子的排列几乎是完全无序的。有一些物质可以呈现介于晶体和液体之间的状态。
1、液晶：物质既有液体的易流动性，又具有晶体的分子排列整齐、各向异性的的特性。这种物质称为液态晶体，简称液晶
2、液晶的特点：
液晶既具有液体的特点，也具有晶体的特点，但它既不是液体，也不是晶体，它是独立于液体和晶体之外的一种特殊流体。
天然液晶不多，大多是人工合成的，现已发现几千种有机化合物具有液晶态。
三、液晶
3、液晶的分类：按照液晶分子排列
向列型液晶
(丝状液晶)
胆甾型液晶
(螺旋状液晶)
近晶型液晶
(层状液晶)
三、液晶
4、液晶的性质：外界条件的微小变化，会引起液晶分子排列 的变化，从而改变液晶的某些性质，如温度、压力、摩擦、电磁作用、容器的表面差异等，都可以改变液晶的光学性质.
液晶的干涉、散射、衍射、旋光、吸收等受电场调制的光学现象叫液晶的电光效应
5、液晶的电光效应的应用：电子手表、电子计算器、计算机的彩色液晶显示屏等
四、半导体材料
1、半导体材料：电阻率约为----Ω m,介于金属导体和绝缘体之间。
半导体材料在光、热、点、磁等作用下也会引起相应的物理效应和现象。
2、半导体材料的应用：热敏电阻、光敏电阻、光电池、可控硅、高压硅堆、半导体激光器等。
光敏电阻
半导体激光器
五、纳米材料
纳米：1nm=
1、纳米材料：人们把三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围的固体材料，称为纳米材料。
科学研究表明，许多固体材料当厚度、长度和宽度中有一个在纳米范围时，或将宏观物体细分成超微（纳米）颗粒时，将显示出去多奇异的特性，即它们的光学、热学、电磁学、力学以及化学的性质跟大块固体相比将会有显著不同。
2、纳米材料的应用：纳米半导体薄膜、纳米陶瓷、纳米磁性材料和纳米生物医学材料等。
课 堂 练 习
1、关于晶体和非晶体，下列说法正确的是（ ）
A.金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体
B.制作大规模集成电路可以用多晶体
C.单晶体和多晶体有固定的熔点，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
C
课 堂 练 习
2、（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.烧热的针尖接触涂油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
AD
课 堂 练 习
3、（多选）关于液晶分子的排列，下列说法正确的是（ ）
A.液晶分子在特定方向排列整齐
B.液晶分子的排列不稳定，外界条件的微小变动都会引起液晶分子排列的变化
C.液晶分子的排列整齐而稳定
D.液晶的物理性质稳定
AB
课 堂 练 习
4、（多选）下列说法正确的是（ ）
A.单晶体中原子（或分子、离子）的排列具有空间周期性
B.将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体
C.由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体
D.在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体
ACD
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