鲁科版选修33 固体的微观结构 第1课时 学案.docx

第2讲固体的微观结构第3讲材料科技与人类文明目标定位1.认识固体微观结构和特点.2.用固体的微观结构解释其宏观性质.3.了解材料科技与人类文明 一、晶体的结构1组成晶体的物质微粒有规则地在空间排成阵列，呈现周而复始的有序结构，说明晶体的微观结构具有周期性特点2晶体内部各微粒之间存在着很强的相互作用力，将微粒约束在一定的平衡位置上热运动时，这些微粒只能在各自的平衡位置附近做微小振动二、晶体的结合类型1离子晶体：由正、负离子通过离子键结合而成的晶体2原子晶体：相邻原子之间通过共价键结合而成的晶体3金属晶体：物质微粒通过金属键结合而成的晶体三、固体特征的微观解释1晶体内部微粒的排列有一定规律，在宏观上具有规则的几何外形单晶体内部在沿不同方向的等长直线上，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2非晶体的内部物质的排列没有一定规律，在宏观上没有规则的几何外形非晶体在沿不同方向的等长直线上，微粒的个数大致相等说明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，在物理性质上表现为各向同性3同一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，因而物理性质也不同(填“相同”或“不同”)四、材料及分类1分类(1)按材料特性分为：结构材料和功能材料(2)按应用领域分为：信息材料、能源材料、建筑材料，生物材料、航空航天材料等(3)按习惯分为：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料2新材料(1)发生形变后几乎能100%恢复原状的材料称为形状记忆合金(2)微电子材料：半导体(3)力、热、声、光、磁等方面的某些性能会发生突变的纳米材料(4)材料、信息、能源被当今国际社会公认为现代文明的三大支柱.一、对固体微观结构的认识和理解1对单晶体各向异性的解释如图1所示，这是在一个平面上单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，才引起单晶体在不同方向上物理性质的不同图12对晶体具有一定熔点的解释给晶体加热到一定温度时，一部分微粒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，晶体开始熔化，熔化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对多晶体特征的微观解释微粒在多晶体里杂乱无章地排列着，所以多晶体没有规则的几何形状，也不显示各向异性它在不同方向的物理性质是相同的，即各向同性多晶体和非晶体的主要区别是多晶体有固定的熔点，而非晶体没有4对非晶体特征的微观解释在非晶体内部，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，沿不同方向的等长直线上，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5同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同形态出现，晶体和非晶体可在一定条件下相互转化例1关于晶体和非晶体，下列说法正确的是()a它们由不同的空间点阵构成b晶体内部的物质微粒是有规则地排列的，非晶体内部的物质微粒在不停地运动着c晶体内部的微粒是静止的，而非晶体内部的物质微粒是不停地运动着的d在物质内部的各个平面上，微粒数相等的是晶体，微粒数不等的是非晶体答案b解析空间点阵是晶体的一个特殊结构，是晶体的一个特性，所以a是错误的；不管是晶体还是非晶体，组成物质的微粒永远在做热运动，所以c是错误的；非晶体也提不到什么层面的问题，即使是晶体，各个层面的微粒数也不见得相等，所以d也是错误的故正确答案为b.例22010年诺贝尔物理学奖授予安德烈海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究他们通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开，使得石墨片的厚度逐渐减小，最终寻找到了厚度只有0.34nm的石墨烯，是碳的二维结构如图2所示为石墨、石墨烯的微观结构，根据以上信息和已学知识判断，下列说法中正确的是()图2a石墨是晶体，石墨烯是非晶体b石墨是单质，石墨烯是化合物c石墨、石墨烯与金刚石都是晶体d他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的答案cd解析石墨、石墨烯、金刚石都为晶体且都为单质，a，b错误，c正确；两位科学家是通过物理变化的方法获得石墨烯的，d正确故正确的答案为c、d.二、对常见新材料的认识1形状记忆合金(1)定义：将一种含镍55%、含钛45%的“镍钛诺”合金丝加热并弯成各种复杂的形状，然后冷却并拉直，当再次加热时，拉直的合金丝又恢复到原来的形状，因此这种合金被称为形状记忆合金；(2)应用：工程机械、航空航天、医疗卫生等领域2半导体(1)定义：导电性能介于金属导体和绝缘体之间，具有优异特性的微电子材料；(2)应用：通信卫星、电视卫星接收机、移动通信、高清晰度电视以及军用电子装置等领域3纳米材料(1)定义：粒度在1100nm的材料称为纳米材料；(2)应用：医药、电子、生物、航空等方面都有广阔的应用空间例3材料如果按特性分类，可分为()a结构材料b信息材料c复合材料d功能材料答案ad解析按照材料的特性，可以把材料分为结构材料和功能材料两类结构材料主要利用材料的力学特性，功能材料主要利用材料的声、光、热、电、磁等特性故选a、d.