1、第五节晶体第六节新材料核心素养明目标核心素养学习目标物理观念知道晶体与非晶体、液晶的宏观特征，了解新材料的用途，能解释相关现象科学思维了解晶体微观结构特点及液晶的微观结构，知道液晶的用途，能用固体的微观结构解释其宏观性质科学探究难过实验探究单晶体的各向异性，借助网络了解新材料的特点及用途，提高科学探索能力科学态度与责任了解晶体与非晶体、液晶及新材料在生产生活中的用途，体验科技力量的强大作用知识点一晶体与非晶体1固体的分类：固体可以分成晶体和非晶体两类2晶体可分为单晶体和多晶体两类3熔点：晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点4单晶体特点：(1)具有规则的几何形状(2)具有各向异性(3)有固定的
2、熔点5多晶体特点：(1)外形不确定(2)具有各向同性(3)有固定熔点区分是否是晶体看有没有固定的熔点，区分是否是单晶体看是否具有各向异性知识点二晶体的微观结构1晶体的结构及结合类型(1)组成晶体的物质微粒有规则地在空间排成阵列，呈现周而复始的有序结构，说明晶体的微观结构具有周期性(2)晶体内部各微粒之间存在着很强的相互作用力，微粒被约束在一定的平衡位置上(3)热运动时，组成晶体的物质微粒只能在各自的平衡位置附近做微小振动2固体特征的微观解释(1)方法：在固体界面沿不同方向画出等长线段(2)微观解释：单晶体在不同线段上微粒的个数不相等，说明沿不同方向微粒排列及物质结构情况不同，在物理性质上表现为
3、各向异性非晶体在不同直线上微粒的个数大致相等，说明沿不同方向微粒排列及物质结构情况基本相同，在物理性质上表现为各向同性(3)同一种物质在不同条件下形成不同的晶体，由于微观结构不同，物理性质有很大差异晶体熔时吸收的热量全部用来破坏晶体微粒规则的排列，温度并不发生变化，因而有固定的熔点知识点三液晶1定义：由固态向液态转化的中间态液体具有与晶体相似的性质，故称为液态晶体，简称液晶2分子特点：并不是所有物质都有液晶态，液晶的分子有些是长棒状，有些是碟状或板状3性质：外界条件的微小变化，会引起液晶分子排列的变化，从而改变液晶的某些性质，例如温度、压力、摩擦、电磁作用、容器的表面差异等，都可以改变液晶的光
4、学性质4应用：(1)液晶显示器(2)液晶在电子工业、航空、生物、医学等领域有广泛应用液晶在力学性质上与液体相同，在光学、电学性质等方面又具有明显的各向异性知识点四新材料1半导体材料(1)导电能力：介于导体与绝缘体之间(2)导电性能可控：在纯净的半导体中掺入某些微量元素作为杂质，其导电性能将会发生显著变化(3)应用：应用于电子元件、发电领域应用及热电材料2纳米材料(1)定义：指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为重要单元构成的材料(2)特性：纳米材料通常硬度、韧性、延展性等力学性能更好，熔点、磁性、导热和导电性降低，对光和物质具有更好的吸收和吸附性，化学活性大大增加(3)应用：碳纳
5、米管、纳米梯度材料、石墨烯等在新技术上的应用3超材料(1)定义：具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构的复合材料，是将人造单元结构以特定方式排列形成的，具有特殊电磁特征的人造结构材料(2)分类：包括左手材料、光子晶体、超磁性材料等(3)应用：广泛应用于工业、军事、生活等各个方面纳米是长度单位，1 nm109 m，颗粒在1100 nm的材料称为纳米材料1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)常见的金属材料都是单晶体()(2)凡是具有天然规则的几何形状的物体必定是单晶体()(3)单晶体的分子(原子、离子)排列是有规则的()(4)非晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本相同()
6、答案(1)(2)(3)(4)2(多选)下列哪些现象能说明晶体与非晶体的区别()A食盐是正方体，而蜂蜡无规则形状B石墨可导电，沥青不能导电C冰熔化时，温度保持不变，松香受热熔化时温度持续升高D金刚石密度大，石墨密度小AC晶体有天然规则的几何外形，具有一定的熔点，而非晶体则没有，故A、C正确3下列说法正确的是()A黄金可以切割加工成各种形状，所以是非晶体B同一种物质只能形成一种晶体C单晶体的所有物理性质都是各向异性的D玻璃没有确定的熔点，也没有天然规则的几何形状D常见的金属都是多晶体，因而黄金也是多晶体，只是因为多晶体内部小晶粒的排列杂乱无章，才使黄金没有规则的几何形状，故A错误；同一种物质可以形
