2015_2016高中物理第2章第23节晶体的微观结构固体新材料课件粤教版选修3_3.ppt

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1、第二节晶体的微观结构第二节晶体的微观结构 第三节固体新材料第三节固体新材料考点一考点一 晶体的微观结构晶体的微观结构 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接1晶晶体体和和非非晶晶体体在在外外形形、物物理理性性质质等等方方面面有有显显著著的的不不同同，产生这些不同的根本原因是什么呢？产生这些不同的根本原因是什么呢？提示：因为它们是由不同的微观结构所决定的提示：因为它们是由不同的微观结构所决定的2金金刚刚石石和和石石墨墨在在硬硬度度上上差差别别很很大大，但但它它们们都都是是由由碳碳原原子构成的，这说明什么问题？子构成的，这说明什么问题？提提示示：金金刚刚石石是是网网状状结结构构，原原子

2、子间间的的作作用用力力强强，所所以以金金刚刚石石的的硬硬度度大大石石墨墨是是层层状状结结构构，原原子子间间的的作作用用力力弱弱，所所以以石石墨墨的的硬硬度度小小这这说说明明组组成成物物质质的的微微粒粒按按照照不不同同的的规规则则在在空间分布，会形成不同的晶体空间分布，会形成不同的晶体 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接1晶体微观结构的特点晶体微观结构的特点(1)组组成成晶晶体体的的物物质质微微粒粒(分分子子、原原子子或或离离子子)，依依照照一一定定的的规律在空间中整齐地排列规律在空间中整齐地排列(2)晶晶体体中中物物质质微微粒粒的的相相互互作作用用很很强强，微微粒粒的的热热运运

3、动动不不足足以以克服它们的相互作用力而远离克服它们的相互作用力而远离(3)微微粒粒的的热热运运动动表表现现为为在在一一定定的的平平衡衡位位置置附附近近不不停停地地做做微微小的振动小的振动 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接2晶体特性的微观结构解释晶体特性的微观结构解释(1)各向异性各向异性如如图图所所示示，这这是是在在一一个个平平面面上上晶晶体体物物质质微微粒粒的的排排列列情情况况从从图图中中可可以以看看出出，在在沿沿不不同同方方向向所所画画的的等等长长线线段段AB、AC、AD上上，物物质质微微粒粒的的数数目目不不同同直直线线AB上上物物质质微微粒粒较较多多，直直线线AD上上较

4、较少少，直直线线AC上上更更少少正正因因为为在在不不同同方方向向上上物物质质微微粒粒的的排排列列情情况况不不同同，才引起晶体在不同方向上物理性质的不同才引起晶体在不同方向上物理性质的不同 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接(2)晶体有确定的熔点晶体有确定的熔点晶晶体体的的温温度度升升高高时时，组组成成晶晶体体的的微微粒粒运运动动加加剧剧，当当热热运运动动达达到到足足以以破破坏坏其其空空间间排排列列的的规规律律性性时时，晶晶体体开开始始熔熔化化，要要破破坏坏微微粒粒空空间间排排列列的的规规律律性性就就需需要要克克服服微微粒粒的的强强大大作作用用力力做做功功，因因为为在在晶晶体体尚

5、尚未未全全部部熔熔化化之之前前，吸吸收收的的热热量量全全部部用来破坏其空间排列的规律性，所以晶体熔化时有确定的用来破坏其空间排列的规律性，所以晶体熔化时有确定的熔熔点点，虽虽然然在在熔熔化化过过程程中中不不断断地地吸吸收收热热量量，但但吸吸收收的的热热量量全全部部用用来来破破坏坏规规则则的的排排列列，因因此此温温度度并并不不发发生生变变化化，当当晶晶体体全全部熔化后继续吸收热量，温度将由熔点继续升高部熔化后继续吸收热量，温度将由熔点继续升高晶晶体体熔熔化化时时内内能能增增大大晶晶体体熔熔化化时时温温度度保保持持不不变变，分分子子的的平平均均动动能能不不变变，晶晶体体熔熔化化过过程程中中吸吸收收

6、的的热热量量使使分分子子间间的的距距离离增增大大，全全部部用用来来增增加加分分子子的的势势能能，因因为为物物体体的的内内能能是是所所有有分分子动能和分子势能的总和，所以晶体熔化时内能增大子动能和分子势能的总和，所以晶体熔化时内能增大(3)同一种物质可生成不同的晶体同一种物质可生成不同的晶体这这是是由由于于它它们们的的物物质质微微粒粒能能够够形形成成不不同同的的晶晶体体结结构构，例例如如碳碳原原子子按按不不同同的的结结构构排排列列可可形形成成石石墨墨和和金金刚刚石石，二二者者在在物物理理性性质质上上有有很很大大不不同同白白磷磷和和红红磷磷的的化化学学成成分分相相同同，但但白白磷磷具具有有立立方方