例4纳米材料的奇特效应使纳米材料表现出不同于传统材料的良好性能，以下关于纳米材料的性能的说法中，正确的是()a在力学性能方面，纳米材料具有高强、高硬和良好的塑性b在热学性能方面，纳米超细微粒的熔点比常规粉体高得多c在电学性能方面，纳米金属在低温时会呈现超导电性d在化学性能方面，纳米材料化学活性低答案a解析解答本题时应注意纳米材料的良好性能主要表现在：(1)力学性能：高强、高硬和良好塑性(2)热学性能：熔点较低(3)电学性能：低温时会呈现电绝缘性(4)化学性能：具有相当高的化学活性.固体的微观结构1发现晶体内部的物质微粒是按一定的规律整齐排列的科学家是()a劳厄b伦琴c玻尔d富勒答案a解析1912年，德国物理学家劳厄用x射线来探测固体内部的原子排列，证实了晶体内部的物质微粒是按一定的规律整齐排列的2下列有关晶体的结构叙述正确的是()a在晶体内部，组成晶体的物质微粒是无规则排列的b晶体的微观结构具有周期性c在晶体内部，组成晶体的物质微粒可以自由运动d晶体内部微粒间存在着很强的作用力答案bd解析在晶体的内部，组成晶体的物质微粒是规则排列的，a错误；晶体的微观结构具有周期性，且微粒间存在着很强的作用力，b、d正确；在晶体内部，组成晶体的物质微粒只能在各自的平衡位置附近做微小振动，而不能随意自由运动，c错误新材料及其应用3按照材料的应用领域，可把材料分为()a信息材料b金属材料c建筑材料d航空航天材料答案acd4下列说法中正确的是()a不锈钢具有很强的耐腐蚀性，广泛应用于制造餐具、外科手术器械及化工设备b有机高分子材料是由碳、氢、氧、氮、硅、硫等元素的有机化合物构成的材料c复合材料则是由几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料d玻璃钢不是复合材料答案abc(时间：60分钟)题组一固体特征的微观解释1关于晶体和非晶体，下列说法正确的是()a人造晶体在现代技术中应用广泛，但没有固定的熔点b晶体内部的物质微粒按一定规则排列且不停振动，非晶体内部的物质微粒在不停地运动着c晶体内部的微粒是静止的，而非晶体内部的物质微粒却在不停地运动着d晶体管的制造材料是晶体答案bd解析有固定的熔点是晶体的属性，a错误；组成物质的微粒永远在做热运动，不管是晶体还是非晶体，b正确，c错误；晶体管是由晶体材料制成的，d正确2有关晶体的微观结构，下列说法中正确的有()a同种元素的原子按不同结构排列有相同的物理性质b同种元素的原子按不同结构排列有不同的物理性质c同种元素形成晶体只能有一种排列规律d同种元素形成晶体可能有不同的排列规律答案bd解析同种元素的原子可以按不同结构排列，形成不同的物质，不同物质的物理性质不同，如同是由碳元素组成的石墨和金刚石的物质密度、机械强度、导热性、导电性和光学性质等都有很大差别，所以b、d正确，a、c错误3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答案c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4下列关于探索晶体结构的几个结论中正确的是()a1912年，德国物理学家劳厄用x射线来探测固体内部的原子排列，才证实了晶体内部的物质微粒的确是按一定的规律整齐地排列起来的b组成晶体的物质微粒，没有一定的规则在空间杂乱无章地排列着，并且晶体的微观结构没有周期性特点c晶体内部各微粒之间还存在着很强的相互作用力，这些作用力就像可以伸缩的弹簧一样，将微粒约束在一定的平衡位置上d热运动时，晶体内部的微粒可以像气体分子那样在任意空间里做剧烈运动答案ac解析劳厄在1912年用x射线证实了晶体内部结构的规律性而晶体内部微粒都只能在各自的平衡位置附近振动，是因为微粒间存在着相互作用力的结果5利用扫描隧道显微镜(stm)可以得到物质表面原子排列的图象，从而可以研究物质的构成规律如图1所示的照片是一些晶体材料表面的stm图象，通过观察、比较，可以看到这些材料都是由原子在空间排列而构成的，具有一定的结构特征则构成这些材料的原子在物质表面排列的共同特点是：图1(1)_；(2)_答案(1)在确定方向上原子有规律地排列；在不同方向上原子的排列规律一般不同(2)原子排列具有一定的对称性等解析从题图中可以看出，这几种材料的原子排列均有一定的规则，因此是晶体物质，具有晶体的特点题组二新材料及其应用6以下说法中正确的是()a材料科学是研究材料的制造、结构与性能三者之间相互关系的科学b材料对人类文明进程有着重要的影响c纳米是长度单位，1nm1010md半导体是具有优异特性的微电子材料答案abd解析1nm109m，c选项错，由材料的有关知识，可知a、b、d均正确7习惯上，人们把材料分为()a金属材料b无机非金属材料c生物材料d有机高分子材料答案abd8下列认识正确的是()a纳米是一种尺寸很小的材料，是纳米材料的简称b纳米技术就是重新排列原子而制造具有新分子结构的技术c纳米是一个长度单位d纳米材料的奇特效应使纳米材料表现出不同于传统材料的良好性能答案bcd解析纳米是一个长度