1、第九章第九章 固体、液体和物态变化固体、液体和物态变化 9.1 9.1 固体固体松香松香雪花雪花 （1）常见的晶体有）常见的晶体有:一、晶体和非晶体一、晶体和非晶体 1晶体：具有规则的几何形状。晶体：具有规则的几何形状。呈立方体形呈立方体形食盐食盐（1）常见的晶体有）常见的晶体有:一、晶体和非晶体一、晶体和非晶体 1晶体：具有规则的几何形状。晶体：具有规则的几何形状。呈长方体形呈长方体形蔗糖蔗糖（1）常见的晶体有）常见的晶体有:一、晶体和非晶体一、晶体和非晶体 1晶体：具有规则的几何形状。晶体：具有规则的几何形状。呈柱状形呈柱状形味精味精（1）常见的晶体有）常见的晶体有:一、晶体和非晶体一、晶
2、体和非晶体 1晶体：具有规则的几何形状。晶体：具有规则的几何形状。呈八面体形呈八面体形明矾明矾（1）常见的晶体有）常见的晶体有:一、晶体和非晶体一、晶体和非晶体 1晶体：具有规则的几何形状。晶体：具有规则的几何形状。中间是一个六棱柱，两端呈六棱锥形中间是一个六棱柱，两端呈六棱锥形石英石英人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)（1）常见的晶体有）常见的晶体有:一、晶体和非晶体一、晶体和非晶体 1晶体：具有规则的几何形状。晶体：具有规则的几何形状。呈六方或菱形层状体形呈六方或菱形层状体形云母云母人教版高二物理选修3-
3、3第九章 9.1固体(共40张PPT)人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)（1）常见的晶体有）常见的晶体有:一、晶体和非晶体一、晶体和非晶体 1晶体：具有规则的几何形状。晶体：具有规则的几何形状。呈六方柱形呈六方柱形方解石方解石人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)（1）常见的晶体有）常见的晶体有:一、晶体和非晶体一、晶体和非晶体 1晶体：具有规则的几何形状。晶体：具有规则的几何形状。呈三斜体形呈三斜体形硫酸铜硫酸铜人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)人教版高二物理
4、选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)（1）常见的晶体有）常见的晶体有:一、晶体和非晶体一、晶体和非晶体 1晶体：具有规则的几何形状。晶体：具有规则的几何形状。呈六角形呈六角形雪花雪花人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)2非晶体：没有规则的几何形状。非晶体：没有规则的几何形状。常见的非晶体有：常见的非晶体有：玻璃、蜂蜡玻璃、蜂蜡人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)2非晶体：没有规则的几何形状非晶体：没有规则的几何形状常见
5、的非晶体有：常见的非晶体有：玻璃、蜂蜡、松香玻璃、蜂蜡、松香松香松香人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)2非晶体：没有规则的几何形状非晶体：没有规则的几何形状常见的非晶体有：常见的非晶体有：玻璃、蜂蜡、松香、沥青玻璃、蜂蜡、松香、沥青人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)2非晶体：没有规则的几何形状非晶体：没有规则的几何形状常见的非晶体有：常见的非晶体有：玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等等3晶体和非晶体的
6、差异晶体和非晶体的差异（1）外形：）外形：晶体有规则的几何形状，非晶体则没有规则的几何形状。晶体有规则的几何形状，非晶体则没有规则的几何形状。晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点。晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点。（2）熔点：）熔点：OC3晶体和非晶体的差异晶体和非晶体的差异（1）外形：）外形：晶体有规则的几何形状，非晶体则没有规则的几何形状。晶体有规则的几何形状，非晶体则没有规则的几何形状。晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点。晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点。（2）熔点：）熔点：（3）物理性质：）物理性质：实验一：实验一：云母和石蜡的导热性能比较云母和石蜡的导热性能比较人教
