固體液體和液晶的基本特征

固體液體和液晶的基本特征第1頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一晶體與非晶體第2頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一

分子不停地做無規(guī)則運動，它們之間又存在相互作用力．分子力的作用使分子聚集在一起，分子的無規(guī)則運動又使它們分散開來．這兩種作用相反的因素決定了分子的三種不同的聚集狀態(tài)：固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)．物理學(xué)又把固態(tài)和液態(tài)統(tǒng)稱為凝聚態(tài)．凝聚態(tài)物理學(xué)是當前物理學(xué)發(fā)展最迅速的分支學(xué)科之一．

固體和液體有一個共同的特點：它們的分子間的距離跟分子本身的大小具有相同的數(shù)量級，因而分子間有較強的相互作用．這使得固體和液體都不易壓縮，在微觀結(jié)構(gòu)上不像氣體那樣無序．第3頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一一.晶體和非晶體固體可以分成晶體和非晶體兩類．

在常見的固態(tài)物質(zhì)中，石英、云母、明礬、食鹽、硫酸銅、糖、味精等都是晶體，玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠等都是非晶體．1.晶體、非晶體的外形和物理性質(zhì)的差異(1)晶體都具有規(guī)則的幾何形狀．

食鹽的晶體呈立方體形，明礬的晶體呈八面體形，石英的晶體中間是一個六面棱柱，兩端是六棱錐．冬季的雪花，是水蒸氣在空氣中凝華時形成的冰的晶體，它們的形狀雖然不同，但一般是六角形的規(guī)則圖案．非晶體則沒有規(guī)則的幾何形狀．第4頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一第5頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一(2)晶體有一定的熔點，非晶體沒有一定的熔點.(3)晶體的物理性質(zhì)與方向有關(guān)，這種特性叫做各向異性．

非晶體的各種物理性質(zhì)、在各個方向上都是相同的，所以是各向同性的．第6頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一現(xiàn)象:熔化了的石蠟在云母片上呈橢圓形，而在玻璃片上呈圓形．

結(jié)論:云母晶體在各個方向上的導(dǎo)熱性能不同，而非晶體玻璃在各個方向上的導(dǎo)熱性能相同．第7頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一

一種物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)，也就是一種物質(zhì)是晶體還是非晶體，并不是絕對的．例如，天然水晶是晶體，而熔化以后再凝結(jié)的水晶（即石英玻璃）就是非晶體．許多非晶體在一定的條件下可以轉(zhuǎn)化為晶體．

人們在研究中還發(fā)現(xiàn)，在冷卻得足夠快和冷卻到足夠低的溫度時，幾乎所有的材料都能成為非晶體．第8頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一二.單晶體和多晶體1.晶體又可以分為單晶體和多晶體．

2.如果一個物體就是一個完整的晶體，例如雪花、食鹽小顆粒等．這樣的晶體就叫做單晶體．制造各種晶體管集成電路只能用單晶體(單晶硅或單晶鍺)．3.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．

由許多食鹽單晶體粘在一起而成大塊的食鹽，就是多晶體．其中的小晶體叫做晶粒．

各種金屬材料，也是多晶體．

多晶體沒有規(guī)則的幾何形狀，也不顯示各向異性，但是同單晶體一樣，仍有確定的熔點．第9頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一第10頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一液體的表面張力第11頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一觀察液體表面現(xiàn)象

為什么泡泡膜能呈球形而且被拉得很大而不破裂？第12頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一

為什么這只蜥蜴能在水上行走？

為什么蛛網(wǎng)上的水珠呈球狀？第13頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一現(xiàn)象：水面凸起但水沒有溢出結(jié)論：水面是一張有彈性的膜視頻：在硬幣上滴水有趣的現(xiàn)象如何產(chǎn)生的？第14頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一自學(xué)提綱（1）生活中與液體表面張力有關(guān)的現(xiàn)象：_______（2）液體表面張力產(chǎn)生的原因：________（3）液體表面張力的方向：____________（4）液面收縮的原因：_______________

第15頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一實驗一:將針放入清水中思考：液面對針的作用是什么力？現(xiàn)象：針停在水面

結(jié)論：液體表面對針有力的作用第16頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一現(xiàn)象：刺破棉線左邊的薄膜，右側(cè)的薄膜___,使棉線___________;刺破棉線右側(cè)的薄膜，左側(cè)的薄膜____,使棉線_____________.實驗二：（1）將兩端系有紅棉線的鐵環(huán)放入肥皂水中，拿出后，使鐵環(huán)上布滿肥皂膜（將肥皂膜及棉線的位置畫于紙上）（2）刺破一側(cè)的肥皂膜，仔細觀察另一側(cè)肥皂膜和棉線的變化情況。收縮向右彎成圓弧收縮向左彎成圓弧第17頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一實驗三：（1）將系有紅棉線圈的鐵環(huán)放入肥皂水中，拿出后，使鐵環(huán)上布滿肥皂膜（2）刺破中間線圈的肥皂膜，仔細觀察剩余液面及棉線圈的變化情況現(xiàn)象：此時棉線圈成_____.結(jié)論：液面有收縮的趨勢，且收縮到液面表面積最小圓形第18頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一汽表面層液體二、理論分析液體表面微觀圖

