人教版高中物理選修(3-3)《固體》教案

PAGEPAGE4/4固體目標(biāo)導(dǎo)航初步掌握晶體和非晶體在外形上和物理性質(zhì)上的區(qū)別。能區(qū)分單晶體和多晶體。掌握晶體的微觀結(jié)構(gòu)。誘思導(dǎo)學(xué)固體的分類自然界中的固態(tài)物質(zhì)可以分為兩種：晶體和非晶體。晶體還有：食鹽、硫酸銅、蔗糖、味精、石膏晶體、方解石等。晶體又分為單晶體和多晶體：單晶體：整個物體就是一個晶體的叫做單晶體，如雪花、食鹽小顆粒、單晶硅等。多晶體：如果整個物體是由許多雜亂無章地排列著的小晶體組成的，這樣的物體就叫做多晶體，如大塊的食鹽、粘在一起的蔗糖、各種金屬材料等。見的非晶體還有：瀝青、橡膠等。晶體和非晶體的比較晶體非晶體征具有規(guī)則的幾何形狀沒有規(guī)則的幾何形狀物理性（1）各向異性（1）各向同性質(zhì)（2）具有一定的熔點(diǎn)（2）沒有一定的熔點(diǎn)單晶體和多晶體的比較單晶體多晶體外形特具有規(guī)則的幾何形狀沒有規(guī)則的幾何形狀征物理性（1）各向異性（1）表現(xiàn)為各向同性質(zhì)（2）具有一定的熔點(diǎn)（2）具有一定的熔點(diǎn)晶體的微觀結(jié)構(gòu)晶體的形狀和物理性質(zhì)與非晶體不同是因為在各種晶體中，原子（或分子、離子）都是按照各自的規(guī)則排列的，具有空間上的周期性。典例探究例1如何區(qū)分多晶體和非晶體？解析：由于多晶體和非晶體都沒有規(guī)則的幾何形狀，而且都表現(xiàn)為各向同性，所以判斷多晶體與非晶體通常用有沒有一定的熔點(diǎn)來區(qū)分。答案：有確定熔點(diǎn)的是多晶體，無確定熔點(diǎn)的是非晶體。友情提示：由于多晶體是有許多單晶體雜亂無章的構(gòu)成的，所以多晶體在幾何形狀和物理性質(zhì)與方向的關(guān)系上與非晶體相似，但多晶體仍然具有確定的熔點(diǎn)。例2同一種化學(xué)成分的物質(zhì)，為什么有時會表現(xiàn)出不同的物理性質(zhì)？解析：同一種物質(zhì)中的微粒按不同的方式排列時，就會生成不同的晶體，從而表現(xiàn)出不同的物理性質(zhì)。如碳，按一種方式排列可以生成金剛石，而按另一種方式排列時會生成石墨，金剛石與石墨的物理性質(zhì)有很大的不同；同一種物質(zhì)也可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)，從而表現(xiàn)出不同的物理性質(zhì)?？傊⒂^結(jié)構(gòu)不同，宏觀性質(zhì)就有差異。的物理性質(zhì)。的微觀結(jié)構(gòu)。例3關(guān)于晶體和非晶體，下列說法中正確的是（ ）A．單晶體具有各向異性B．多晶體也具有各向異性C．非晶體的各種物理性質(zhì)，在各個方向上都是相同的D．晶體的各種物理性質(zhì)，在各個方向上都是不同的解析：具體到某種晶體，它可能只是某種物理性質(zhì)各向異性較明顯。如云母片就是導(dǎo)熱性明顯，方解石則是透光性明顯。但籠統(tǒng)提晶體就說各種物理性質(zhì)是各向異性。答案：ACD友情提示：并不是任何一種晶體在各種物理性質(zhì)上都表現(xiàn)出各向異性，而是一種晶體往往只有某種物理性質(zhì)具有明顯的各向異性。課后問題與練習(xí)點(diǎn)擊提示：（1）x1、y1度表現(xiàn)為各向同性。（2）即使該薄片對溫度表現(xiàn)為各向同性，也不能說明它是非晶體，它有可能是多晶體。解析：還應(yīng)知道食鹽的摩爾質(zhì)量M和阿伏加德羅常數(shù)NA2V：AMAV=2NML，則：V=L3=2NA2L2 M32N2L2 M32NAFFMM解析：（1）M點(diǎn)所受到的合力為