7、版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)3晶体和非晶体的差异晶体和非晶体的差异（1）外形：）外形：晶体有规则的几何形状，非晶体则没有规则的几何形状。晶体有规则的几何形状，非晶体则没有规则的几何形状。晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点。晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点。（2）熔点：）熔点：（3）物理性质：）物理性质：实验一：实验一：云母和石蜡的导热性能比较云母和石蜡的导热性能比较实验二：实验二：方解石的双折射现象方解石的双折射现象双折射：是指一条入射光线产生两条折射光线双折射：是指一条入射光线产生两条折射光线的
8、现象的现象 。将一块透明的方解石放在图像上看，。将一块透明的方解石放在图像上看，它下面的图像变成双影它下面的图像变成双影 。人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)3晶体和非晶体的差异晶体和非晶体的差异（1）外形：）外形：晶体有规则的几何形状，非晶体则没有规则的几何形状。晶体有规则的几何形状，非晶体则没有规则的几何形状。晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点。晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点。（2）熔点：）熔点：（3）物理性质：）物理性质：晶体有各向异性的现象，非晶体只有各向同性没有各向异性的现象。晶体有各向
9、异性的现象，非晶体只有各向同性没有各向异性的现象。晶体具有各向异性晶体具有各向异性，非晶体具有各向同性非晶体具有各向同性。但但并不是每种晶体在各种物理性质上都表现出各向异性并不是每种晶体在各种物理性质上都表现出各向异性。如云母在如云母在导热性导热性上表现出显著的各向异性，如方解石在上表现出显著的各向异性，如方解石在光的折射光的折射上表现上表现出显著的各向异性，如方铝矿在出显著的各向异性，如方铝矿在导电性导电性上表现出显著的各向异性。上表现出显著的各向异性。各向异性：在不同方向上物理性质不同的现象。各向异性：在不同方向上物理性质不同的现象。各向同性：在各个方向上物理性质相同的现象。各向同性：在各
10、个方向上物理性质相同的现象。人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)(1)一种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，例如水晶。一种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，例如水晶。天然水晶是晶体，熔化后再凝结的水晶（石英玻璃）就是非晶体，天然水晶是晶体，熔化后再凝结的水晶（石英玻璃）就是非晶体，即即一种物质是晶体还是非晶体并不是绝对的。一种物质是晶体还是非晶体并不是绝对的。4晶体和非晶体间的转化晶体和非晶体间的转化(2)许多非晶体在一定的条件下可以许多非晶体在一定的条件下可以转化转化为晶体。为晶体。(3)在冷
11、却得在冷却得足够快足够快和冷却到和冷却到足够低足够低的温度时，几乎所有的材料都能成的温度时，几乎所有的材料都能成为非晶体。为非晶体。人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)二、单晶体和多晶体二、单晶体和多晶体 1单晶体：单晶体：如果一个物体就是一个完整的晶体，这样的晶体叫做单晶体。如果一个物体就是一个完整的晶体，这样的晶体叫做单晶体。例如：雪花、食盐小颗粒、单晶硅、单晶锗等。例如：雪花、食盐小颗粒、单晶硅、单晶锗等。2多晶体：多晶体：如果整个物体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体组成的，如果整个物体是由许多杂乱无章地
