【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

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，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)知識和應(yīng)用，體會它們的發(fā)展對人類生活和社會發(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：如果一個物體就是一個完整的晶體，這樣的晶體叫做單晶體。單個晶體顆粒例如：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和不同點？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，非晶體沒有一定的熔點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，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，因為雖然單晶體有規(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,沿各個方向?qū)λ┘永?發(fā)現(xiàn)其強度一樣,則此薄片一定是非晶體C.一個固體球,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,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是有確定的熔點,不同點是單晶體具有規(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.晶體熔化時具有確定的熔點解析：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錯誤。晶體有確定的熔點,D正確。BD科學(xué)漫步：石墨烯實驗研究背后的故事（學(xué)生先閱讀再總結(jié)）用機械的方法把物體粉碎、研磨，可以得到很細的粉末，但實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)律組成一個個“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”的某個維度達到納米尺度時，它的性質(zhì)就會發(fā)生很大的變化。石墨烯就是一個典型的例子。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，以表彰他們對石墨烯的開創(chuàng)性實驗研究科學(xué)漫步：石墨烯實驗研究背后的故事安德烈對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)強磁鐵發(fā)現(xiàn)水分子具有抗磁性后（水滴懸浮在磁場中），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內(nèi)，會像水滴一樣懸浮嗎？

于是，他把一只活體青蛙放入磁場，在精確的計算下，這只青蛙真的懸浮在了磁場中。安德烈將這個實驗結(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”。然而，他的想象力并未止步，也從未停止……在2004年之前，人類對材料的研究已經(jīng)進入納米、甚至原子尺度，人們也對石墨烯的結(jié)構(gòu)有了更清晰的認(rèn)識，預(yù)言了單層石墨可能會有非常好的物理性質(zhì)?？茖W(xué)漫步：石墨烯實驗研究背后的故事安德烈的想象力再一次“拯救”了這項研究，在助手們試圖將石墨塊磨成石墨烯而陷入“絕境”的時候，安德烈在偶然的機會下，觀察到助手們用透明膠帶去除石墨塊表面的污漬。這時他天才的直覺引導(dǎo)他將粘過的膠帶放到儀器下觀察，發(fā)現(xiàn)遠比助手們打磨好的樣品薄了許多，有的甚至只有幾十個原子那么厚。但如何把石墨不斷磨薄，薄到只有一個原子的厚度，然而，這個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：石墨烯實驗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，這有利于進一步提高計算機處理器的運算速率在力學(xué)特性方面，石墨烯是目前人類已知的強度最高的物質(zhì)之一。強度比世界上最好的鋼鐵還要高百倍之多。同時還具有很好的韌性，且可以彎曲

無論是搞笑的，還是貨真價實的諾貝爾物理學(xué)獎，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，除了扎實的理論和精密的儀器外，好奇心、想象力、對日常生活的細致觀察和靈活運用也同樣重要。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，非晶體沒