7、成多种晶体，如碳可以形成金刚石和石墨两种晶体，故B错误；单晶体只在某些物理性质上表现出各向异性，并不是所有物理性质都表现出各向异性，故C错误；玻璃是非晶体，因而没有确定的熔点和规则的几何形状，D正确 考点1晶体和非晶体的比较如图甲所示是日常生活中常见的几种晶体，图乙是生活中常见的几种非晶体，请在图片基础上思考以下问题：明矾祖母绿原石 水晶 食盐 铜矿石甲蜂蜡松香塑料 橡胶沥青玻璃乙(1)晶体与非晶体在外观上有什么不同？(2)没有规则几何外形的固体一定是非晶体吗？提示(1)单晶体有规则的几何外形，多晶体和非晶体无规则的几何外形(2)不是由于多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体也没有
8、规则的几何外形1单晶体、多晶体、非晶体的比较2单晶体具有各向异性，并不是说每一种单晶体都能在各种物理性质上表现出各向异性(1)云母、石膏晶体在导热性上表现出显著的各向异性沿不同方向传热的快慢不同(2)方铅矿石晶体在导电性上表现出显著的各向异性沿不同方向电阻率不同(3)立方形的铜晶体在弹性上表现出显著的各向异性沿不同方向的弹性不同(4)方解石晶体在光的折射上表现出各向异性沿不同方向的折射率不同【典例1】在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针尖接触其上一点，蜡熔化的范围如下图所示；另外甲、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所示，则()甲乙丙A甲、乙是非晶体，丙是晶体B甲、
9、丙是非晶体，乙是晶体C甲、丙是多晶体，乙是晶体D甲是多晶体，乙是非晶体，丙是单晶体思路点拨由蜡熔化图判断导热性能，由温度时间图线形状分析是晶体还是非晶体D由题图甲、乙、丙知，甲、乙具有各向同性，丙具有各向异性；由温度时间图线知，甲、丙有固定的熔点，乙没有固定的熔点，所以甲是多晶体，乙是非晶体，丙是单晶体区分晶体和非晶体、单晶体和多晶体的方法(1)区分晶体和非晶体的方法是看其有无确定的熔点，晶体具有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点，仅从各向同性或几何形状不能判断某一固体是晶体还是非晶体(2)区分单晶体和多晶体的方法是看其是否具有各向异性，单晶体表现出各向异性，而多晶体表现出各向同性1(多选)下
10、列说法正确的是()A一块固体，若沿各个方向上的导电性能相同，则该固体为非晶体B一块固体，若是各个方向导热性能不同，则这个固体一定是单晶体C一块固体，若有确定的熔点，则该固体必定为晶体D黄金可以切割加工成各种形状，所以是非晶体BC只有晶体才有固定熔点，只有单晶体才具有各向异性，B、C正确；多晶体和非晶体都具有各向同性，A错误；黄金是晶体，切割后分子结构不变，仍然是晶体，D错误 考点2晶体的微观结构及物理性质家庭、学校或机关的门锁常用“碰锁”，然而，这种锁使用一段时间后，锁舌就会变涩而不易被碰入，造成关门困难这时，你可以用铅笔在锁舌上摩擦几下，碰锁便开关自如如初，并且可以持续几个月之久请你动手试一
11、试，并回答其中的道理提示石墨是金刚石的同素异形体，两者的不同结构，造成了物理性质上的很大差异，金刚石质地坚硬，而石墨由于具有层状结构，层与层之间结合不是很紧密，故层与层之间易脱落，能起到润滑作用.用铅笔在纸上写字也是这个道理.1微观结构理论的内容(1)组成晶体的微粒(分子、原子或离子)是依照一定的规律在空间中整齐地排列的实验证实：人们用X射线和电子显微镜对晶体的内部结构进行研究后，证实了这种假说是正确的(2)微粒的热运动特点表现为在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动2晶体的微观结构特点(1)组成晶体的微粒(分子、原子或离子)，依照一定的规律在空间中整齐地排列的(2)晶体中微粒的相互作用很强，
