【高中物理】固體 課件 2022-2023學(xué)年高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊(cè)

固體【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．了解固體的微觀結(jié)構(gòu)，知道晶體和非晶體的特點(diǎn)，并能列舉生活中的晶體和非晶體。2．了解材料科學(xué)的有關(guān)知識(shí)和應(yīng)用，體會(huì)它們的發(fā)展對(duì)人類生活和社會(huì)發(fā)展的影響。觀察食鹽和松香外形，它們的外形各有怎樣的特征？再用顯微鏡觀察精鹽和松香粉末的外形，兩者有什么差別？食鹽顆粒松香食鹽顆?？偸浅尸F(xiàn)立方體形，松香顆粒沒有規(guī)則的幾何形狀。漢武帝一、單晶體和多晶體單晶體：如果一個(gè)物體就是一個(gè)完整的晶體，這樣的晶體叫做單晶體。單個(gè)晶體顆粒例如：雪花、食鹽小顆粒等。制造各種晶體管、集成電路只能用單晶體(單晶硅或單晶鍺)多晶體：如果整個(gè)物體是由許多雜亂無章地排列著的小晶體組成的，這樣的物體叫做多晶體。金屬粘在一起的糖塊討論：多晶體和非晶體有何相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？①多晶體和非晶體都沒有規(guī)則的幾何形狀②多晶體有一定的熔點(diǎn)，非晶體沒有一定的熔點(diǎn)③多晶體和非晶體的一些物理性質(zhì)都表現(xiàn)為各向同性討論：給定一個(gè)固體，如何判斷它是晶體還是非晶體？利用是否有確定的熔點(diǎn)來判斷是否是晶體還是非晶體晶體與非晶體的區(qū)別主要表現(xiàn)在有無確定的熔點(diǎn)，而不能靠是否有規(guī)則的幾何形狀和是否各向異性來辨別，因?yàn)殡m然單晶體有規(guī)則的幾何外形，但多晶體與非晶體一樣都沒有規(guī)則的幾何外形；多晶體和非晶體都具有各向同性。僅從各向同性或幾何形狀不能斷定某一固體是晶體還是非晶體。規(guī)則空間上不同規(guī)則在一定條件下晶體的微觀結(jié)構(gòu)

課堂練習(xí)

【例題1】

(多選)關(guān)于晶體和非晶體,下列說法正確的是(

)A.可以根據(jù)各向異性或各向同性來鑒別晶體和非晶體B.一塊均勻薄片,沿各個(gè)方向?qū)λ┘永?發(fā)現(xiàn)其強(qiáng)度一樣,則此薄片一定是非晶體C.一個(gè)固體球,如果沿其各方向的導(dǎo)電性不同,則該球體一定是單晶體D.一塊晶體,若其各個(gè)方向的導(dǎo)熱性相同,則這塊晶體一定是多晶體解析：判斷固體是否為晶體的標(biāo)準(zhǔn)是看是否有固定的熔點(diǎn),多晶體和非晶體都具有各向同性和無規(guī)則的外形,單晶體具有各向異性和規(guī)則的外形,C、D正確。CD誤區(qū)警示

單晶體和多晶體的共同點(diǎn)是有確定的熔點(diǎn),不同點(diǎn)是單晶體具有規(guī)則的幾何形狀,在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向異性;而多晶體和非晶體沒有規(guī)則的幾何形狀,在物理性質(zhì)上都表現(xiàn)為各向同性?！咀兪接?xùn)練1】

(多選)關(guān)于晶體和非晶體,下列說法正確的是(

)A.有規(guī)則的幾何外形的固體一定是晶體B.只有單晶體才有天然規(guī)則的幾何外形C.晶體在物理性質(zhì)上一定是各向異性的D.晶體熔化時(shí)具有確定的熔點(diǎn)解析：單晶體有規(guī)則的幾何外形,多晶體與非晶體都沒有規(guī)則的幾何外形,如果固體有規(guī)則的幾何外形但不是天然的,而是人為加工的,則其不一定是晶體,A錯(cuò)誤,B正確。單晶體只在某些物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向異性,并非所有的物理性質(zhì)都表現(xiàn)為各向異性,多晶體在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性,C錯(cuò)誤。晶體有確定的熔點(diǎn),D正確。BD科學(xué)漫步：石墨烯實(shí)驗(yàn)研究背后的故事（學(xué)生先閱讀再總結(jié)）用機(jī)械的方法把物體粉碎、研磨，可以得到很細(xì)的粉末，但實(shí)際上一粒這樣的粉末仍比這里說的“小單元”大得多。物體是由原子、分子等微粒組成的，它們按一定規(guī)律組成一個(gè)個(gè)“小單元”，這些“小單元”結(jié)合在一起形成了肉眼可見的物體。