12、排列着的小晶体组成的，这样的物体叫做多晶体。其中的小晶体叫做晶粒。这样的物体叫做多晶体。其中的小晶体叫做晶粒。（1）多晶体没有规则的几何形状。）多晶体没有规则的几何形状。（2）多晶体）多晶体：不显示各向异性：不显示各向异性 （每一晶粒内部都是各向异性的）（每一晶粒内部都是各向异性的）；有确定的熔点。有确定的熔点。例如：例如：由许多食盐单晶体粘在一起而成大块的食盐，就是多晶体。其中由许多食盐单晶体粘在一起而成大块的食盐，就是多晶体。其中的小晶体叫做晶粒。常见的金属是多晶体。的小晶体叫做晶粒。常见的金属是多晶体。人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)人教版高二物理选修3-3第
13、九章 9.1固体(共40张PPT)（3）多晶体和非晶体的比较）多晶体和非晶体的比较多晶体和非晶体都没有规则的几何形状；多晶体和非晶体都没有规则的几何形状；多晶体和非晶体的一些物理性质都表现为各向同性；多晶体和非晶体的一些物理性质都表现为各向同性；多晶体有一定的熔点，非晶体没有一定的熔点。多晶体有一定的熔点，非晶体没有一定的熔点。固体是否有确定的熔点，可作为区分晶体与非晶体的标志。固体是否有确定的熔点，可作为区分晶体与非晶体的标志。人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)思考思考1 1：某种固体制成的均匀薄片，将其一
14、个表面涂上一层很薄的石某种固体制成的均匀薄片，将其一个表面涂上一层很薄的石蜡，然后用烧热的钢针去接触其表面，发现石蜡熔化区域呈圆形，由蜡，然后用烧热的钢针去接触其表面，发现石蜡熔化区域呈圆形，由此可判定该薄片一定是非晶体，这种说法是否正确？为什么？此可判定该薄片一定是非晶体，这种说法是否正确？为什么？解析：这种说法是错误的。这是因为虽然实验现象是石蜡熔化区域呈解析：这种说法是错误的。这是因为虽然实验现象是石蜡熔化区域呈圆形，说明该薄片在导热性能方面表现为各向同性，但表现出各向同圆形，说明该薄片在导热性能方面表现为各向同性，但表现出各向同性的固体有两类，即非晶体和多晶体，所以不能断定该薄片是非晶
15、体。性的固体有两类，即非晶体和多晶体，所以不能断定该薄片是非晶体。其实，即使是单晶体，在导热性能方面也可能是各向同性。其实，即使是单晶体，在导热性能方面也可能是各向同性。人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)三、晶体的微观结构三、晶体的微观结构食盐晶体结构食盐晶体结构德国物理学家德国物理学家 M.von劳厄于劳厄于1912年发年发现现X射线在晶体中会发生衍射现象，推射线在晶体中会发生衍射现象，推导出了晶体作为三维光栅的衍射方程，导出了晶体作为三维光栅的衍射方程，即劳厄方程，因此即劳厄方程，因此获得获得1914年的
16、诺贝尔年的诺贝尔物理学奖。物理学奖。劳厄预言可以用劳厄预言可以用X射线通过射线通过晶体得到的衍射图像确定晶体结构。布晶体得到的衍射图像确定晶体结构。布拉格父子在劳厄的基础上，成功地测定拉格父子在劳厄的基础上，成功地测定了了NaCl、KCl等的晶体结构，并提出了等的晶体结构，并提出了作为晶体衍射基础的著名公式作为晶体衍射基础的著名公式布拉格布拉格定律，他们于定律，他们于1915年共同获得诺贝尔物年共同获得诺贝尔物理学奖。理学奖。X射线射线结晶图谱结晶图谱人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)1.晶体微观结构的特点晶
17、体微观结构的特点（1）组成晶体的物质微粒（分子或原子、离子）依照一定的规）组成晶体的物质微粒（分子或原子、离子）依照一定的规律在空间中整齐地排列，具有空间上的律在空间中整齐地排列，具有空间上的周期性周期性。三、晶体的微观结构三、晶体的微观结构（2）晶体中物质微粒的相互作用很强，晶体中物质微粒的相互作用很强，微粒的热微粒的热运动不足以克服它们的相互作用而远离。微粒的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热运动表现为在一定的平衡位置附近不停地做微微小的振动小的振动。食盐晶体结构食盐晶体结构人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)人教版
