高中物理 第2章 第2、3節(jié) 晶體的微觀結(jié)構(gòu) 固體新材料課件 粵教版選修3-3.ppt

1、第二節(jié)晶體的微觀結(jié)構(gòu) 第三節(jié)固體新材料,考點(diǎn)一 晶體的微觀結(jié)構(gòu),欄目鏈接,1晶體和非晶體在外形、物理性質(zhì)等方面有顯著的不同，產(chǎn)生這些不同的根本原因是什么呢？ 提示：因?yàn)樗鼈兪怯刹煌奈⒂^結(jié)構(gòu)所決定的,2金剛石和石墨在硬度上差別很大，但它們都是由碳原子構(gòu)成的，這說明什么問題？ 提示：金剛石是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，原子間的作用力強(qiáng)，所以金剛石的硬度大石墨是層狀結(jié)構(gòu)，原子間的作用力弱，所以石墨的硬度小這說明組成物質(zhì)的微粒按照不同的規(guī)則在空間分布，會(huì)形成不同的晶體,欄目鏈接,1晶體微觀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) (1)組成晶體的物質(zhì)微粒(分子、原子或離子)，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

2、粒的熱運(yùn)動(dòng)不足以克服它們的相互作用力而遠(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),欄目鏈接,2晶體特性的微觀結(jié)構(gòu)解釋 (1)各向異性 如圖所示，這是在一個(gè)平面上晶體物質(zhì)微粒的排列情況從圖中可以看出，在沿不同方向所畫的等長(zhǎng)線段AB、AC、AD上，物質(zhì)微粒的數(shù)目不同直線AB上物質(zhì)微粒較多，直線AD上較少，直線AC上更少正因?yàn)樵诓煌较蛏衔镔|(zhì)微粒的排列情況不同，才引起晶體在不同方向上物理性質(zhì)的不同,欄目鏈接,(2)晶體有確定的熔點(diǎn) 晶體的溫度升高時(shí)，組成晶體的微粒運(yùn)動(dòng)加劇，當(dāng)熱運(yùn)動(dòng)達(dá)到足以破壞其空間排列的規(guī)律性時(shí)，晶體開始熔化，要破壞微粒空間排列的規(guī)律性就需要克服微粒的強(qiáng)大

3、作用力做功，因?yàn)樵诰w尚未全部熔化之前，吸收的熱量全部用來(lái)破壞其空間排列的規(guī)律性，所以晶體熔化時(shí)有確定的,熔點(diǎn)，雖然在熔化過程中不斷地吸收熱量，但吸收的熱量全部用來(lái)破壞規(guī)則的排列，因此溫度并不發(fā)生變化，當(dāng)晶體全部熔化后繼續(xù)吸收熱量，溫度將由熔點(diǎn)繼續(xù)升高 晶體熔化時(shí)內(nèi)能增大晶體熔化時(shí)溫度保持不變，分子的平均動(dòng)能不變，晶體熔化過程中吸收的熱量使分子間的距離增大，全部用來(lái)增加分子的勢(shì)能，因?yàn)槲矬w的內(nèi)能是所有分子動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，所以晶體熔化時(shí)內(nèi)能增大,(3)同一種物質(zhì)可生成不同的晶體 這是由于它們的物質(zhì)微粒能夠形成不同的晶體結(jié)構(gòu)，例如碳原子按不同的結(jié)構(gòu)排列可形成石墨和金剛石，二者在物理性質(zhì)上有很

4、大不同白磷和紅磷的化學(xué)成分相同，但白磷具有立方體結(jié)構(gòu)，而紅磷具有與石墨一樣的層狀結(jié)構(gòu),注意：(1)晶體的微觀結(jié)構(gòu)模型并不代表晶體結(jié)構(gòu)的真實(shí)情況，它只是組成晶體的物質(zhì)微粒有規(guī)則排列的示意圖 (2)非晶體內(nèi)部物質(zhì)微粒排列不規(guī)則，加熱時(shí)逐漸軟化，溫度持續(xù)上升，沒有確定的熔點(diǎn),欄目鏈接,例1 (多選)下列敘述中錯(cuò)誤的是() A晶體的各向異性是由于它的微粒按空間點(diǎn)陣排列 B單晶體具有規(guī)則的幾何外形是由于它的微粒按一定規(guī)律排列 C非晶體有規(guī)則的幾何形狀和確定的熔點(diǎn) D石墨的硬度比金剛石的差很多，是由于它的微粒沒有按空間點(diǎn)陣分布,欄目鏈接,解析：晶體內(nèi)部微粒排列的空間結(jié)構(gòu)決定著晶體的物理性質(zhì)是否相同；也正是