當(dāng)構(gòu)成材料的“小單元”的某個(gè)維度達(dá)到納米尺度時(shí)，它的性質(zhì)就會(huì)發(fā)生很大的變化。石墨烯就是一個(gè)典型的例子。石墨烯具有六邊形的晶格結(jié)構(gòu)（圖2.4-12），單層厚度僅為0.335nm。2010年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了安德烈·蓋姆與康斯坦丁·諾沃肖洛夫兩人，以表彰他們對(duì)石墨烯的開創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)研究科學(xué)漫步：石墨烯實(shí)驗(yàn)研究背后的故事安德烈對(duì)待研究工作一直頗具想象力和好奇心。例如，他在利用超導(dǎo)強(qiáng)磁鐵發(fā)現(xiàn)水分子具有抗磁性后（水滴懸浮在磁場(chǎng)中），便開始思考：生物體內(nèi)絕大多數(shù)物質(zhì)是水，而且生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)也具有抗磁性，如果將生物體放入磁場(chǎng)內(nèi)，會(huì)像水滴一樣懸浮嗎？

于是，他把一只活體青蛙放入磁場(chǎng)，在精確的計(jì)算下，這只青蛙真的懸浮在了磁場(chǎng)中。安德烈將這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)表在了物理期刊上，并為他贏得了2000年的“搞笑諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)”。然而，他的想象力并未止步，也從未停止……在2004年之前，人類對(duì)材料的研究已經(jīng)進(jìn)入納米、甚至原子尺度，人們也對(duì)石墨烯的結(jié)構(gòu)有了更清晰的認(rèn)識(shí)，預(yù)言了單層石墨可能會(huì)有非常好的物理性質(zhì)。科學(xué)漫步：石墨烯實(shí)驗(yàn)研究背后的故事安德烈的想象力再一次“拯救”了這項(xiàng)研究，在助手們?cè)噲D將石墨塊磨成石墨烯而陷入“絕境”的時(shí)候，安德烈在偶然的機(jī)會(huì)下，觀察到助手們用透明膠帶去除石墨塊表面的污漬。這時(shí)他天才的直覺引導(dǎo)他將粘過的膠帶放到儀器下觀察，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)比助手們打磨好的樣品薄了許多，有的甚至只有幾十個(gè)原子那么厚。但如何把石墨不斷磨薄，薄到只有一個(gè)原子的厚度，然而，這個(gè)世界性難題還是讓很多科學(xué)家們望而卻步了，甚至有人質(zhì)疑單層石墨是否能夠獨(dú)立存在。

隨即，他便利用透明膠帶反復(fù)地粘黏，直到獲得了單層的石墨——石墨烯。石墨烯獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使得它在力學(xué)、電學(xué)等方面具有很多奇特的物理性質(zhì)?？茖W(xué)漫步：石墨烯實(shí)驗(yàn)研究背后的故事在電學(xué)、熱學(xué)特性方面，電子在石墨烯中“奔跑”的速率（即遷移率）比在硅材料中高出數(shù)十倍甚至上百倍，這有利于進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)處理器的運(yùn)算速率在力學(xué)特性方面，石墨烯是目前人類已知的強(qiáng)度最高的物質(zhì)之一。強(qiáng)度比世界上最好的鋼鐵還要高百倍之多。同時(shí)還具有很好的韌性，且可以彎曲

無論是搞笑的，還是貨真價(jià)實(shí)的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，安德烈的研究總是讓人頗感意外。解決具有挑戰(zhàn)性的科學(xué)問題，除了扎實(shí)的理論和精密的儀器外，好奇心、想象力、對(duì)日常生活的細(xì)致觀察和靈活運(yùn)用也同樣重要。一、晶體和非晶體1.固體可以分為晶體和非晶體，晶體有確定的幾何形狀，非晶體沒有。2.晶體具有確定的熔點(diǎn)，非晶體沒