18、高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)（3）有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体。那是因为组成它们）有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体。那是因为组成它们的微粒能够按照的微粒能够按照不同规则不同规则在空间分布。在空间分布。例如：石墨和金刚石的微观结构：例如：石墨和金刚石的微观结构：石墨石墨金刚石金刚石人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)2.用晶体的微观结构解释晶体的特征用晶体的微观结构解释晶体的特征（1）为什么晶体具有规则的几何外形？）为什么晶体具有规则的几何外形？由于晶体的物质微粒是按照一
19、定的规则在空间中整齐地排列的，由于晶体的物质微粒是按照一定的规则在空间中整齐地排列的，表现在外形上具有规则的几何形状，且不同类型的晶体结构，决定了表现在外形上具有规则的几何形状，且不同类型的晶体结构，决定了各种晶体的不同外形。各种晶体的不同外形。（2）如何解释物理性质的各向异性呢？）如何解释物理性质的各向异性呢？在不同方向上物质微粒的排列情况不同，在不同方向上物质微粒的排列情况不同，引起晶体的不同方向上物理性质的不同。引起晶体的不同方向上物理性质的不同。人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)（3）晶体的熔点为什么
20、固定？）晶体的熔点为什么固定？晶体溶化时，吸收的热量全部用来破坏规则的排列，温度不发生变化。晶体溶化时，吸收的热量全部用来破坏规则的排列，温度不发生变化。非晶体熔化时，先变软，然后变成粘滞性很大的液体，温度不断升高。非晶体熔化时，先变软，然后变成粘滞性很大的液体，温度不断升高。人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)人教版高二物理选修3-3第九章 9.1固体(共40张PPT)思考思考2 2：以下说法中正确的是（以下说法中正确的是（）A A晶体的熔点是确定的，几何形状是规则的晶体的熔点是确定的，几何形状是规则的B B金属在各个方向具有相同的物理性质，但它是晶体金属在各个方向具
21、有相同的物理性质，但它是晶体C C大颗粒的盐磨成细盐，就变成了非晶体大颗粒的盐磨成细盐，就变成了非晶体D D在各种晶体中，原子在各种晶体中，原子(或分子、离子或分子、离子)都是按照一定的规则排列的，都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性具有空间上的周期性解析：多晶体的几何形状不规则，选项解析：多晶体的几何形状不规则，选项A A错误；晶体分为单晶体和多晶体，错误；晶体分为单晶体和多晶体，单晶体具有各向异性，多晶体是各向同性的，通常金属在各个方向具有相同单晶体具有各向异性，多晶体是各向同性的，通常金属在各个方向具有相同的物理性质，它为多晶体，选项的物理性质，它为多晶体，选项B B正确；晶体不
22、会因为体积的变化而变成非正确；晶体不会因为体积的变化而变成非晶体，选项晶体，选项C C错误；在各种晶体中，原子错误；在各种晶体中，原子(或分子、离子或分子、离子)都是按照一定的规则都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性，选项排列的，具有空间上的周期性，选项D D正确。正确。BDBD思考思考3 3在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡，用烧热的针接触在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡，用烧热的针接触其上一点，石蜡熔化的范围分别如图其上一点，石蜡熔化的范围分别如图 (a)(a)、(b)(b)、(c)(c)所示，而甲、乙、所示，而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图丙三种固体
23、在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图(d)(d)所示。所示。则由此可判断出甲为则由此可判断出甲为_，乙为，乙为_，丙为，丙为_。(填填“单晶体单晶体”、“多晶体多晶体”或或“非晶体非晶体”)多晶体多晶体非晶体非晶体单晶体单晶体解析：晶体具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点。单晶体解析：晶体具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点。单晶体的物理性质具有各向异性，多晶体的物理性质具有各向同性。的物理性质具有各向异性，多晶体的物理性质具有各向同性。思考思考4.NaCl的晶胞如图，每个的晶胞如图，每个NaCl晶胞中含有的晶胞中含有的Na离子和离子和Cl离子的数目分别是离子的数目分别是()A.14，13
