高中物理 第9章 第1節(jié) 固體同步輔導(dǎo)與檢測(cè)課件 新人教版選修33.ppt

第1節(jié)固體 固體 液體和物態(tài)變化 雪花的基本形狀是六角形 但是大自然中卻幾乎找不出兩朵完全相同的雪花 就像地球上找不出兩個(gè)完全相同的人一樣 許多學(xué)者用顯微鏡觀測(cè)過(guò)成千上萬(wàn)朵雪花 這些研究最后表明 形狀 大小完全一樣和各部分完全對(duì)稱的雪花 在自然界中是不存在的 在已經(jīng)被人們觀測(cè)過(guò)的這些雪花中 再規(guī)則勻稱的雪花 也有畸形的地方 為什么雪花會(huì)有畸形呢 因?yàn)檠┗ㄖ車髿饫锏乃坎豢赡茏笥疑舷滤拿姘朔蕉际且粯拥?只要稍有差異 水汽含量多的一面總是要增長(zhǎng)得快一些 世界上有不少雪花圖案搜集者 他們像集郵愛(ài)好者一樣收集了各種各樣的雪花照片 有個(gè)名叫賓特萊的美國(guó)人 花了畢生精力拍攝了近六千張照片 前蘇聯(lián)的攝影愛(ài)好者西格尚 也是一位雪花照片的攝影家 他的令人銷魂的作品經(jīng)常被工藝美術(shù)師用來(lái)作為結(jié)構(gòu)圖案的模型 日本人中谷宇吉郎和他的同事們 在日本北海道大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的冷房間里 在日 本北海道大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的冷房間里 在日本北方雪原上的帳篷里 辛苦二十年 拍攝和研究了成千上萬(wàn)朵的雪花 但是 盡管雪花的形狀千姿百態(tài) 卻萬(wàn)變不離其宗 所以科學(xué)家們才有可能把它們點(diǎn)評(píng)為七種形狀 在這七種形狀中 六角形雪片和六棱柱狀雪晶是雪花的最基本形態(tài) 其他五種不過(guò)是這兩種基本形態(tài)的發(fā)展或組合 為什么雪花的形狀各不相同 原來(lái)雪花的結(jié)構(gòu)形狀取決于晶體迅速穿越高空大氣層時(shí)經(jīng)歷的溫度 水汽及氣流的變化 雪晶總是對(duì)稱的 因?yàn)樵茖又械沫h(huán)境雖說(shuō)在不斷變化 但這些變化卻始終是對(duì)稱地同時(shí)作用于晶體的六條邊 形成一顆雪晶需要大約15分鐘 產(chǎn)生雪晶的云層溫度必須在華氏4度到14度之間 云中必須充滿稠密的水蒸氣 因?yàn)榇罅克魵獾拇嬖?為晶體提供了豐富的可加工的原料 同時(shí)也提供了構(gòu)制各種復(fù)雜圖案的可能性 晶體長(zhǎng)大到重量足以使它穿越云層下的氣流時(shí)就飄向地面 如果近地面的溫度高于華氏32度 雪晶化成雨水降落 如果溫度比華氏32度略低 晶體在飄落的途中就與另一些晶體結(jié)合在一塊形成雪花落下 當(dāng)雪晶飄落時(shí) 如果云層下有上升的氣流盤旋 晶體就一會(huì)兒上升 一會(huì)兒下降 粘結(jié)成越來(lái)越大的冰塊 直至重量增大到足以克服上升的氣流時(shí) 就以冰雹的形式下落到地面 1 固體可以分為 和 兩類 2 單晶體都有 形狀 非晶體沒(méi)有 形狀 3 晶體可以分為 和 其中 沒(méi)有確定的幾何形狀 4 制作晶體管 集成電路只能用 答案 1 晶體非晶體2 確定的幾何確定的幾何3 單晶體多晶體多晶體4 單晶體 5 有確定熔點(diǎn) 沒(méi)有確定的熔點(diǎn) 6 有些晶體沿不同方向的導(dǎo)熱或?qū)щ娦阅懿煌?