固体固体及微观结构.doc

名师教学内容：固体 固体的微观结构【本章教学目标】学习分子动理论知道：物质是由大量分子组成的，分子永不停息地做无规那么运动，它 们之间存在着互相作用力．分子之间的作用力使分子聚集在一起，而分子的无规那么运动又 使它们分散开来．这两种作用相反的因素决定了分子的三种不同的聚集状态：固态、液态和 气态．本章讲固体和液体的知识，根据分子动理论知识简要说明了气、液、固三种物质的聚 集态以及凝聚态物质分子的共同特征，让学生知道物质状态的形成原因，以便于今后学习．这一章的特点是以观察为基础，用微观解释宏观，与实际联系比较密切．本章的全部内 容都是选学．但这些内容可以使学生对分子动理论的理解更加具体、丰满，有利于拓宽知识 面，提高他们对一些自然现象和科学技术的理解，对提高科学素质是有益的．本章的知识都 是定性介绍，学生学习时也不难理解．【基础知识导引】1．知道什么是晶体，什么是非晶体．知道晶体有单晶体和多晶体之分．2．知道晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别．3．知道晶体内部的物质微粒是依照一定规律在空间整齐排列的．4．知道晶体外形的规那么性和物理性质的各向异性可用晶体物质微粒的规那么排列来 说明．固体通常指在承受切应力时具有一定程度刚性的物质，包括晶态和非晶态固体．在物理 学上，固体物理学是专门研究固体物质的物理性质、微观结构、构成物质的各种粒子的运动 形态及其相互关系的学科，它是物理学中内容极丰富，应用极广泛的分支学科．人们研究固 体，主要是研究晶体．随着新的实验条件和技术日新月异，人类对晶体的研究也日渐深入．这 一节我们主要了解固体、晶体的一些基本知识．1．固体的两种形态：晶体和非晶体．（1）固体可以分成晶体和非晶体．它们的具体情况见下表：外形物理性质常见物质联系晶体具有规那么 的几何形状.① 有一定的熔点.② 物理性质与方向 有关（各向异性）.食盐、硫酸 铜、糖、味 精、明矶、石英、云母 等.① 一种物质 可能以晶体 或非晶体两 种不同的形 态出现.② 许多非晶 体在一定条 件下可以转 化为晶体.非晶 体没有规那么 的几何形状.① 没有一定的熔点.② 物理性质与方向 无关（各向同性）.玻璃、橡 胶、沥青、 松香、蜂蜡等.注：①在冷却得足够快和冷却到足够低的温度时，绝大多数固体都是晶体，人类生活在 晶体的世界里．② 有无确定的熔点是晶体与非晶体的本质区别.(2) 晶体可以分成单晶体和多晶体.它们的情况对比如下：外形物理性质常见物质联系单晶 体具有规那么的 几何形状.显示各向异 性，有一定的 熔点.雪花、食盐小 颗粒、单晶硅、 单晶锗等.多晶体由许 多杂乱无早 地排列着的 单晶体组 成.多晶体没有规那么的 几何形状.显示各向同 性，仍有一定 的熔点.大块食盐、常 见的各种金属 材料等.2. 固体的微观结构(1) 研究历程① 晶体内部微观结构假说：晶体内部的微粒是有规那么地排列着的.② 假说依据：晶体外形的规那么性和物理性质的各向异性.③ 认识的历史进程：17世纪，提出假说.=19世纪中叶，发展假说.=1912年，德国物理学家劳厄应用 X射线证实假说的科学性.=20世纪中叶起，新的实验条件和技术使得研究更加深入.④ 现代固体研究的科技手段.超低温、超高压、强磁场等极端条件.超高真空技术、表面能谱术、同步辐射技术、核 物理技术、激光技术、光散射技术、电子显微术、核磁共振、各种离子束技术等.(2) 研究成果.组成晶体的物质微粒(分子、原子或离子)依照一定的规律，在空间整齐地排列，晶体中 物质微粒的互相作用很强，微粒的热运动不足以克服它们的相互作用而远离，微粒的热运动 表现为在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动.(3) 晶体微观结构对晶体的相关解释.① 晶体外形的规那么性.晶体分子的有序排列使得晶体在外观上表现出一定的规那么 性.如食盐晶体的正方形外形.石墨晶体的层状结构等(如图12—1—1).石墨的晶体结构图 12-1 -1食盐的晶休结构② 晶体的各向异性.如图12—1—2为一晶体在一个平面上物质微粒的排列情况•由图可看出，在不同方向 上作等长直线，这些直线上物质微粒的排列情况不同，这就引起晶体在不同方向上物理性质有所不同.③ 多晶体的各向异性.各向异性的微观解释图 12-1 ^2大量单晶体杂乱无章地排列后构成多晶体，造成了多晶体的各向同性.