《高中物理 固體的微觀結構 材料科技與人類文明課件 魯科版選修3-3.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中物理 固體的微觀結構 材料科技與人類文明課件 魯科版選修3-3.ppt（21頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

,,高中物理·選修3-3·魯科版,,,第2節(jié) 固體的微觀結構 第3節(jié) 材料科技與人類文明,[目標定位] 1.認識固體微觀結構和特點． 2.用固體的微觀結構解釋其宏觀性質． 3.了解材料科技與人類文明．,一、晶體的結構 1．組成晶體的物質微粒有規(guī)則地在空間排成 ，呈現周而復始的 ，說明晶體的微觀結構具有 特點． 2．晶體內部各微粒之間存在著很強的 ，將微粒約束在一定的 上．熱運動時，這些微粒只能在各自的 附近做微小振動．,陣列,有序結構,周期性,相互作用力,平衡位置,平衡位置,二、晶體的結合類型 1．離子晶體：由正、負離子通過 結合而成的晶體． 2．原子晶體：相鄰原子之間通過 結合而成的晶體． 3．金屬晶體：物質微粒通過 結合而成的晶體．,離子鍵,共價鍵,金屬鍵,三、固體特征的微觀解釋 1．晶體內部微粒的排列有一定規(guī)律，在宏觀上具有規(guī)則的幾何外形．單晶體在沿不同方向的等長直線上，微粒的個數通常是 的，這說明單晶體在不同方向上的微粒 及物質結構情況是不一樣的，所以單晶體在物理性質上表現為各向 性．,不相等,排列,異,2．非晶體的內部物質的排列沒有一定規(guī)律，在宏觀上沒有規(guī)則的幾何外形．非晶體在沿不同方向的等長直線上，微粒的個數 說明非晶體在不同方向上的微粒 及物質結構情況基本相同，在物理性質上表現為各向 性． 3．同一種物質微粒在 的條件下有可能生成 的晶體，雖然構成這些晶體的物質微粒都 ，但是由于它們的排列形式 ，因而物理性質也 ．(填“相同”或“不同”),大致相等,排列,同,不同,不同,相同,不同,不同,四、材料及分類 1．分類 (1)按材料特性分為： 材料和 材料． (2)按應用領域分為： 材料、能源材料、建筑材料， 材料、航空航天材料等． (3)按習慣分為： 材料、無機非金屬材料、有機高分子材料和 材料．,結構,功能,信息,生物,金屬,復合,2．新材料 (1)發(fā)生形變后幾乎能100%恢復原狀的材料稱為形狀記憶合金． (2)微電子材料： (3)力、熱、聲、光、磁等方面的某些性能會發(fā)生突變的 材料． (4) 、 、 被當今國際社會公認為現代文明的三大支柱．,半導體,納米,材料,信息,能源,,一、對固體微觀結構的認識和理解 1．對單晶體各向異性的解釋 如圖2－2、3－1所示，這是在一個平面 上單晶體物質微粒的排列情況．從圖上 可以看出，在沿不同方向所畫的等長直 線AB、AC、AD上物質微粒的數目不同． 直線AB上物質微粒較多，直線AD上較少，直線AC上更少．正因為在不同方向上物質微粒的排列情況不同，才引起單晶體在不同方向上物理性質的不同．,圖2－2、3－1,2．對晶體具有一定熔點的解釋 給晶體加熱到一定溫度時，一部分微粒有足夠的動能克服微粒間的作用力，離開平衡位置，使規(guī)則的排列被破壞，晶體開始熔化，熔化時晶體吸收的熱量全部用來破壞規(guī)則的排列，溫度不發(fā)生變化． 3．對多晶體特征的微觀解釋 晶粒在多晶體里雜亂無章地排列著，所以多晶體沒有規(guī)則的幾何形狀，也不顯示各向異性．它在不同方向的物理性質是相同的，即各向同性．多晶體和非晶體的主要區(qū)別是多晶體有確定的熔點，而非晶體沒有．,4．