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【思远 行远】高中物理 第九章 物态和物态变化课件(打包4套)新人教版选修3-3 9.1 固体

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9.1《固体》
               教学目标

• 知识与能力
• 1.知道固体可分为晶体和非晶体两大类,了解它
  们在物理性质上的差别。
• 2.知道晶体分子或离子按一定的空间点阵排列。
  知道晶体可分为单晶体和多晶体,通常说的晶体
  及性质是指单晶体,多晶体的性质与非晶体类似
  。
• 3.能用晶体的空间点阵说明其物理性质的各向异
  性。
• 重点、难点
• 1.晶体与非晶体的区别;晶体与多晶体的区别
• 2.晶体的微观结构
       分子不停地做无规则运动,它们之间又存在相互作
用力.分子力的作用使分子聚集在一起,分子的无规则
运动又使它们分散开来.这两种作用相反的因素决定了
分子的三种不同的聚集状态:固态、液态和气态.物理
学又把固态和液态统称为凝聚态.凝聚态物理学是当前
物理学发展最迅速的分支学科之一.

      固体和液体有一个共同的特点:它们的分子间的距
离跟分子本身的大小具有相同的数量级,因而分子间
有较强的相互作用.这使得固体和液体都不易压缩,
在微观结构上不像气体那样无序.
一 .晶体和非晶体

  固体可以分成晶体和非晶体两类.
         在常见的固态物质中,石英、云母、明矾、食盐、硫酸
 铜、糖、味精等都是晶体,玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶
 等都是非晶体.
 1.晶体、非晶体的外形和物理性质的差异
  (1)晶体都具有规则的几何形状.

     食盐的晶体呈立方体形,明矾的晶体呈八面体形,石英的
晶体中间是一个六面棱柱,两端是六棱锥.冬季的雪花,是
水蒸气在空气中凝华时形成的冰的晶体,它们的形状虽然不
同,但一般是六角形的规则图案.
     非晶体则没有规则的几何形状.

(2)晶体有一定的熔点,非晶体没有一定的熔点.
(3)晶体的物理性质与方向有关,这种特性叫做各向异性.
    非晶体的各种物理性质、在各个方向上都是相同的,所
 以是各向同性的.
 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.
        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,而熔化以后再凝结的水晶(
即石英玻璃)就是非晶体.

   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.
 二.单晶体和多晶体

  1.晶体又可以分为单晶体和多晶体.
      2.如果一个物体就是一个完整的晶体,例如雪花、食盐小颗粒等
.这样的晶体就叫做单晶体.

制造各种晶体管集成电路只能用单晶体(单晶硅或单晶锗).
 3.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
 的物体就叫做多晶体.
      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.
         多晶体没有规则的几何形状,也不显示各向异性,但是同单晶
  体一样,仍有确定的熔点.

三.晶体的微观结构
    晶体和非晶体在外形和物理性质上存在那么多的差异
 ,这是为什么呢?

     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、晶体中物质微粒的相互
 作用很强,具有空间上的周期性.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.
 X射线对晶体结构进行研究
 电子显微镜对晶体内部结构进行直接观察和照相
食盐的晶体结构示意图
        食盐的晶体是由钠离子Na+和氯离子CI-组成的,
 它们等距离、交错地排列在三组相互垂直的平行线上
 ,因而食盐具有正立方体的外形.
(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)晶体的各向异性也是由晶体的内部结构决定的.
      下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.
       2.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.

   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.
      石墨是层状结构,层与层之间距离较大,作用力较
弱,沿着这个方向容易把石墨一层层地剥下.石墨的
层状结构决定了它的质地松软,可以用来制作粉状润
滑剂,也可以用来制作铅笔心.

      金刚石中碳原子间的作用力很强,所以金刚石有很
大的硬度,可以用来切割玻璃.如果把它装在钻探机
的钻头上,能够钻入坚硬的岩石内.

      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.
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