注：同一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.这些晶体 的物理性质（如密度、导电性等）和化学性质因其内部微粒排列不同而各异.如:碳元素可生成石墨晶体、金刚石晶体.磷元素可生成白磷和红磷两种晶体.【难题巧解点拨】例1判别物质是晶体还是非晶体，比较正确的方法是（）A. 从外形来判断B•从各向异性或各向同性来判断C. 从导电性能来判断D. 从有无熔点来判断解析：晶体的最大特性就是各向异性和有固定熔点，但多晶体无各向异性.答案：D点拨：单晶体与非晶体之间的区分较明显，可从外形、各向异性及熔点来判断•但多晶 体无规那么外形，且各向同性，它与非晶体的差别只在有无熔点这一点上，解题时应予以注 意.例2萘的熔点为80°C. 80°C的液态萘分子与80°C的固态萘分子相比，具有（）A. 相等的平均动能和相等的势能B•相等的平均动能和较多的势能C. 较多的平均动能和平均势能D. 较少的平均动能和平均势能解析：萘的熔化过程是在80C时温度保持一个相当长时间不变化，此时它吸热只造成 了萘的状态变化，这个温度就是熔点.温度不变意味着萘分子的平均动能没有发生变化，因 为温度是分子平均动能的标志.而由于在这一过程中萘分子由固态向液态转化，萘的分子间 距离要加大.此时，萘晶体要从外界吸收热量来破坏晶体的分子排列规那么，所以吸热只是 为了克服分子间的引力做功，只增加了分子的势能.因此，80C的液态萘分子与同温固态萘 分子相比，有相等的平均动能和较多的分子势能.答案：B点拨：由题中“萘的熔点为80C”同学们可以知道萘是一种晶体.对于晶体的熔点这 个概念我们也应当明确．这样才能清楚同一温度下萘的固体与液体的关系，知道萘要吸热才 能从固体转变为同温度下的液体，所吸的热没有改变萘分子的平均动能而是改变了萘分子的 分子势能．例3 关于晶体和非晶体，正确的说法是( )A. 晶体能溶于水，而非晶体不能B. 晶体内部的物质微粒是有规那么地排列的，而非晶体内部物质微粒排列是不规那么 的C. 晶体内部的微粒是静止的，而非晶体内部的物质微粒在不停地运动着D. 在物质内部的各个平面上，微粒数相等的是晶体，不相等的是非晶体解析：组成物体的微粒永不停息在作热运动，不管是晶体还是非晶体.所以C错.非晶 体就提不到什么层面的问题，即使是晶体各个层面也不见得微粒数就相等，所以D也是错误 的．答案：B 点拨：在分子动理论的基础上正确理解晶体的概念和晶体的微观结构是解题的要点．【拓展延伸探究】 课题：讨论“人们几乎是生活在晶体的世界里”这句话是否确如其实．目的：①通过多种方式了解我们身边的晶体物质.②培养学生理论联系实际的素养，进一步巩固课堂所学知识.方法：了解与人类生活密切相关的常见物质，通过查找资料或请教教师(专家)来了解这 些物质的属性．【同步达纲练习】 1．如果物体具有各向同性的性质，那么它可能是( )A.非晶体 B.晶体 C.单晶体 D.多晶体 2．有一固体，外形呈规那么的六面体，那么它( )A. —定是晶体 B. —定是多晶体C. 一定是非晶体 D.可能是晶体，也可能是非晶体3. 比较金刚石和石墨的结果是( )A. 它们是同一元素，只是内部微粒的排列规那么不同.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那么不同，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.4. 在下列物质中， 是晶体；是 非晶体；其中 属于单晶体，而 属于多晶体.①塑料； ②明矾； ③松香； ④玻璃；⑤CuSO 10 HO :⑥冰糖； ⑦糖果； ⑧单晶硅；42⑨铝块； ⑩橡胶；5. 组成晶体的物质微粒是 ，依照一定的 在空间中排列成整齐的行 列，这种有规那么的排列称为空间点阵.参考答案【同步达纲练习】1．A、D 正确．（点拨：非晶体具有各向同性的性质，多晶体由于组成它的单晶体是杂 乱无章地排列的而导致也有各向同性的性质．）2．D 正确．（点拨：仅仅从外观并不能确切地区别晶体与非晶体．）3．A、B 正确．（点拨：金刚石和石墨是碳元素不同的微粒排列而形成的两种不同的单 晶体，它们的物理性质也有较大的差异．）4.明矶、CuSO -10 HO、冰糖、单晶硅、铝块是晶体；42橡胶、玻璃、塑料、松香、糖果是非晶体；明矶、CuSO -10H O、单晶硅是单晶体；42冰糖、铝块是多晶体．5．分子、原子或离子；规律； （点拨：晶体又分为离子晶体、原子晶体、分子晶体和金 属晶体四类．）。