24、 B.1，1 C.4，4 D.6，68 8个个ClCl位于角上，位于角上，每个为每个为8 8个晶胞共用个晶胞共用;6 6个个ClCl位于面心上，位于面心上，每个为每个为2 2个晶胞共用；个晶胞共用；因此每个晶胞中因此每个晶胞中ClCl离子的个数为：离子的个数为：解析解析 ：此晶胞内有：此晶胞内有1414个个ClCl，此晶胞内有此晶胞内有1313个个Na，1 1个个Na位于体心上位于体心上 ，1212个个Na位于边上，位于边上，为这个晶胞独有为这个晶胞独有;每个为每个为4 4个晶胞共用；个晶胞共用；因此每个晶胞中因此每个晶胞中Na的个数为：的个数为：C1.半导体半导体：导电性和导热性介于绝缘体和
25、导体之间的材料。导电性和导热性介于绝缘体和导体之间的材料。四、材料科学技术与人类生活和社会发展四、材料科学技术与人类生活和社会发展常见的半导体：硅、锗、砷化镓等，而硅是各种半导体材料中，在商常见的半导体：硅、锗、砷化镓等，而硅是各种半导体材料中，在商业应用上最具有影响力的一种。业应用上最具有影响力的一种。单晶硅可用于制造大功率晶体管、整流器、液晶显示屏、太阳能电单晶硅可用于制造大功率晶体管、整流器、液晶显示屏、太阳能电池等。用来制备池等。用来制备CPUCPU的单晶硅纯度要求非常高的单晶硅纯度要求非常高,纯度至少纯度至少1111个个9 9（99.999999999%)99.999999999%)
26、，厚度不足，厚度不足1 mm 1 mm 的圆形晶片是芯片制造的基片。的圆形晶片是芯片制造的基片。单晶硅是一种重要的半导体材料，单晶硅是一种重要的半导体材料，是单晶体。是单晶体。硅晶体硅晶体 硅晶体空间结构硅晶体空间结构 2.纳米材料：纳米材料：纳米材料是一种由基本颗粒组成的粉状或团块状天然或纳米材料是一种由基本颗粒组成的粉状或团块状天然或人工材料，这一基本颗粒的一个或多个三维尺寸在纳米至人工材料，这一基本颗粒的一个或多个三维尺寸在纳米至100 纳米纳米之间。之间。四、材料科学技术与人类生活和社会发展四、材料科学技术与人类生活和社会发展 纳米材料是新型材料，具有以下优点纳米材料是新型材料，具有以
27、下优点:特殊的光学性能、特殊的特殊的光学性能、特殊的热学性能、特殊的磁学性能、热学性能、特殊的磁学性能、特殊的力学性能等。在不久的将来，特殊的力学性能等。在不久的将来，纳米科技和纳米材料的发展和应用必将促进社会巨大发展纳米科技和纳米材料的发展和应用必将促进社会巨大发展。纳米材料在食品中的应用具有潜在的风险纳米材料在食品中的应用具有潜在的风险，其中部分原因：，其中部分原因：纳米材料的毒理学效应、纳米食品标准的不确定性、天然与人造纳纳米材料的毒理学效应、纳米食品标准的不确定性、天然与人造纳米材料界限的不确定性。米材料界限的不确定性。提高公众对纳米技术及其风险的认知，在加强对纳米技术在食品提高公众对
28、纳米技术及其风险的认知，在加强对纳米技术在食品中应用的风险的研究和食品企业的管理，构建一个理性的风险文化。中应用的风险的研究和食品企业的管理，构建一个理性的风险文化。3.石墨烯：石墨烯：一种碳原子有序排列组成六角型蜂巢晶格的单原子层二维材料一种碳原子有序排列组成六角型蜂巢晶格的单原子层二维材料。2323岁的曹原，岁的曹原，20172017年攻读博士期间，年攻读博士期间，发现两层石墨烯，旋转到特定的发现两层石墨烯，旋转到特定的“魔魔法角度法角度”（1.11.1）叠加时，它们可以）叠加时，它们可以在零阻力的情况下传导电子，成为超在零阻力的情况下传导电子，成为超导体。因此他荣登世界顶级科学期刊导体。
29、因此他荣登世界顶级科学期刊自然自然 2018 2018年度十大科学家之首。年度十大科学家之首。四、材料科学技术人类生活和社会发展四、材料科学技术人类生活和社会发展石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。英国物理学家英国物理学家安德烈安德烈和和康斯坦丁康斯坦丁，用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯，用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯，因此共同获得因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。年诺贝尔物理学奖。再再 见见!