表面層是一個厚度大概為10-9m的薄層，液體分子間距比較大第19頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一（1）液面收縮的微觀解釋1、從分子力的角度，r0FF0rB分子合力表現(xiàn)為_________________垂直指向液體內(nèi)部的吸引力F引第20頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一F引2、（1）從功能關(guān)系的角度，液體分子從內(nèi)部A移到表面層B須_____________所以表面層的分子勢能比內(nèi)部的分子勢能_____（2）勢能總是有____的趨勢，所以液面有收縮的趨勢

大減少克服分子引力做功總結(jié)：液面有收縮的趨勢液體表面層收縮的微觀解釋第21頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一液體表面張力的分析圖線兩側(cè)液體分子之間相互作用的引力①②（2）具有收縮趨勢的液面類似于張緊的彈性膜液體的表面張力平行于液體表面使液體表面繃緊表面張力方向垂直于所畫的線MN在液體表面設(shè)想一條任意直線，把液面分成兩個部分第22頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一總結(jié)液體表面層的液體分子之間存在相互作用的引力平行于液面方向的液體表面張力液面張緊，有將液面收縮到表面積最小的趨勢第23頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一

結(jié)論：

表面張力的作用是使液體表面形成一層薄膜液面對回形針的作用其實是這層膜對它有作用

知識鞏固

液面對縫衣針的作用是液體的表面張力嗎？不是第24頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一知識鞏固

蛛網(wǎng)上的水珠為何呈球狀？結(jié)論:表面張力會使液面收縮，并使其表面積收縮到最小。第25頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一1.如下圖所示,布滿了肥皂膜的金屬框架上有一段質(zhì)量不計的棉紗,現(xiàn)將金屬框架下部分的肥皂膜刺破,則棉紗將為下圖中的()答案:D練習(xí)第26頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一2.下列現(xiàn)象中,由表面張力引起的現(xiàn)象是()A.酒精和水混合后體積減小B.水銀溫度計中的水銀柱的升或降C.荷葉上的水珠呈球形D.游泳時,當頭發(fā)浸泡在水中時呈散開狀,露出水面后頭發(fā)聚攏到一起解析:因為液體表面張力使液面具有收縮的趨勢,故選項C?D正確;酒精和水混合后體積減小,是由于分子間存在著空隙形成的,水銀柱的升降是由于水銀柱的熱脹冷縮造成的.答案:CD第27頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一3.下列說法正確的是（）A.小昆蟲能在水面自由往來而不陷入水中，是液體表面張力在起作用B.小木塊能夠負載水面上，是液體表面張力和重力平衡的結(jié)果C.縫衣針浮在水面上不下沉，是重力和水的浮力平衡的結(jié)果D.噴泉噴射到空中的水形成一個個球行的小水珠，是表面張力作用的結(jié)果答案:AD第28頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一液晶第29頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一一、液晶態(tài)、液晶1．液晶態(tài)：物質(zhì)既有液體的流動性，又具有晶體的分子排列整齊，各向異性的狀態(tài)，叫做物質(zhì)的液晶態(tài)．2．液晶：處于液晶狀態(tài)的物質(zhì)叫做液晶．3．不是所有物質(zhì)都具有液晶態(tài)，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)幾千種有機化合物具有液晶態(tài)．自然狀態(tài)下，液晶分子也會整齊的排成一行第30頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一二、液晶的性質(zhì)和特點1．液晶態(tài)的分子排列

點擊下圖了解固態(tài)、液晶態(tài)、液態(tài)的分子排列第31頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一組成晶體的物質(zhì)微粒（分子、原子或離子）依照一定的規(guī)律在空間有序排列，構(gòu)成空間點陣，所以表現(xiàn)為各向異性．而液體分子表現(xiàn)為排列無序性和流動性．

液晶態(tài)是介于固態(tài)和液態(tài)之間的中間態(tài)．液晶分子既保持排列有序性，保持各向異性，又可以自由移動，位置無序，因此也保持了流動性．第32頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一2．液晶的特點液晶分子的位置無序使它像液體，排列有序使它像晶體．

3．液晶的光學(xué)性質(zhì)對外界條件的變化反應(yīng)敏捷液晶分子的排列是不穩(wěn)定的，外界條件的微小變動都會引起液晶分子排列的變化，因而改變液晶的某些性質(zhì)，例如溫度、壓力、摩擦、電磁作用、容器表面的差異等．都可以改變液晶的光學(xué)性質(zhì)．4．液晶的外形特征液晶物質(zhì)都具有較大的分子，分子形狀通常是棒狀分子、碟狀分子、平板狀分子．第33頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一三、液晶的一般用途液晶的特性決定了它的用途，它在顯示技術(shù)、電子工業(yè)