高中物理 2.2晶体的微观结构、2.3固体新材料课件 粤教版选修33.ppt

第二节晶体的微观结构第三节固体新材料 课程导入 学生用书p30 通过上一节课的学习 我们知道 晶体和非晶体在外形上和物理性质上都有很大的差别 是什么原因引起的呢 和它们的结构有关系吗 下面我们看看科学家是如何探究这个问题的 课标解读 学生用书p30 1 知道固体性质的微观解释 2 会用固体的微观结构解释一些简单的现象 3 了解固体新材料 要点扫描 学生用书p30 1 晶体的微观结构 组成晶体的微观粒子 分子 原子或离子 按一定的规律在空间整齐地排列 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力而远离 微粒的热运动表现为在一定的平衡位置附近不停地微小振动 2 非晶体的微观结构 非晶体内部物质微观粒子的排列是不规则的 重点难点突破 学生用书p30 一 用晶体的微观结构解释晶体的宏观特性1 对各向异性的解释如图所示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 对熔点的解释给晶体加热到一定温度时 一部分微粒具有足够的动能克服微粒间的作用力 离开平衡位置 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 温度不发生变化 3 对有的物质有几种晶体的解释有的物质能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 例如碳原子按不同结构排列可形成石墨和金刚石 二者在物理性质上有很大不同 不只是碳元素能组成不同晶体 其他元素也有这种情况 例如白磷和红磷的化学成分相同 但是白磷具有立方体结构 而红磷具有与石墨一样的层状结构 二 固体新材料固体是物体存在的最常见的方式 固体材料是人类社会进步的标志 人类在远古时期就开始利用石器作为生产工具与生活用品 随着生产的发展 生产工具的不断革新 人们对固体材料的要求也在不断地提高 从对金属固体材料的提炼到今天可以运用科学技术创造出多种人造材料 合金 低温超导材料 生产火箭 人造卫星的特殊材料 高强度 低密度 耐高温的钛合金等等 这些材料的性质也是千差万别的 所以有这些固体材料性质的不同 都是与它们的分子组成和分子排列有关的 1 新材料的基本特征新材料的发展与新工艺 新技术密切相关 新材料具有特殊的性能 新材料的研究及应用 推动了人类文明和社会进步 2 新材料的未来新材料正向着研究各种复合材料 研究并开发纳米材料 开发同时具有感知外界环境或参数变化和驱动功能的机敏材料 研究开发生物医学材料等方向发展 同时新材料的发展也推动了新工艺 新技术等的发展 典例剖析 学生用书p30 题型一晶体的微观结构 例1 下列说法错误的是 a 晶体具有天然规则的几何形状 是因为物质微粒是规则排列的b 有的物质能够生成种类不同的几种晶体 因为它们的物质微粒能够形成不同的空间结构c 凡各向同性的物质一定是非晶体d 晶体的各向异性是由晶体内部结构决定的 解析 晶体的外形 物理性质都是由晶体的微观结构决定的 a b d正确 各向同性的物质不一定是非晶体 多晶体也具有这样的性质 c错误 答案 c点拨 本题要求掌握晶体的微观结构的特点 知道多晶体和非晶体都具有各向同性的性质 针对性训练1 晶体在熔化过程中所吸收的热量 主要用于 a 破坏空间结点结构 增加分子势能b 破坏空间结点结构 增加分子动能c 破坏空间结点结构 增加分子势能 同时增加分子动能d 破坏空间结点结构 但不增加分子势能和分子动能 解析 晶体有固定的熔点 熔化过程中吸收热量用于破坏空间点阵结构 因温度不变 所以分子动能不变 吸收的热量用于增加分子势能 内能增加 a正确 答案 a 题型二对晶体各向异性的理解 例2 晶体具有各向异性的特点是由于 a 晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同b 晶体在不同方向上物质微粒的排列情况相同c 晶体内部结构的无规则性d 晶体内部结构的有规则性解析 晶体的各向异性是晶体内部结构的有规则性 