物理选修3-3 3.1 晶体和非晶体+2 半导体
人教版高中物理选修3-3课件晶体与非晶体
晶体各向异性的微观解释 在物理性质上，晶体具有各向异性，而非晶体则是各向同性 的． 通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性 能、光的折射性能等．晶体的各向异性是指晶体在不同方向 上物理性质不同，也就是沿不同方向去测试晶体的物理性能 时测量结果不同．例如晶体在不同的方向还可以有不同的硬 度、弹性、热膨胀性质、导电性能等． 需要注意的是，晶体具有各向异性，并不是说每一种晶体 都能在各物理性质上表现出各向异性，例如云母、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；方铅矿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；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；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．
雪 花
冰糖
金刚石
石墨
水晶石
思考
什么是晶体？什么是非晶体？ 晶体有什么特点和性质？ 晶体和非晶体的本质区别是什么？
1.
概念 晶体：晶体是原子、离子或分子按照一定的周 期性，在结晶过程中，在空间排列形成具有一 定规则的几何外形的固体。 非晶体：是内部质点在三维空间不成周期性重 复排列的固体，具有近程有序，但不具有长程 有序。
有的物质有几种晶体，是因为它们
的物质微粒能形成不同的晶体结 构．
天然水晶球里的玛瑙和水晶
玛瑙
水晶
玛瑙和水晶都是SiO2的晶体，不同的是玛瑙是熔融态 SiO2快速冷却形成的，而水晶则是熔融态SiO2缓慢冷 却形成的。
石英玻璃
观察· 思考
请同学们判断下列物质是晶体还是非晶体：
水晶石
2、晶体有三个特征：
(1)晶体有整齐规则的几何外 形； (2)晶体有固定的熔点，在熔 化过程中，温度始终保持不变；
高二物理选修3-3
高二物理选修3-3 固体、液体【知识要点】1．晶体和非晶体：晶体在外观上有规则的几何形状，有确定的熔点，一些物理性质表现为各向异性；非晶体在外观上没有规则的几何形状，没有确定的熔点，一些物理性质表现为各向同性．同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，也就是说，物质是晶体还是非晶体，并不是绝对的。
例如，天然水晶是晶体，而熔化以后再凝结的水晶（即石英玻璃）就是非晶体．几乎所有的材料都能成为非晶体，有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体。
２．单晶体和多晶体：如果一个物体就是一个完整的晶体，例如雪花、食盐小颗粒等．这样的晶体就叫做单晶体．单晶体是科学技术上的重要原材料，例如，制造各种晶体管就要用纯度很高的单晶硅或单晶锗；如果整个物体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体组成的，这样的物体就叫做多晶体．由许多食盐单晶体粘在一起而成大块的食盐，就是多晶体．我们平常见到的各种金属材料，也是多晶体．多晶体没有规则的几何形状，也不显示各向异性，但是同单晶体一样，仍有确定的熔点．３．表面张力：如果在液体表面任意画一条线，线两侧的液体之间的作用力是引力，它的作用是使液体表面绷紧，所以叫做液体的表面张力。
液体的表面张力使液面具有收缩的趋势。
４．浸润和不浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上，这种现象叫做浸润；一种液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面，这种现象叫做不浸润。
浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象，称为毛细现象。
由于液体浸润管壁，液面边缘部分的表面张力斜向上方，这个力使管中液体向上运动，当管中液体上升到一定高度，液体所受重力与液面边缘所受向上的力平衡，液面稳定在一定高度。
对于一定的液体和一定材质的管壁，管的内径越小，液体所能达到的高度越高。
５．液晶：液晶是一种特殊的物质，它既具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有光学各向异性。
有些物质在特定的温度范围之内具有液晶态；另一些物质，在适当的溶剂中溶解时，在一定的浓度范围具有液晶态。
