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(共32张PPT)
第一节 固体类型及微观结构
教学课件
Teaching Courseware
20XX.XX.XX
第二章 固体与液体
高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册
PART.1
PART.2
PART.3
PART.4
素养目标
新课讲解
新课导入
经典例题
目录
CONTENTS
PART.2
PART.4
课堂练习
课堂小结
1.知道什么是晶体和非晶体、单晶体和多晶体。
2.知道晶体和非晶体的特点及区分方法。
3.知道单晶体在某些物理性质上具有各向异性。
4.知道晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。
5.知道晶体分子在空间排列上具有周期性。
素养目标
新课导入
通常情况下，自然界中的物质有三种状态
固体具有固定的外形，可以根据需要进行加工处理，在生活中应用越来越广泛。
固体
液体
气体
新课讲解
New lesson explanation
新课讲解
一、晶体与非晶体
观察生活中常见的固体，说一说它们在外形的不同点？
盐粒、明矾、雪花有规则的几何外形；而蜂蜡、松香、沥青没有规则的几何外形
食盐
明矾
雪花
松香
沥青
蜂蜡
新课讲解
人类对天然固体的加工和应用可追溯到远古的穴居时代，当时的原始人类就已能将石块磨制成简单器具，用于狩猎和农耕等活动。
1.固体的分类
(1)分类：固体通常可以分为晶体和非晶体两大类。
晶体具有固定的熔点和沸点，其分子的空间排列有规律；常见的有：
食盐、蔗糖、味精、雪花以及金银铜等固态金属和一些金属矿石。
非晶体没有固定的熔点和沸点，其分子的空间排列没有规律；常见的有：
玻璃、蜂香、松香、沥青、橡胶等。
(2)实例：
要怎么来区分晶体与非晶体呢？两者有什么不同？
新课讲解
2.晶体的分类：晶体可以分为单晶体和多晶体。
(1)单晶体
①结构特点:具有规则的几何形状,外形都是由若干个平面围成的多面体。
②物理性质:某些物理性质表现为各向异性,有的熔点固定。
食盐的晶体
呈立方体形
石英的晶体
中间是一个六面棱柱，两端是六棱锥。
明矾的晶体
呈八面体形
雪花
六角形的规则图案
新课讲解
(2)多晶体
①结构特点:没有规则的几何形状,都是由大量细微的单晶体杂乱无章地地排列在一起构成的。
②物理性质:物理性质上表现为杂乱无章,有固定熔点。
某金属表面的显微图像
由许多食盐单晶体粘在一起而成大块的食盐，就是多晶体．其中的小晶体叫做晶粒。
各种金属材料，也是多晶体。
盐块
新课讲解
4.晶体与非晶体的区别
晶体与非晶体熔化过程示意图
（1）晶体具有固定的熔点和沸点，其分子的空间排列有规律；非晶体没有固定的熔点和沸点，其分子的空间排列没有规律。
晶体：在一定压强下对晶体加热，晶体未熔化时，温度逐渐升高（bc段），到达温度T0时，晶体开始熔化，直到晶体完全熔化为液体，这个过程晶体固液共存，虽然持续加热，温度保持不变（cd段），T0称为晶体的熔点。[此时晶体分子的平均动能保持不变吸收的热量是用来增加分子间的分子势能]完全熔化后继续加热，温度才会升高。
非晶体：在熔化过程中随温度的升高，先是变软，然后由稠变稀，最终变为液体。（曲线B）
新课讲解
（2）物理性质的各向异性与各向同性
现象:熔化了的石蜡在云母片上呈椭圆形，而在玻璃片上呈圆形．
结论:云母晶体在各个方向上的导热性能不同，而非晶体玻璃在各个方向上的导热性能相同．
研究云母片和玻璃板的导热性
云母片
玻璃片
新课讲解
大量研究表明，单晶体在各个方向上的力学、热学、电学、光学等物理性质不一定相同，我们把这种特性称为各向异性。非晶体在各个方向上的物理性质通常是相同的，我们把这种特性称为各向同性。对于多晶体而言，小晶粒的排列是杂乱无章的，每个小晶粒各向异性的特征相互抵消，在各个方向上的物理性质几乎相同，表现为各向同性。
（2）物理性质的各向异性与各向同性
单晶体
各向异性
多晶体
非晶体
各向同性
晶体与非晶体、单晶体与多晶体的区别
分类 宏观外形 物理性质
非晶体 没有天然规则的形状 (1)没有固定熔点(2)各向同性
晶体 单晶体 有天然规则的形状 (1)有确定的熔点(2)各向异性
多晶体 没有天然规则的形状 (1)有确定的熔点(2)各向同性
新课讲解
（3）晶体与非晶体在一定条件下会互相转化
非晶态的玻璃经过加热冷却反复处理，可使其结构有序化，变为多晶体；传统的金属晶体经过急冷处理，可制得非晶态金属-金属玻璃。
金属玻璃薄带
◎一种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现
◎许多非晶体在一定的条件下可以转化为晶体
◎人们在研究中还发现，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．
新课讲解
答案　非晶体没有规则的形状,没有固定的熔点,表现为各向同性。
2.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
答案　金属虽然没有规则的几何外形,但是有固定的熔点,所以金属是晶体而不是非晶体。
→铁的熔点为1535摄氏度
1.非晶体有规则的形状吗 物理性质有哪些
新课讲解
二、固体的微观结构
1.各向同性与各向异性的微观原因
单晶体内微粒排列的示意图
如果用点表示固体内部的物质微粒，把它们的排列方式画出来，可发现：
单晶体内部：
在不同方向的等长线段（图中的AD、BE、CF）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。
石英(二氧化硅晶体)
晶体模型
新课讲解