12、微粒的热运动不足以克服它们的相互作用而远离(3)微粒的热运动表现为在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动晶体的微观结构决定其宏观物理性质，改变物质的微观结构从而改变物质的属性，如碳原子可以组成性质差别很大的石墨和金刚石，有些晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化3用微观结构理论解释晶体的特性(1)对单晶体各向异性的解释如图所示，这是在一个平面上单晶体物质微粒的排列情况从图上可以看出，在沿不同方向所画的等长线段AB、AC、AD上物质微粒的数目不同线段AB上物质微粒较多，线段AD上较少，线段AC上更少正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起单晶体在不同方向上物理性质的不同(2)对晶体具有一定
13、熔点的解释给晶体加热到一定温度时，一部分微粒有足够的动能克服微粒间的作用力，离开平衡位置，使规则的排列被破坏，晶体开始熔解，熔解时晶体吸收的热量全部用来破坏规则的排列，温度不发生变化(3)对多晶体特征的微观解释晶粒在多晶体里杂乱无章地排列着，所以多晶体没有规则的几何形状，也不显示各向异性它在不同方向的物理性质是相同的，即各向同性多晶体和非晶体的主要区别是多晶体有确定的熔点，而非晶体没有(4)对非晶体特征的微观解释在非晶体内部，物质微粒的排列是杂乱无章的，从统计的观点来看，在微粒非常多的情况下，沿不同方向的等长线段上，微粒的数量大致相等，也就是说，非晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本相
14、同，所以非晶体在物理性质上表现为各向同性(5)同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同形态出现，晶体和非晶体可在一定条件下相互转化【典例2】(多选)有关晶体的微观结构，下列说法中正确的有()A同种元素的原子按不同结构排列有相同的物理性质B同种元素的原子按不同结构排列有不同的物理性质C同种元素形成晶体只能有一种排列规律D同种元素形成晶体可能有不同的排列规律思路点拨(1)晶体的微观结构不同，其物理性质不同(2)同种元素可有几种不同的排列结构BD同种元素的原子可以按不同结构排列，形成不同的物质，不同物质的物理性质不同，如同是由碳元素组成的石墨和金刚石的物质密度、机械强度、导热性、导电性和光学性质等都有很
15、大差别，所以B、D正确，A、C错误(1)各种晶体都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性(2)物体的宏观性质是由微观结构决定的，单晶体与非晶体的物理性质不同，是因为微观结构不同，单晶体各向异性也是由粒子排列的特点决定的2(多选)2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究他们通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开，使得石墨片的厚度逐渐减小，最终寻找到了厚度只有0.34 nm的石墨烯，是碳的二维结构如图所示为石墨、石墨烯的微观结构，根据以上信息和已学知识判断，下列说法正确的是()石墨的微观结构石墨烯的微观结构A石墨是晶体，石墨烯是非晶体B石
16、墨是单质，石墨烯是化合物C石墨、石墨烯与金刚石都是晶体D他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的CD晶体、非晶体都是对固体而言的，晶体有固定熔点，规则结构，非晶体没有，石墨、石墨烯与金刚石都是晶体，石墨与金刚石、碳60、碳纳米管、石墨烯等都是碳元素的素的单质，它们互为同素异形体，他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的，故A、B错误，C、D正确 考点3液晶液晶电视已经走进寻常百姓家，液晶显示器是如何显示各种颜色的呢？提示在液晶中掺入少量多色性染料，当液晶中电场强度不同时，它对不同颜色的光吸收强度不一样，从而显示出各种颜色1液晶的主要性质(1)液晶具有单晶体的各向异性的特点原因是在微观结构上，从某个方向
17、看，液晶的分子排列比较整齐，有特殊的取向(2)液晶具有液体的流动性原因是从另一方向看液晶分子排列是杂乱的，因而液晶又具有液体的性质，具有一定的流动性(3)液晶分子的排列特点液晶分子的排列特点是从某个方向上看，液晶分子的排列比较整齐；但是从另一个方向看，液晶分子的排列又是杂乱无章的(4)液晶的物理性质液晶的物理性质很容易受外界的影响(如电场、压力、光照、温度等)发生改变2液晶的主要应用(1)利用向列型液晶的性质可以制成各种液晶显示器(2)胆甾型液晶在温度改变时会改变颜色随着温度的升高，色彩按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序变化，温度下降时又按相反顺序变色，而且灵敏度很高，在不到1 的温差内就可以