高中物理 第三章 固体和液体 第1节 晶体和非晶体 第2节 半导体课件 教科版选修3-3
一、晶体和非晶体 1．固体分类 (1)晶体：金刚石、食盐、石英、云母、明矾、硫酸铜等天然具 有规则的几何形状． (2)非晶体：玻璃、松香、沥青、橡胶、蜂蜡等天然不具有规则 的几何形状． 2．晶体具有____各__向___异__性____，非晶体具有____各__向__同__性_____．
二、单晶体和多晶体 比较内容 宏观外形
结束 语 同学们，你们要相信梦想是价值的源泉，相信成
功的信念比成功本身更重要，相信人生有挫折没 有失败，相信生命的质量来自决不妥协的信念， 考试加油。
判断晶体与非晶体的方法：晶体与非晶体最本质的区别是晶体 有确定的熔点，而非晶体无确定的熔点，由于多晶体和非晶体 都具有各向同性，没有规则外形的特点，仅从各向同性或几何 形状不能断定某一固体是晶体还是非晶体．
1.(多选)在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡， 由烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示， 而甲、乙、丙三种固体在熔解过程中温度随加热时间变化的关 系如图丁所示，以下说法正确的是( )
(2)热敏电阻：有负温度系数热敏电阻和正温度系数热敏电阻．
(3)发光二极管(LED)：通电后能发光的半导体器件．
晶体与非晶体的区别与联系
1．晶体和非晶体的区别
晶体
单晶体
多晶体
非晶体
外形
规则
不规则
熔点
确定
不确定
物理性质 各向异性
各向同性
原子排列
有规则，但多晶体每个晶粒 间的排列无规则
无规则
形成与转 化
特性名称
特性内容
用途 应用实例
半导体材料度升高而迅速减小
半导体材料受到光照时，
光敏特性
光敏电阻 光电计时器
电阻也大大减小
鲁科版高中物理选修3-3课件晶体与非晶体
（金戈铁骑 整理制作）
晶体与非晶体
一、固体分类
你知道固体有晶体和 非晶体之分吗？能否 举例说明？
胆
冰
矾
糖
晶
体
明
矾
晶
水
体
晶
水晶石
祖母绿
绿宝石
猫眼石
紫水晶
黄水晶
NaCl晶体结构示意图：
ClNa+
金刚石晶体 结构示意图
干冰晶体结构
NaCl晶体结构和晶胞
无隙并置
平行六 面体
特点和性质： （1）晶体有自范性（几何外形和内部质点排列的高 度有序性，非晶体没有） （2）晶体具有各向异性（非晶体不具有各向异性） （3）晶体具有固定的熔点（非晶体不具有固定的熔 点）
4、晶体形成的途径： ①熔融态物质凝固. ②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华). ③溶质从溶液中析出.
思考与交流:
二、多晶体
由许多小晶体组成的晶体。原 子在整个晶体中不是按统一的 规则排列的，无一定的外形， 其物理性质在各个方向都相同. 如:由许多食盐单晶体粘在一起 而成大块的食盐. 多晶体有确定熔点.
单晶体与多晶体的区别
单晶和多晶的定义 ①单晶体质点按同一取向排列。 由一个核心（称为晶核）生长而 成的晶体 ②多晶体通常由许多不同位向的 小晶体(晶粒）所组成。
1.如何鉴别晶体和非晶体?
（1）性质差异——如外形、硬度、熔点、折 光率
（2）区分晶体和非晶体最科学的方法是对固
体进行X-射线衍射实验。
2、某同学在网站找到一张玻璃的结构示意图如 图所Leabharlann ，这张图说明玻璃是不是晶体?为什么?
3、根据晶体物理性质的各向异性的特点，人们 很容易识别用玻璃仿造的假宝石。你能列举出一 些可能有效的方法鉴别假宝石吗?
1. 晶体和非晶体-教科版选修3-3教案
1. 晶体和非晶体-教科版选修3-3教案一、知识目标1.掌握晶体和非晶体的基本概念。
2.了解晶体与非晶体的制备方法及其应用。
3.了解晶体与非晶体在日常生活中的应用。
二、教学重点1.晶体和非晶体的基本概念。
2.晶体的制备方法及其应用。
3.非晶体的制备方法及其应用。
三、教学难点1.晶体和非晶体的区别及其应用。
2.晶体和非晶体的性质和结构的关联。
四、教学内容A. 晶体1. 定义晶体，指的是由原子、分子或离子等粒子所形成的有序排列的结晶体，具有一定的几何形状。
2. 结构晶体的结构可分为原子晶体和离子晶体。
其中，原子晶体具有一定的几何形状，分为立方晶系、四方晶系、六方晶系等；离子晶体则由正、负离子交替排列而成。
3. 制备方法制备晶体有多种方法，常见的有溶液结晶法、凝胶法、蒸发结晶法等。
4. 应用晶体广泛应用于光学、电子、通讯、化学等多个领域。
如硅晶体是集成电路的重要组成部分，钻石是珠宝制品的重要材料。