對非晶體特征的微觀解釋 在非晶體內部，物質微粒的排列是雜亂無章的，從統(tǒng)計的觀點來看，在微粒非常多的情況下，沿不同方向的等長直線上，微粒的個數大致相等，也就是說，非晶體在不同方向上的微粒排列及物質結構情況基本相同，所以非晶體在物理性質上表現為各向同性． 5．同種物質也可能以晶體和非晶體兩種不同形態(tài)出現，晶體和非晶體可在一定條件下相互轉化．,【例1】 關于晶體和非晶體，下列說法正確的是 ( ) A．它們由不同的空間點陣構成 B．晶體內部的物質微粒是有規(guī)則地排列的，非晶體內部的物質微粒在不停地運動著 C．晶體內部的微粒是靜止的，而非晶體內部的物質微粒是不停地運動著的 D．在物質內部的各個平面上，微粒數相等的是晶體，微粒數不等的是非晶體 答案 B,解析 空間點陣是晶體的一個特殊結構，是晶體的一個特性，所以A是錯誤的；不管是晶體還是非晶體，組成物質的微粒永遠在做熱運動，所以C是錯誤的；非晶體也提不到什么層面的問題，即使是晶體，各個層面的微粒數也不見得相等，所以D也是錯誤的．故正確答案為B.,【例2】 2010年諾貝爾物理學獎授予安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，以表彰他們在石墨烯材料方面的卓越研究．他們通過透明膠帶對石墨進行反復的粘貼與撕開，使得石墨片的厚度逐漸減小，最終尋找到了厚度只有0.34 nm的石墨烯，是碳的二維結構．如圖2－2、3－2所示為石墨、石墨烯的微觀結構，根據以上信息和已學知識判斷，下列說法中正確的是 ( ),圖2－2、3－2,A．石墨是晶體，石墨烯是非晶體 B．石墨是單質，石墨烯是化合物 C．石墨、石墨烯與金剛石都是晶體 D．他們是通過物理變化的方法獲得石墨烯的 答案 CD 解析 石墨、石墨烯、金剛石都為晶體且都為單質，A，B錯誤，C正確；兩位科學家是通過物理變化的方法獲得石墨烯的，D正確．故正確的答案為C、D.,二、對常見新材料的認識 1．形狀記憶合金 (1)定義：將一種含鎳55%、含鈦45%的“鎳鈦諾”合金絲加熱并彎成各種復雜的形狀，然后冷卻并拉直，當再次加熱時，拉直的合金絲又恢復到原來的形狀，因此這種合金被稱為形狀記憶合金； (2)應用：工程機械、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生等領域．,2．半導體 (1)定義：導電性能介于金屬導體和絕緣體之間，具有優(yōu)異特性的微電子材料； (2)應用：通信衛(wèi)星、電視衛(wèi)星接收機、移動通信、高清晰度電視以及軍用電子裝置等領域． 3．納米材料 (1)定義：粒度在1～100 nm的材料稱為納米材料； (2)應用：醫(yī)藥、電子、生物、航空等方面都有廣闊的應用空間．,【例3】 材料如果按特性分類，可分為 ( ) A．結構材料 B．信息材料 C．復合材料 D．功能材料 答案 AD 解析 按照材料的特性，可以把材料分為結構材料和功能材料兩類．結構材料主要利用材料的力學特性，功能材料主要利用材料的聲、光、熱、電、磁等特性．故選A、D.,【例4】 納米材料的奇特效應使納米材料表現出不同于傳統(tǒng)材料的良好性能，以下關于納米材料的性能的說法中，正確的是 ( ) A．在力學性能方面，納米材料具有高強、高硬和良好的塑性 B．在熱學性能方面，納米超細微粒的熔點比常規(guī)粉體高得多 C．在電學性能方面，納米金屬在低溫時會呈現超導電性 D．在化學性能方面，納米材料化學活性低 答案 A,解析 解答本題時應注意納米材料的良好性能主要表現在： (1)力學性能：高強、高硬和良好塑性． (2)熱學性能：熔點較低． (3)電學性能：低溫時會呈現電絕緣性． (4)化學性能：具有相當高的化學活性.,