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F 1 F22N 22（2）MN3.1以在分離時巖鹽不會沿正方形的對角線分開，而是沿邊長的方向分開，所以敲碎的巖鹽總是呈立方體。多維鏈接1．固體物理的發(fā)展1611年，開普勒就開始思考雪花為什么呈六角形；1843地發(fā)現(xiàn)硫化銀的電阻隨著溫度的升高而下降；1929年邁斯納又觀測到硫化銅在非常低的溫度下(2K3000本世紀(jì)初的整個歷史階段，人們一直被指南針為什么能指方向這個問題所困的形貌及其運(yùn)動；以及在極端條件下，如毫開量級的低溫，超高真空，超高計算機(jī)計算固體的電子結(jié)構(gòu)，獲得與實(shí)驗大致符合的結(jié)果?，F(xiàn)在，固體物理學(xué)的領(lǐng)域已擴(kuò)大成為包括量子液體及其它液體的凝聚態(tài)物理學(xué)的重要分支學(xué)科之一。２．神通廣大的納米材料（１）脾氣暴躁、易燃易爆的納米金屬顆粒物學(xué)的方法制備出只包含幾百個或幾千個原子、分子的“顆?！?。這些“顆?！钡某叽缰挥袔讉€納米。如果按照一般的經(jīng)驗，原子與原子之間的距離為0．2納米左右。可以估計出在尺寸為1納米的立方體“顆?！敝?，“立方顆512598子在表面上。眾所周知，表面上的原子只受到來自內(nèi)部一側(cè)的原子的作用。因此，它們很容易與外界的氣體、流體甚至固體的原子發(fā)生反應(yīng)，也就是說十分活潑。實(shí)驗上發(fā)現(xiàn)如果將金屬銅或鋁做成幾個納米的顆粒，一遇到空氣就會產(chǎn)生激烈的燃燒，發(fā)生爆炸。有人認(rèn)為用納米顆粒的粉體做成火箭的固體燃料將會有更大的推力，可以用作新型火箭的固體燃料，也可用作烈性炸藥。另外，用納米金屬顆粒粉體作催化劑，可加快化學(xué)反應(yīng)過程，大大地提高化工合成的產(chǎn)率。（２）材料世界中的大力士──納米金屬塊體一般金屬高十幾倍，同時又可以像橡膠一樣富于彈性。人們幻想在下一個世紀(jì)，總有一天會制造出具有如此神奇性質(zhì)的納米鋼材和納米鋁材。用這種材料制造汽車、飛機(jī)或輪船，會使它們的重量減少到1／10?？梢韵胂螅惠v摩托車的重量會變成只有20－30公斤，一個女中學(xué)生會輕易地將它扛上樓去。（３）剛?cè)岵?jì)的納米陶瓷人們?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｓ玫奶沾刹牧暇哂杏捕嗟奶攸c(diǎn)。硬是說它可以做刀具切削金屬，脆是說它耐不住沖擊，甚至一摔就碎。陶瓷的另一長處是耐高1000℃一定的塑性，這個問題若被徹底解決，會在汽車發(fā)動機(jī)上大顯身手，徹底甩掉發(fā)動機(jī)的冷卻水套，使發(fā)動機(jī)工作在更高的溫度下，汽車會跑得更快，飛機(jī)會飛得更高。納米陶瓷粉體作為涂料的添加劑已得到廣泛的應(yīng)用，這些特種涂料涂在塑料或木材上，具有防火、防塵和耐磨的性能。（４）善變顏色的納米氧化物材料氧化物納米顆粒最大的本領(lǐng)是在電場作用下或在光的照射下迅速改變顏色。平常人們戴的變色眼鏡含有一種光敏鹵化物材料，但是變色的速度慢。用納米氧化物材料做成的變色鏡就不一樣了。用它做成士兵防護(hù)激光槍的眼鏡是再好不過了。還有將納米氧化物材料做成廣告板，在電、光的作用下，會變得更加絢麗多彩。（５）法力無邊的半導(dǎo)體納米材料半導(dǎo)體納米材料的最大用處是可以發(fā)出各種顏色的光，可以做成超小型的激光光源。它還可以吸收太陽光中的光能，把它們直接變成電能。這種技術(shù)一旦實(shí)現(xiàn)，太陽能汽車、太陽能住宅就會使人們居住的環(huán)境更加美麗，空氣更加清新。利用特種半導(dǎo)體納米材料使海水淡化在中東已得到應(yīng)用；半導(dǎo)體納米材料做成的各種傳感器，可靈敏的檢測出溫度、濕度和大氣成分的變化，在汽車尾氣和大氣環(huán)境保護(hù)上已得到應(yīng)用。（６）納米藥物和納