B. 非晶体1. 定义非晶体，指的是由原子、分子或离子等粒子所形成的无序排列的结晶体，没有明显的几何形状。
2. 结构非晶体的结构为无序结构，没有明显的几何形状。
3. 制备方法制备非晶体有多种方法，如快速冷却法、溅射法、反应堆注入法等。
4. 应用非晶体广泛应用于材料科学、化学工程等领域。
如非晶合金是高强度、高硬度、高韧性的材料，具有广泛的应用前景。
五、教学方式通过课堂讲解、案例分析、合作学习等多种方式，激发学生的学习兴趣和主动性。
六、教学建议1.教师应注重实践教学，在课程中穿插一定的实验环节，加深学生对晶体与非晶体的认识。
2.能够引导学生在日常生活中了解晶体与非晶体的应用，开拓学生的思维视野。
七、课堂效果评价通过课堂作业、期末考试等方式，对学生的学习成果进行考核，督促学生掌握本课程中的知识与技能。
同时，学生的课堂活动记录和课堂表现也应作为重要条件进行评价。
八、教学参考资源1.《物理学》（教科版高中物理教材）。
2.《物质科学基础》（朱有鹏，中国科学院出版社）。
鲁科版高三物理选修3《晶体和非晶体》说课稿
鲁科版高三物理选修3《晶体和非晶体》说课稿一、选修课背景介绍高三物理选修3《晶体和非晶体》是鲁科版高中物理教材中的一门选修课程。
本课程主要介绍晶体和非晶体的相关知识，培养学生的观察能力和科学思维能力，提高学生对物质结构和特性的理解。
通过学习本课程，学生将能够加深对晶体和非晶体的理解，掌握相关的实验方法和技巧，并了解晶体与非晶体在日常生活和工业应用中的重要性。
二、教学目标1. 知识目标•了解晶体和非晶体的定义及其区别；•掌握晶体和非晶体的形成原因及其特性；•理解晶体结构的基本概念和分类；•了解一些晶体和非晶体在实际应用中的重要性。
2. 能力目标•能够使用适当的方法观察、描述和比较晶体和非晶体的特性；•能够运用所学的知识解释晶体和非晶体相关现象；•具备一定的实验设计和数据处理能力。
3. 情感目标•引导学生对物质世界的好奇心和探索欲望；•培养学生的科学精神，培养良好的科学态度。
三、教学重点和难点1. 教学重点•晶体和非晶体的定义及其区别；•晶体的结构、分类和性质；•非晶体的特性和应用。
2. 教学难点•对晶体结构的抽象认识；•非晶体的特性和形成机制。
四、教学内容和教学步骤1. 教学内容1.晶体和非晶体的定义和特性；2.晶体的结构和分类；3.非晶体的特性和形成机制；4.晶体和非晶体在实际应用中的重要性。
2. 教学步骤2.1 导入环节（10分钟）•通过引发学生的好奇心，提出以下问题：我们周围的物质是由什么组成的？它们为什么会有不同的性质和特点？引导学生思考物质的结构与特性的关系。
2.2 导入实验（20分钟）•设计一个简单的实验，通过加热硫粉观察其变化，引导学生观察和描述硫粉的变化。
引导学生发现硫在加热过程中会从固体变为液体，再变为固体，并与其讨论硫在不同状态下的特性有何不同。
2.3 晶体和非晶体概念的引入（30分钟）•引入晶体和非晶体的概念，通过例子和实验图片，引导学生了解晶体和非晶体的定义和区别。
并让学生尝试描述晶体和非晶体的特点和形态。
高中物理鲁科版选修3-3课件：第2章-第1节 晶体和非晶体
2．固体的分类：固体通常可分为晶体 和非晶体 两大类． 3．晶体可分为 单晶体和 多晶体两类． 4．单晶体 (1)定义：具有规则的几何形状，外形都是由若干个平面 围成的 多面体． (2)结构特点：同种物质的单晶体都具有相同的 基本形状， 表面个数 、各相 应平面间的夹角恒定不变 ． ③宏观特性：a.具有规则的几何形状．b.具有各向异性．c.有固定 的熔点．
【解析】
由题图知，两种情况下长度相同，横截面积相同，但两种情况
下电流表的读数发生了变化，即电流表的读数不相同，说明了圆形板在各个方 向上导电性不同，表现为各向异性，所以圆形板是单晶体，故 C、D 正确，A、 B 错误；题中没有条件说明导热性能，可能相同，也可能不同，E 正确．
【答案】 CDE
2．某球形固体物质，其各向导热性能相同，则该物体( A．可能是非晶体 B．一定是多晶体 C．可能具有确定的熔点 D．一定是单晶体，因为它有规则的几何外形 E．可能是多晶体，因为它的物理性质是各向同性
[后思考] 在常见的固体物质中，如石英、云母、明矾、硫酸铜、蔗糖、松香、沥青、 塑料，哪些是晶体？哪些是非晶体？
【提示】 是非晶体．
石英、云母、明矾、硫酸铜、蔗糖是晶体，松香、沥青、塑料
[合作探讨] 探讨 1：金属是晶体，金属具有各向同性还是各向异性？
【提示】 金属是多晶体，多晶体具有各向同性．
探讨 2：从微观结构上看，多晶体为什么呈现各向同性？
【提示】
多晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本相同，因
此物性质上表现为各向同性．
[核心点击] 1．在物理性质上，单晶体具有各向异性，而多晶体、非晶体则是各向同性 的 (1)单晶体的各向异性是指单晶体在不同方向上的物理性质不同，也就是沿 不同方向去测试单晶体的物理性能时测试结果不同． (2)通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、磁性等．
晶体和非晶体-鲁科版选修3-3教案
晶体和非晶体-鲁科版选修3-3教案课程简介本课程是鲁科版高中物理选修3中的第三单元，主要介绍了晶体和非晶体的基本知识，包括晶体学、晶体的构造和性质、非晶体的结构和性质等方面。
通过本课程的学习，能够帮助学生更深入地理解物质的微观结构和性质。
教学目标1.掌握晶体和非晶体的基本知识和概念，了解晶体学的基本原理；2.理解晶体的构造和性质，掌握晶体的几何结构；3.了解非晶体的结构和性质，并能够分析和判断材料是否为非晶体；4.掌握晶体的生长过程和应用，理解晶体的成因和产生原因；5.培养学生的实验操作能力，加深对实验原理和方法的理解。
教学重点1.晶体的构造和性质；2.非晶体的结构和性质；3.晶体的生长过程和应用。
教学难点1.非晶体结构和晶体结构的区别；2.晶体的生长过程及其应用。
教学内容及方法教学内容1. 晶体学基本原理晶体学的基本原理是晶体的对称性，包括点、直线和面的对称性。
学生可以通过对称元素的概念、对称操作的种类和对称元素的组合等方面，来理解晶体学的基本原理。
2. 晶体的构造和性质晶体的构造和性质是本单元的重点，主要包括晶体的几何结构、结晶的成因、晶体的机械性质、热学性质和光学性质等方面。
学生需要通过实验来观察晶体的形态和生长过程，学习并掌握晶体学的基本原理。
3. 非晶体的结构和性质非晶体是指没有规则的、有机分子的结构，这类结构的材料在很多工业领域有广泛的应用。
非晶体的结构和性质需要通过对其成因、制备、结构和特性的分析，以及对比和协同实验来掌握。
4. 晶体的生长过程和应用晶体的生长过程是晶体学中的一个重要部分，包括有机晶体和无机晶体两种类型。
无机晶体广泛应用于光电器件、半导体器件等领域，而有机晶体则应用于有机化学合成和药物研究等方面。
学生需要通过实验，学习晶体生长的方法和原理，掌握晶体学的实用技术。
教学方法本课程主要采用讲授与实验相结合的方式进行，其中讲授部分主要通过讲解概念和原理，注重与实验结合，培养学生观察、实验的能力。
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2．多晶体和非晶体 (1)多晶体虽无天然规则的几何形状，物理性质各向同性，但组成多晶体的 晶粒都有规则的几何形状，每一个晶粒都具有单晶体的特征和物理性质，这是 多晶体和非晶体在内部结构上的区别． (2)多晶体与非晶体在宏观上的区别在于多晶体具有一定的熔点，非晶体则 没有，例如很多同学认为玻璃应是多晶体，但实验证明玻璃没有一定的熔点， 故应是非晶体．
晶体的微观结构
固体性质的微观解释
[先填空] 1．晶体的点阵结构：如果用点来表示组成晶体的这些微粒，这些点在晶体 内部的空间就会形成一个 有规则的、 周期排列的结构． 2．固体性质的微观解释 (1)构成固体的微粒排列非常紧密，微粒之间的引力 很大，绝大多数粒子只 在各自的 平衡位置附近做小范围的无规则 振动，所以固体具有固定的形状和体 积．
【解析】 由图甲、乙、丙可知：甲、乙各向同性，丙各向异性；由图丁 可知：甲、丙有固定熔点，乙无固定熔点，所以甲、丙为晶体，乙为非晶体， 其中甲为多晶体，丙为单晶体，故D、E正确．
【答案】 ABC
判断晶体与非晶体、单晶体与多晶体的方法 (1)区分晶体与非晶体的方法：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，仅从各向同性或者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：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．
[再判断] 1．单晶体和多晶体都有规则的几何外形．(×) 2．所有的晶体都具有各向异性．(×) 3．可以通过有无确定的熔点来区分晶体和非晶体．(√)
[后思考] 云母薄片和玻璃片上分别涂一层很薄的石蜡，然后用烧热的钢针去接触云 母片及玻璃片的反面，石蜡熔化，如图311所示，那么你看到的现象及得出的 结论是什么？
【解析】