7、体体结结构构，而而红红磷磷具具有有与与石石墨墨一一样样的的层层状状结构结构注注意意：(1)晶晶体体的的微微观观结结构构模模型型并并不不代代表表晶晶体体结结构构的的真真实实情情况况，它它只只是是组组成成晶晶体体的的物物质质微微粒粒有有规规则则排排列列的的示示意意图图(2)非非晶晶体体内内部部物物质质微微粒粒排排列列不不规规则则，加加热热时时逐逐渐渐软软化化，温度持续上升，没有确定的熔点温度持续上升，没有确定的熔点 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接例例1 (多选多选)下列叙述中错误的是下列叙述中错误的是()A晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点阵排列晶体的各向异性是由于它的微粒按

8、空间点阵排列B单单晶晶体体具具有有规规则则的的几几何何外外形形是是由由于于它它的的微微粒粒按按一一定定规规律律排列排列C非晶体有规则的几何形状和确定的熔点非晶体有规则的几何形状和确定的熔点D石石墨墨的的硬硬度度比比金金刚刚石石的的差差很很多多，是是由由于于它它的的微微粒粒没没有有按按空间点阵分布空间点阵分布 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接解解析析：晶晶体体内内部部微微粒粒排排列列的的空空间间结结构构决决定定着着晶晶体体的的物物理理性性质质是是否否相相同同；也也正正是是由由于于它它的的微微粒粒按按一一定定规规律律排排列列，使使单单晶晶体体具具有有规规则则的的几几何何形形状状，

9、石石墨墨与与金金刚刚石石的的硬硬度度相相差差甚甚远远是是由由于于它它们们内内部部微微粒粒的的排排列列结结构构不不同同，石石墨墨的的层层状状结结构构决决定定了了它它的的质质地地柔柔软软，而而金金刚刚石石的的网网状状结结构构决决定定了了其其中中碳碳原原子间的作用力很强，所以金刚石有很大的硬度子间的作用力很强，所以金刚石有很大的硬度答案：答案：CD方方法法总总结结：单单晶晶体体具具有有规规则则的的几几何何形形状状，非非晶晶体体和和多多晶晶体体没没有有规规则则的的几几何何形形状状，其其中中“规规则则外外形形”的的含含义义要要明明确确所所谓谓规规则则不不是是所所谓谓的的正正方方体体、球球形形等等常常见见

10、的的几几何何形形状状，而而是是属属于于该该种种晶晶体体空空间间点点阵阵结结构构而而造造成成的的特特有有的的几几何何外外形，不论晶粒大小其外形都相似形，不论晶粒大小其外形都相似课堂训练课堂训练1(多选多选)下列关于白磷与红磷的说法中，正确的是下列关于白磷与红磷的说法中，正确的是(BD)A它们是由不同的物质微粒组成的它们是由不同的物质微粒组成的B它们有不同的晶体结构它们有不同的晶体结构C它们具有相同的物理性质它们具有相同的物理性质D白磷的燃点低、红磷的燃点高白磷的燃点低、红磷的燃点高解解析析：白白磷磷和和红红磷磷是是由由磷磷元元素素构构成成，故故A错错；白白磷磷和和红红磷磷的的微微粒粒排排列列规规

11、律律不不同同，构构成成了了不不同同的的晶晶体体，在在物物理理性性质质上上有有较较大大差差别别，如如白白磷磷的的燃燃点点比比红红磷磷的的燃燃点点低低，故故B、D对，对，C错错考点二考点二 固体新材料固体新材料 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接1你对固体新材料有哪些了解？你对固体新材料有哪些了解？提示：提示：(1)新材料有优异的性能和广阔的应用前景新材料有优异的性能和广阔的应用前景(2)新材料的发展与新工艺、新技术密切相关新材料的发展与新工艺、新技术密切相关(3)新新材材料料往往往往具具有有特特殊殊性性能能如如超超高高强强度度、超超高高硬硬度度、超超塑性塑性(4)新材料的研发及其

12、应用，推动了人类文明和社会进步新材料的研发及其应用，推动了人类文明和社会进步(5)硅是当前用途最广的半导体材料硅是当前用途最广的半导体材料2固体新材料未来的发展方向如何？固体新材料未来的发展方向如何？提提示示：(1)新新材材料料科科学学正正向向着着研研究究各各种种复复合合材材料料、研研究究并并开开发发纳纳米米材材料料、开开发发同同时时具具有有感感知知外外界界环环境境或或参参数数变变化化和和驱驱动动功功能能的的机机敏敏材材料料、研研究究开开发发生生物物医医学学材材料料等等方方向向发发展展(2)新新材材料料的的制制备备工工艺艺、检检测测仪仪器器和和计计算算机机应应用用也也是是今今后后新材料科学技术