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，在不同方向的等长线段上，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。
非晶体内微粒排列的示意图
如果用点表示固体内部的物质微粒，把它们的排列方式画出来，可发现：
玻璃
(二氧化硅非晶体)
新课讲解
2.同一物质不同晶体
同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，物理性质也不同。
石墨晶体的结构示意图
金刚石晶体的结构示意图
都是碳原子
新课讲解
3.晶体有固定熔点的微观解释
这是因为晶体在熔化成液体的过程中，规则排列的分子之间的距离要增加，分子间的作用力表现为引力，外界提供的热量用来克服分子的引力做功，使分子势能增大，而分子平均动能不变，所以熔化过程中温度不变，吸收的热量只转化成分子势能。
晶体熔化过程中，温度不变，只有在熔化完成后，温度才会升高。
经典例题
Classic Example
经典例题
1.判断对错
(1)所有晶体都具有天然、规则的几何外形(　　)
(2)没有确定的熔化温度的固体一定是非晶体(　　)
(3)物理性质表现为各向同性的一定是非晶体(　　)
(4)单晶体的各向异性是指在每一种物理性质上都表现为各向异性。
(　　)
(5)某一大块多晶体粉碎成形状相同的颗粒,每个颗粒为一个单晶体。
(　　)
×
√
×
×
×
经典例题
答案　由晶体微粒的排列情况可知,沿不同方向单位长度上微粒的数目均不相同,正是这种不同,使晶体的物理性质表现为各向异性。
2.如图所示是一个平面上晶体微粒排列的情况。请观察沿不同方向单位长度上微粒的数目是否相同,并思考引起晶体各向异性的原因。
晶体各向异性的微观解释
经典例题
3.(多选)下列说法正确的是
A.固体可以分为晶体和非晶体两类,晶体、非晶体是不可以相互转化的
B.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
C.天然石英在某些性质上表现为各向异性,是由于组成该物质的微粒在空
间有规则地排列着
D.同种物质在不同条件下所生成的晶体微粒的排列规律相同
√
√
课堂练习
Classroom Practice
课堂练习
1.关于晶体和非晶体的说法，正确的是( )
A.所有的晶体都表现为各向异性
B.晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体
C.晶体和非晶体在任何条件下都不可以相互转化
D.所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点
课堂练习
1.答案：D
解析：A.单晶体表现为各向异性，多晶体表现为各向同性，故A错误；B.晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属是多晶体，故B错误；C.晶体和非晶体在适当条件下可以相互转化，故C错误；D.所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点，故D正确。故选D。
课堂练习
2.固体可以分为晶体和非晶体两类，下列说法正确的是( )
A.同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现
B.窗户上的玻璃有规则的几何外形，因此玻璃是晶体
C.金属没有确定的几何形状，也不显示各向异性，因此金属是非晶体
D.用烧热的针尖接触涂有蜂蜡的云母片背面，蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体
课堂练习
2.答案：A
解析：A.物质在一定条件下可以在晶体和非晶体相互转化，所以同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现。故A正确；
B.窗户上的玻璃虽然有规则的几何外形，但玻璃没有固定的熔点，因此玻璃是非晶体。故B错误；
C.金属虽然没有确定的几何形状，也不显示各向异性，但其具有固定的熔点，因此金属是晶体。故C错误；
D.用烧热的针尖接触涂有蜂蜡的云母片背面，蜂蜡呈椭圆形，说明云母各向异性，是晶体。故D错误。
故选A。
课堂练习
3.石墨烯是从石墨中分离出的新材料，其中碳原子紧密结合成单层六边形晶格结构，如图所示，则正确的是( )
A.石墨是非晶体 B.单层石墨烯的厚度约2μm
C.石墨研磨成的细粉末就是石墨烯 D.碳原子在六边形顶点附近不停地振动
课堂练习
3.答案：D
解析：A.石墨是晶体，A错误；B.单层石墨烯的厚度约为原子尺寸10-10m,B错误；C.石墨烯是石墨中提取出来的新材料，C错误；D.根据分子动理论，固体分子在平衡位置附近不停地振动，D正确，故选D。
课堂练习
4.复旦大学物理系张远波教授课题组发现了一种新型二维半导体材料——黑磷，并成功制备了半导体测试材料.已知黑磷是有黑色金属光泽的半导体，是白磷在很高压强和较高温度下转化形成的.图为黑磷的微观结构，下列说法正确的是( )
A.黑磷是晶体材料
B.黑磷和白磷是同位素
C.黑磷没有固定的熔点
D.黑磷的微观各层结构都不同，每层内部结构松散
课堂练习
4.答案：A
解析：AC、根据图示可知，黑磷的微观结构呈现空间上规则排列，具有空间上的周期性，属于晶体材料，因而黑磷具有固定的熔点，故A正确，C错误;B、质子数相同，而中子数不同的元素互称同位素，白磷和黑磷属于同素异型体，不属于同位素，故B错误;D、根据图示可知，黑磷的微观各层结构都相同，每层内部结构紧密，故D错误。故选:A。
感谢观看
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