单晶体有规则的几何外形，多晶体与非晶体都没有规则的几何
外形，但如果固体有规则的几何外形但不是天然的，而是人为加工的，则其不 一定是晶体，A 错误、B 正确；单晶体只在某些物理性质上表现为各向异性，并 非所有的物理性质都表现为各向异性，多晶体在物理性质上表现为各向同性，C 错误，E 正确；晶体有确定的熔点，D 正确．
(2)方法：在固体界面沿不同方向画出等长直线． (3)微观解释
不相等 ， ①单晶体在不同直线上微粒的个数 说明沿不同方向 微粒的排列 及 物质结构 情况不同，在物理性质上表现为各向异性．
1．关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(
)
A．可以根据各向异性或各向同性来鉴别晶体和非晶体 B．一块均匀薄片，沿各个方向对它施加拉力，发现其强度一样，则此薄 片一定是非晶体 C．一个固体球，如果沿其各条直线方向的导电性不同，则该球体一定是 单晶体 D．一块晶体，若其各个方向的导热性相同，则这块晶体一定是多晶体 E．判断晶体和非晶体可以根据有没有确定的熔点
1．晶体和非晶体+2．半导体
学习目标 1.知道什么是晶体和非晶体、单晶体和多 晶体．(重点) 2．知道各向异性现象和各向同性现象． 3．掌握晶体和非晶体在外形上和物理性 质上的区别．(重点) 4．学会用晶体的微观结构特点来解释晶 体外形的规则性和物理性质的各向异 性．(难点) 5．了解半导体材料.
知识脉络
晶体和非晶体
[先填空] 1．固体可以分为 晶体和非晶体 两类．石英、云母、明矾、食盐、味精、蔗 糖等是晶体，玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体 ． 2．各向异性与各向同性
方向 有关． (1)各向异性：晶体的一些物理性质与
(2)各向同性：非晶体的各种物理性质，在各个方向上都是相同的．
3．晶体可分为单晶体和 多晶体两类． 4．单晶体和多晶体 (1)单晶体：天然具有规则 几何形状且各向 异性的大晶体． (2)多晶体：由许多晶粒构成的晶体．
【答案】 BDE
3.在图312甲、乙、丙三种固体薄片上涂蜡，由烧热的针接触其上一点， 蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示，而甲、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丁所示，以下说法不正确的是( )
甲
乙 图312
丙
丁
A．甲、乙为非晶体，丙是晶体 B．甲、乙为晶体，丙是非晶体 C．甲、丙为非晶体，乙是晶体 D．甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体 E．甲、丙有确定的熔点，乙无确定的熔点
A
B
图311 【提示】 A呈圆形，玻璃为各向同性是非晶体．B呈椭圆形，云母片为各
向异性是单晶体．
1．单晶体的特征 (1)具有天然的规则外形，这种规则的外形不是人工造成的． (2)物理性质各向异性，这是单晶体区别于非晶体和多晶体最重要的特性， 是判断单晶体最主要的依据． (3)具有一定的熔点，单晶体在这一点上和多晶体没有区别．从宏观上区分 晶体和非晶体的重要依据是看有无一定的熔点．
【解析】 判断固体是否为晶体的标准是看是否有固定的熔点，多晶体和 非晶体都具有各向同性和无规则的外形，单晶体具有各向异性和规则的外形， C、D．关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(
) 【导学号：74320042】
A．有规则的几何外形的固体一定是晶体 B．只有单晶体才有天然规则的几何外形 C．晶体在物理性质上一定是各向异性的 D．晶体熔化时具有确定的熔点 E．可以根据各向异性或各向同性来鉴别单晶体和多晶体
3．正确理解单晶体的各向异性 (1)在物理性质上，单晶体具有各向异性，而非晶体则是各向同性的． ①单晶体的各向异性是指单晶体在不同方向上的物理性质不同，也就是沿 不同方向去测试单晶体的物理性能时，测试结果不同． ②通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、磁性等．
(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，举例如下： 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立方体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．