13、发展的重要内容新材料科学技术发展的重要内容 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接1新材料的基本特征新材料的基本特征(1)有优异的性能和广阔的应用前景有优异的性能和广阔的应用前景(2)它它的的发发展展和和材材料料理理论论有有密密切切的的关关系系，与与新新工工艺艺、新新技技术术也密切相关也密切相关(3)它的研制与基础学科和理工技术的成果交织在一起它的研制与基础学科和理工技术的成果交织在一起(4)它它具具有有特特殊殊的的性性能能，例例如如高高强强度度、超超高高硬硬度度、超超塑塑性性，以及磁性、超导性等特殊的物理性能以及磁性、超导性等特殊的物理性能2新材料的应用新材料的应用(1)半导体材

14、料半导体材料应用领域：信息处理与通讯领域；应用领域：信息处理与通讯领域；半导体材料半导体材料硅硅a是当前用途最广的半导体材料；是当前用途最广的半导体材料；b集集成成电电路路对对硅硅单单晶晶片片的的要要求求：完完整整性性和和局局域域平平整整度度都都有有较高要求较高要求(2)磁存储材料磁存储材料发展过程：氧化物磁粉、金属合金磁粉、金属薄膜；发展过程：氧化物磁粉、金属合金磁粉、金属薄膜；磁磁性性铁铁氧氧体体单单晶晶薄薄膜膜，存存储储密密度度大大，使使电电子子计计算算机机的的微型化成为可能微型化成为可能3新材料的未来新材料的未来(1)研研究究各各种种复复合合材材料料、研研究究并并开开发发纳纳米米材材料

15、料、开开发发同同时时具具有有感感知知外外界界环环境境或或参参数数变变化化和和驱驱动动功功能能的的机机械械材材料、研究开发生物医学材料等料、研究开发生物医学材料等(2)新材料的制备工艺、检测仪器和计算机应用新材料的制备工艺、检测仪器和计算机应用例例2 下列说法正确的是下列说法正确的是()A新新材材料料特特殊殊的的性性能能，它它不不仅仅包包括括特特殊殊的的物物理理性性能能，也也包包括括一些特殊的化学性能一些特殊的化学性能B制制作作集集成成电电路路时时，尽尽管管对对硅硅单单晶晶片片的的完完整整性性有有很很高高的的要要求求，但是可以允许单晶片内原子的规则排列出现微小的缺陷但是可以允许单晶片内原子的规则

16、排列出现微小的缺陷C纳米是长度单位，纳米是长度单位，1 nm1010 mD金金属属薄薄膜膜可可以以配配合合读读写写磁磁头头设设计计的的改改进进，增增大大磁磁记记录录的的密密度度解解析析：新新材材料料的的特特殊殊性性能能是是指指物物理理性性能能，A错错；制制作作集集成成电电路路的的硅硅单单晶晶片片是是不不允允许许硅硅单单晶晶片片内内原原子子的的规规则则排排列列出出现现微微小小的的缺缺陷陷的的，B错错；1 nm109 m，C错错；由由于于金金属属薄薄膜膜的的晶晶粒粒尺尺寸寸小小、晶晶粒粒各各向向异异性性大大，晶晶粒粒间间的的相相互互交交换换作作用用弱弱，是是可可以以配配合合读读写写磁磁头头的的改改

17、进进增增大大磁磁记记录录的的密密度度的的，D正确正确答案：答案：D方法总结：方法总结：应注意纳米材料的良好性能主要表现在：应注意纳米材料的良好性能主要表现在：(1)力学性能：高强、高硬和良好塑性力学性能：高强、高硬和良好塑性(2)热学性能：熔点较低热学性能：熔点较低(3)电学性能：低温时会呈现电绝缘性电学性能：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化学性能：具有相当高的化学活性课堂训练课堂训练2(多选多选)纳米材料具有许多奇特效应，如纳米材料具有许多奇特效应，如(BD)A电光效应电光效应 B量子尺寸效应量子尺寸效应C高硬度高硬度 D表面和界面效应表面和界面效应解解析析：电电光光效效应应是是半半导导体体材材料料的的一一种种奇奇特特效效应应，而而高高硬硬度度是是因因为为纳纳米米材材料料的的奇奇特特效效应应而而使使材材料料所所表表现现出出来来的的一一种种良良好好性性能，故能，故A、C错误，错误，B、D正确正确