有些晶體沿不同方向的光學(xué)性質(zhì)不同 這類現(xiàn)象稱為 非晶體沿各個(gè)方向的物理性質(zhì)都是一樣的 這叫 多晶體是 的 7 在各種晶體中 原子 或分子 離子 都是按一定的規(guī)則排列的 具有空間上的 8 物質(zhì)是晶體還是非晶體 并不是 的 答案 5 晶體非晶體6 各向異性各向同性各向同性7 周期性8 絕對(duì) 晶體和非晶體 1 晶體和非晶體固體可以分為晶體和非晶體 它們的主要區(qū)別有兩點(diǎn) 1 在外形上 單晶體具有規(guī)則的幾何形狀 而多晶體和非晶體則沒(méi)有 食鹽晶體 明礬晶體 石英晶體的形狀雖然各不相同 但都有規(guī)則的幾何形狀 所以食鹽 明礬 石英都是晶體 有些晶體可以具有多種不同的幾何形狀 例如雪花可以有多種不同的幾何形狀 非晶體則沒(méi)有規(guī)則的幾何形狀 2 在物理性質(zhì)上 單晶體具有各向異性 而多晶體和非晶體則是各向同性的 物理性質(zhì)包括彈性 硬度 導(dǎo)熱性能 導(dǎo)電性能 光的折射等 晶體的各向異性是指晶體在不同方向上物理性質(zhì)不同 例如晶體在不同的方向上可以有不同的硬度 彈性 導(dǎo)熱性能 導(dǎo)電性能等 另外 晶體具有一定的熔點(diǎn) 而非晶體則沒(méi)有一定的熔點(diǎn) 2 單晶體和多晶體 1 單晶體和多晶體的區(qū)別單晶體是一個(gè)完整的晶體 而多晶體是由很多小晶體 稱為晶粒 雜亂無(wú)章地排列而組成的 單晶體在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向異性 而多晶體在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性 2 單晶體和多晶體的聯(lián)系多晶體和單晶體都有一定的熔點(diǎn) 3 多晶體與非晶體的區(qū)別多晶體與非晶體的相同點(diǎn) 都沒(méi)有規(guī)則的幾何形狀 在物理性質(zhì)上都是各向同性的 多晶體與非晶體的區(qū)別 多晶體有一定的熔點(diǎn) 而非晶體則沒(méi)有一定的熔點(diǎn) 下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 a 只要是具有各向異性的物體必定是晶體b 只要是不顯示各向異性的物體必定是非晶體c 只要是具有確定的熔點(diǎn)的物體必定是晶體d 只要是不具有確定的熔點(diǎn)的物體必定是非晶體解析 多晶體和非晶體都具有各向同性 只有單晶體才具有各向異性 故b錯(cuò) a對(duì) 晶體一定有確定的熔點(diǎn) 而非晶體無(wú)確定的熔點(diǎn) 故c d均正確 答案 b 變式遷移 1 判斷物質(zhì)是晶體還是非晶體 比較可靠的方法是 a 從外形上判斷b 從導(dǎo)電性能上判斷c 從各向異性或各向同性上判斷d 從有無(wú)一定的熔點(diǎn)來(lái)判斷 解析 晶體和非晶體的區(qū)別是晶體有固定的熔點(diǎn) 而非晶體沒(méi)有 多晶體和非晶體都表現(xiàn)各向同性 所以不能以此來(lái)判斷 答案 d 晶體的微觀結(jié)構(gòu) 1 晶體的微觀結(jié)構(gòu)從17世紀(jì)開(kāi)始 人們根據(jù)晶體外形的規(guī)則性和物理性質(zhì)的各向異性提出了一些假說(shuō) 認(rèn)為晶體內(nèi)部的微粒是有規(guī)則地排列著 到了19世紀(jì)中葉 晶體結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)進(jìn)一步發(fā)展 許多人認(rèn)為晶體內(nèi)部的微粒是有規(guī)則地排列著的 但是由于受當(dāng)時(shí)的科學(xué)技術(shù)條件限制 這種想法仍是一種假說(shuō) 直到1912年 人們應(yīng)用x射線對(duì)晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究 才證實(shí)了這種假說(shuō)的正確性 在20世紀(jì)70年代 人們又用電子顯微鏡觀察到了鈾 釷原子的圖像 到了1982年 掃描隧道顯微鏡的問(wèn)世 使人們第一次觀察到原子在物質(zhì)表面的排列狀況 2 