5、由于它的微粒按一定規(guī)律排列，使單晶體具有規(guī)則的幾何形狀，石墨與金剛石的硬度相差甚遠(yuǎn)是由于它們內(nèi)部微粒的排列結(jié)構(gòu)不同，石墨的層狀結(jié)構(gòu)決定了它的質(zhì)地柔軟，而金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了其中碳原子間的作用力很強(qiáng)，所以金剛石有很大的硬度 答案：CD,方法總結(jié)：?jiǎn)尉w具有規(guī)則的幾何形狀，非晶體和多晶體沒有規(guī)則的幾何形狀，其中“規(guī)則外形”的含義要明確所謂規(guī)則不是所謂的正方體、球形等常見的幾何形狀，而是屬于該種晶體空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)而造成的特有的幾何外形，不論晶粒大小其外形都相似,課堂訓(xùn)練 1(多選)下列關(guān)于白磷與紅磷的說法中，正確的是(BD) A它們是由不同的物質(zhì)微粒組成的 B它們有不同的晶體結(jié)構(gòu) C它們具有相同的物

6、理性質(zhì) D白磷的燃點(diǎn)低、紅磷的燃點(diǎn)高,解析：白磷和紅磷是由磷元素構(gòu)成，故A錯(cuò)；白磷和紅磷的微粒排列規(guī)律不同，構(gòu)成了不同的晶體，在物理性質(zhì)上有較大差別，如白磷的燃點(diǎn)比紅磷的燃點(diǎn)低，故B、D對(duì)，C錯(cuò),考點(diǎn)二 固體新材料,欄目鏈接,1你對(duì)固體新材料有哪些了解？ 提示：(1)新材料有優(yōu)異的性能和廣闊的應(yīng)用前景 (2)新材料的發(fā)展與新工藝、新技術(shù)密切相關(guān) (3)新材料往往具有特殊性能如超高強(qiáng)度、超高硬度、超塑性,(4)新材料的研發(fā)及其應(yīng)用，推動(dòng)了人類文明和社會(huì)進(jìn)步 (5)硅是當(dāng)前用途最廣的半導(dǎo)體材料,2固體新材料未來(lái)的發(fā)展方向如何？ 提示：(1)新材料科學(xué)正向著研究各種復(fù)合材料、研究并開發(fā)納米材料、開發(fā)

7、同時(shí)具有感知外界環(huán)境或參數(shù)變化和驅(qū)動(dòng)功能的機(jī)敏材料、研究開發(fā)生物醫(yī)學(xué)材料等方向發(fā)展 (2)新材料的制備工藝、檢測(cè)儀器和計(jì)算機(jī)應(yīng)用也是今后新材料科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要內(nèi)容,欄目鏈接,1新材料的基本特征 (1)有優(yōu)異的性能和廣闊的應(yīng)用前景 (2)它的發(fā)展和材料理論有密切的關(guān)系，與新工藝、新技術(shù)也密切相關(guān) (3)它的研制與基礎(chǔ)學(xué)科和理工技術(shù)的成果交織在一起 (4)它具有特殊的性能，例如高強(qiáng)度、超高硬度、超塑性，以及磁性、超導(dǎo)性等特殊的物理性能,2新材料的應(yīng)用 (1)半導(dǎo)體材料 應(yīng)用領(lǐng)域：信息處理與通訊領(lǐng)域； 半導(dǎo)體材料硅 a是當(dāng)前用途最廣的半導(dǎo)體材料； b集成電路對(duì)硅單晶片的要求：完整性和局域平整度都有

8、較高要求,(2)磁存儲(chǔ)材料 發(fā)展過程：氧化物磁粉、金屬合金磁粉、金屬薄膜； 磁性鐵氧體單晶薄膜，存儲(chǔ)密度大，使電子計(jì)算機(jī)的微型化成為可能,3新材料的未來(lái) (1)研究各種復(fù)合材料、研究并開發(fā)納米材料、開發(fā)同時(shí)具有感知外界環(huán)境或參數(shù)變化和驅(qū)動(dòng)功能的機(jī)械材料、研究開發(fā)生物醫(yī)學(xué)材料等 (2)新材料的制備工藝、檢測(cè)儀器和計(jì)算機(jī)應(yīng)用,例2 下列說法正確的是() A新材料特殊的性能，它不僅包括特殊的物理性能，也包括一些特殊的化學(xué)性能 B制作集成電路時(shí)，盡管對(duì)硅單晶片的完整性有很高的要求，但是可以允許單晶片內(nèi)原子的規(guī)則排列出現(xiàn)微小的缺陷 C納米是長(zhǎng)度單位，1 nm1010 m D金屬薄膜可以配合讀寫磁頭設(shè)計(jì)的改進(jìn)，增大磁記錄的密度,解析：新材料的特殊性能是指物理性能，A錯(cuò)；制作集成電路的硅單晶片是不允許硅單晶片內(nèi)原子的規(guī)則排列出現(xiàn)微小的缺陷的，B錯(cuò)；1 nm109 m，C錯(cuò)；由于金屬薄膜的晶粒尺寸小、晶粒各向異性大，晶粒間的相互交換作用弱，是可以配合讀寫磁頭的改進(jìn)增大磁記錄的密度的，D正確 答案：D,方法總結(jié)：應(yīng)注意納米材料的良好性能主要表現(xiàn)在： (1)力學(xué)性能：高強(qiáng)、高硬和良好塑性 (2)熱學(xué)性能：熔點(diǎn)較低 (3)電學(xué)性能：低溫時(shí)會(huì)呈現(xiàn)電絕緣性 (4)化學(xué)性能：具有相當(dāng)高的化學(xué)活性,課堂訓(xùn)練 2(多選