18、显出整个色谱利用液晶的这种温度效应可以探测温度【典例3】(多选)关于液晶的分子排列，下列说法正确的是()A液晶分子在特定方向排列整齐B液晶分子的排列不稳定，外界条件的微小变动会引起液晶分子排列的变化C液晶分子的排列整齐且稳定D液晶的物理性质稳定思路点拨(1)液晶分子一般是长棒状、碟状或板状，在特定方向排列有序(2)外界条件变化，分子排列会发生变化AB液晶分子在特定方向上排列比较整齐，故A正确；液晶分子排列不稳定，外界条件的微小变动会引起液晶分子排列的变化，故B正确，C错误；液晶的物理性质不稳定，例如有一种液晶，在外加电压的影响下，会由透明状态变成浑浊状态，去掉电压，又恢复透明状态，故D错误(1
19、)液晶既有液体的流动性和连续性，表现不够稳定，又具有晶体的一些各向异性特点，是某些特殊的有机化合物(2)液晶的物理性质很容易在外界的影响(如电场、压力、光照、温度等)下发生改变3(多选)关于液晶，下列说法中正确的有()A液晶是一种晶体B液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性C液晶的光学性质随温度的变化而变化D液晶的光学性质随外加电压的变化而变化CD液晶的微观结构介于晶体和液体之间，A错误；虽然液晶分子在特定方向排列比较整齐，具有各向异性，但分子的排列是不稳定的，B错误；外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化，从而改变液晶的某些性质，例如温度、压力、外加电压等因素变化时，都会改变液晶的光
20、学性质，C、D正确1物理观念：晶体、非晶体、单晶体和液晶、晶体的微观结构2科学思维：液晶、新材料的应用，用晶体的微观结构解释晶体的性质3科学方法：观察法、实验法、对比法等1(多选)某种物体表现出各向同性的物理性质，则可以判断这种物质()A不一定是多晶体B不一定是单晶体C一定不是单晶体D一定是非晶体AC因为非晶体和多晶体都表现出各向同性，故A正确，D错误；单晶体一定表现出各向异性，故B错误，C正确2(多选)下列有关晶体的结构叙述正确的是()A在晶体内部，组成晶体的物质微粒是无规则排列的B晶体的微观结构具有周期性C在晶体内部，组成晶体的物质微粒可以自由运动D组成晶体的微粒只能做微小的振动BD在晶体
21、的内部，组成晶体的物质微粒是有规则排列的，A错误；晶体的微观结构具有周期性，且微粒间存在着很强的作用力，B正确；在晶体内部，组成晶体的物质微粒只能在各自的平衡位置附近做微小振动，而不能自由运动，C错误，D正确3(多选)关于液晶的特点及应用正确的是()A棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质呈液晶态B利用液晶在温度变化时由透明变浑浊的特性可制作电子表、电子计算器的显示元件C有一种液晶，随温度的逐渐升高，其颜色按顺序改变，利用这种性质，可用来探测温度D利用液晶可检查肿瘤，还可以检查电路中的短路点BCD通常棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质容易具有液晶态，但不是任何时候都呈液晶态，故A错误，B、C、
22、D正确4(多选)如图a、b是两种不同物质的熔化曲线，根据曲线，你认为在下列说法中正确的是()Aa是一种晶体的熔化曲线Ba是一种非晶体的熔化曲线Cb是一种非晶体的熔化曲线Da中有一段吸热但温度不变的过程ACD晶体在熔化过程中，不断吸热，但温度(熔点对应的温度)却保持不变，而非晶体没有确定的熔点，不断加热，非晶体先变软，然后熔化，温度却不断上升，因此a对应的是晶体，b对应的是非晶体，故A、C、D正确5. (多选)一块厚度和密度都均匀分布的长方体被测样品，长AB是宽AD的两倍，如图所示如果用多用电表的欧姆挡沿两个对称轴O1O1和O2O2方向测量，结果阻值均为R，则这块样品不可能是()A单晶体B多晶体C非晶体D金属BCD用多用电表的欧姆挡沿两个对称轴O1O1和O2O2方向测量结果均相同，说明该物体沿O1O1和O2O2方向电阻率(即导电性能)不同，即表现出各向异性的物理性质，所以可能是单晶体如果是普通金属，可以分析出沿O1O1方向电阻比较大故不可能的是B、C、D三种物品