晶體的微觀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 1 組成晶體的物質(zhì)微粒 分子或原子 離子 依照一定的規(guī)律在空間中整齊地排列 2 晶體中物質(zhì)微粒的相互作用很強(qiáng) 微粒的熱運(yùn)動(dòng)不足以克服它們的相互作用而遠(yuǎn)離 3 微粒的熱運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為在一定的平衡位置附近不停地做微小的振動(dòng) 3 為什么晶體表現(xiàn)為各向異性因?yàn)榫w在沿不同的方向上 物質(zhì)微粒的數(shù)目不同 即在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況不同 從而引起晶體的不同方向上物理性質(zhì)的不同 注 有些物質(zhì)在不同條件下生成不同的晶體 那是因?yàn)榻M成它們的微粒能夠按照不同的規(guī)律在空間分布 例如 金剛石和石墨都是由碳元素構(gòu)成的 它們有不同的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu) 4 晶體微觀結(jié)構(gòu)的空間點(diǎn)陣空間點(diǎn)陣 組成晶體的物質(zhì)微粒依照一定的規(guī)律在空間排成整齊的行列 構(gòu)成所謂的空間點(diǎn)陣 可用空間點(diǎn)陣來(lái)描述晶體的結(jié)構(gòu) 并解釋為什么晶體具有規(guī)則的幾何形狀和各向異性的物理性質(zhì) 你能根據(jù)食鹽的空間點(diǎn)陣解釋無(wú)論多小的食鹽顆粒都是正立方體形狀嗎 如圖所示是食鹽的晶體結(jié)構(gòu)示意圖 食鹽的晶體是由鈉離子na 氯離子cl 組成的 它們等距離 交錯(cuò)地排列在三組相互垂直的平行線上 因而食鹽具有正立方體的外形 下列說(shuō)法正確的是 a 黃金可以切割加工成各種形狀 所以是非晶體b 同一種物質(zhì)只能形成一種晶體c 單晶體的所有物理性質(zhì)都是各向異性的d 玻璃沒(méi)有確定的熔點(diǎn) 也沒(méi)有規(guī)則的幾何形狀 解析 常見(jiàn)的金屬都是多晶體 因而黃金也是多晶體 只是因?yàn)槎嗑w內(nèi)部小晶粒的排列雜亂無(wú)章 才使黃金沒(méi)有規(guī)則的幾何形狀 故a錯(cuò) 同一種物質(zhì)可以形成多種晶體 如碳可以形成金剛石和石墨兩種晶體 故b錯(cuò) 單晶體只在某些物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性 并不是所有物理性質(zhì)都表現(xiàn)出各向異性 故c錯(cuò) 玻璃是非晶體 因而沒(méi)有確定的熔點(diǎn)和規(guī)則的幾何形狀 d對(duì) 答案 d 變式遷移 2 如右圖所示為食鹽晶體結(jié)構(gòu)示意圖 食鹽的晶體是由鈉離子 圖中 和氯離子 圖中 組成的 這兩種離子在空間中三個(gè)互相垂直的方向上 都是等距離地交錯(cuò)排列的 已知食鹽的摩爾質(zhì)量是58 5g mol 食鹽的密度是2 2g cm3 阿伏加德羅常數(shù)為6 0 1023mol 1 試估算食鹽晶體中兩個(gè)最近的鈉離子中心間的距離 解析 1mol食鹽中有na個(gè)氯離子和na個(gè)鈉離子 離子總數(shù)為2na 因而摩爾體積v與摩爾質(zhì)量m與物質(zhì)密度 的關(guān)系為 v 所以一個(gè)離子所占的體積為 由圖可知v0就是圖中每四個(gè)離子所夾的正立方體的體積 此正方體的邊長(zhǎng) 而最近的兩個(gè)鈉離子中心間的距離 答案 4 10 10m 基礎(chǔ)鞏固 1 下列各組物質(zhì)中 全部是晶體的是 a 石英雪花瀝青b 食鹽橡膠瀝青c 雪花明礬蔗糖d 味精云母橡膠解析 瀝青 橡膠是