使不同的方向上物质微粒的排列情况不同 答案 ad 点拨 有些物质在不同条件下生成不同的晶体 那是因为组成它的微粒能够按照不同的规律在空间分布 针对性训练2 比较金刚石与石墨的结果是 a 它们是同一种物质 只是内部微粒的排列不同b 它们的物理性质有很大的差异c 由于它们内部微粒排列规则不同 所以金刚石为晶体 石墨是非晶体d 金刚石是单晶体 石墨是多晶体 解析 同一种物质微粒可能形成不同的晶体结构 从而生成种类不同的几种晶体 金刚石与石墨是它的一个特例 答案 ab 规律方法总结 学生用书p31 1 只有单晶体才会有各向异性的物理性质 多晶体与非晶体一样 物理性质是各向同性的 2 某种晶体可能只有某种或几种物理性质各向异性 其他物理性质各向同性 并不是所有物理性质都表现各向异性 演练提升 学生用书p31 基础达标1 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 晶体的各向异性是由于它的微粒具有点阵的结构c 晶体一定显示各向异性的特点d 某些物质微粒能够形成几种不同的空间点阵答案 bd 2 一块金属整体表现为各向同性是因为 a 金属是单晶体b 金属是多晶体c 金属晶粒的排列是有序的d 金属是非晶体答案 b 3 晶体在熔解过程中 温度不变但要吸热 则 a 分子的势能增加b 分子的动能增加c 分子的机械能增加d 晶体的机械能增加解析 吸收的热量转化为液体的分子势能 答案 a 4 下列说法中正确的是 a 化学成分相同的物质只能生成同一种晶体b 因为石英是晶体 所以由石英制成的玻璃也是晶体c 普通玻璃是非晶体d 一块铁虽然是各向同性的 但它们是晶体解析 一种元素可以生成多种晶体 因为其分子可能排成几种空间点阵结构 玻璃为非晶体 而石英为晶体 所有的金属都为多晶体 故c d正确 答案 cd 能力提升5 下列叙述中错误的是 a 单晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点阵排列b 单晶体具有天然规则的几何外形是由于它的微粒按一定规则排列c 非晶体有规则的几何形状和确定的熔点d 石墨的硬度与金刚石差很多 是由于它的微粒没有按空间点阵分布 解析 单晶体内部微粒排列的空间结构决定着单晶体的物理性质 也正是由于它的微粒按一定规律排列 使单晶体具有天然规则的几何形状 石墨与金刚石的硬度相差甚远是由于它们内部微粒的排列结构不同 石墨的层状结构决定了它的质地柔软 而金刚石的网状结构决定了其中碳原子间的作用力很强 所以金刚石有很大的硬度 答案 cd 6 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物质微粒 可以是分子 也可以是原子或离子b 晶体的物质微粒之所以能构成空间点阵 是由于晶体中物质微粒之间相互作用力很强 所以物质微粒都被牢牢地束缚在空间点阵的结点上不能动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物质微粒做永不停息的微小振动的平衡位置 物质微粒在结点附近的微小振动 就是热运动d 相同的物质微粒 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 解析 组成晶体的物质微粒可以是分子 原子或离子 这些物质微粒也就是分子动理论所说的分子 显然 组成晶体的物质微粒处在永不停息地无规则的热运动之中 物质微粒之间还存在相互作用 晶体的物质微粒之所以能构成空间点阵 是由于晶体中物质微粒之间的相互作用力很强 物质微粒的热运动不足以克服这种相互作用而彼此远离 故a c d正确 b错误 答案 acd 7 下图是萘晶体的熔化曲线 由图可知 萘的熔点是 熔化时间为 若已知萘的质量为m 固态时比热为c1 液态时比热为c2 熔化热为 试计算在0 t1 t2和t2 t3这三个时间间隔中吸收的热量 答案 t2 t2 t10 t1 q1 c1m t2 t1 t1 t2 q2 mt2 t3 q3 c2m t3 t2 创新拓展8 家庭 学校或有关的门锁常用 碰锁 然而 这种锁使用一段时间后 锁舌就会变涩