晶體和非晶體教案示例(之一)

1、晶體和非晶體教案示例（之一）一、教學(xué)目標(biāo)1在物理知識(shí)方面的要求：（1）知道晶體和非晶體的區(qū)別，知道單晶體和多晶體的區(qū)別。（2）了解晶體的空間空間結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)理論和用該理論解釋晶體的特性。2通過對(duì)晶體和非晶體的區(qū)分，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)觀察能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?科學(xué)的觀察法和實(shí)驗(yàn)法是科學(xué)研究的重要方法，通過本課程滲透科學(xué)方法的教育。二、重點(diǎn)和難點(diǎn)1教學(xué)重點(diǎn)是讓學(xué)生知道晶體和非晶體的區(qū)別，以及單晶體和多晶體的區(qū)別。2理解晶體結(jié)構(gòu)理論（空間空間結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)）和解釋晶體各向異性是教學(xué)的難點(diǎn)。三、教具1礦石標(biāo)本：石英、云母、巖鹽等。2學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)用具：（1）觀察食鹽和砂糖顆粒形狀的區(qū)別：兩個(gè)培養(yǎng)皿（內(nèi)各有食鹽和砂糖）、放

2、大鏡。（2）觀察晶體各自導(dǎo)熱性不同：薄云母片、蓋玻璃（事先在一面涂上薄薄的一層蠟）、鋼針（有木柄）、酒精燈。3晶體結(jié)構(gòu)模型：食鹽（氯化鈉）、金剛石、云母等。4幻燈片：（1）晶體與非晶體在液態(tài)冷卻過程中的溫度與時(shí)間關(guān)系曲線。（2）晶體各向異性的微觀解釋圖。四、主要教學(xué)過程（一）引入新課我們?nèi)粘Ｉ詈凸まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用的材料有石料、磚、鋼鐵、木材、塑料、汽油、煤油，其中應(yīng)用固體最多。所謂固體其特點(diǎn)是有一定的形狀和體積的物質(zhì)，它在不太大的外力作用下，體積和形狀的改變很小。今天對(duì)固體的性質(zhì)進(jìn)行簡單了解。（二）教學(xué)過程設(shè)計(jì)1固體分為兩類：晶體和非晶體。晶體：如石英、云母、食鹽、明礬等。非晶體：如玻璃、橡膠

3、、松香、瀝青等。晶體和非晶體在外形上和物理性質(zhì)上都有很大的區(qū)別。（1）晶體具有天然的規(guī)則幾何形狀，它的外形是若干個(gè)平面圍成的多面體。食鹽的晶體是立方體；石英的晶體中間是六面棱柱，兩端是六面棱錐；明礬晶體是八面體。出示幻燈片，并把石英等較大體積晶體礦石標(biāo)本展示出來。如圖1所示。學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)觀察：用放大鏡觀察，食用精鹽的小晶體形狀，都是正立方體。用放大鏡觀察食糖的小顆粒沒有固定的幾何形狀。展示大塊松香、瀝青等沒有規(guī)則的外形。（2）晶體在不同方向上的物理性質(zhì)不同，稱為晶體的各向異性。而非晶體不具有這一性質(zhì)。物理性質(zhì)有：力學(xué)性質(zhì)（硬度、理解面）、熱學(xué)性質(zhì)（導(dǎo)熱性、熱膨脹性）、電學(xué)性質(zhì)（導(dǎo)電性、壓電性）

4、、光學(xué)性質(zhì)（折射率不同、偏光性）。學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，對(duì)比云母和玻璃導(dǎo)熱性的區(qū)別。燒熱的鋼針針尖接觸涂有石蠟的云母片的背面和涂有石蠟的玻璃片的背面，鋼針接觸點(diǎn)背面附近石蠟熔化，云母片上石蠟熔化后形成的痕跡是橢圓；而玻璃片上留下石蠟熔化后痕跡是圓。說明云母在平面的各個(gè)方向?qū)嵝再|(zhì)是不同的；而玻璃（非晶體）在平面各個(gè)方向上導(dǎo)熱性相同。注意，不是任何晶體都具有力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)等物理性質(zhì)的各向異性。有的晶體在熱學(xué)性質(zhì)上各向異性，另一類晶體在光學(xué)性質(zhì)上各向異性。（3）晶體加熱熔化時(shí)有固定不變的溫度（熔點(diǎn)）。晶體加熱過程中，隨加熱時(shí)間增加，它的溫度升高，從晶體開始熔化到全部熔化完畢，這段時(shí)間內(nèi)雖然繼續(xù)給它加熱，

5、溫度卻保持不變，此溫度叫做晶體的熔點(diǎn)。全部熔化成為液體后，繼續(xù)加熱，溫度又不斷升高。整個(gè)加熱過程溫度隨時(shí)間變化的圖象，如圖2所示。相反的過程，即液體凝固成晶體，也是在一定溫度下發(fā)生的，在這個(gè)過程中，液體雖然不斷向外放出熱量，溫度卻保持不變，這個(gè)溫度叫做晶體的凝固點(diǎn)。在相同條件下，同一種物質(zhì)的熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)是相同的。例如在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的熔點(diǎn)和水的凝固點(diǎn)都是0。各種晶體熔化時(shí)都有固定的熔點(diǎn)。非晶體的熔化和凝固過程不同于晶體。非晶體受熱時(shí)，先從硬變軟，然后逐漸變?yōu)橐簯B(tài)，在這過程中，溫度不斷升高，沒有一定的熔化溫度，圖3表示非晶體的熔化曲線。2單晶體與多晶體單晶體：整個(gè)物體就是一個(gè)晶體。如課上展示的

6、巖鹽、方解石等礦石標(biāo)本。多晶體：整個(gè)物體是由許多雜亂無章排列著的小晶體（晶粒）組成的，這樣的物體叫做多晶體。平常見到的各種金屬材料，如鐵、銅、鋁等都是多晶體。把純鐵做成樣品放在顯微鏡下觀察，可以看到它是由許許多多的晶粒組成的，晶粒大小在10-3cm左右。多晶體沒有規(guī)則的幾何形狀，也不顯示各向異性，它在各個(gè)方向上的物理性質(zhì)相同。但是它有固定的熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)。3一些物質(zhì)存在幾點(diǎn)不同形狀的單晶體。如石墨和金剛石都是碳的單晶體，它們的外觀和特性是不同的。另一些物質(zhì)又有晶體和非晶體不同形態(tài)，如天然水晶和石英玻璃都有二氧化硅成分，但前者是晶體，后者是非晶體。4晶體的微觀結(jié)構(gòu)從1912年人們用X射線窺探晶體的

7、內(nèi)部結(jié)構(gòu)，得出結(jié)論：晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒（分子、原子或離子）依照一定的規(guī)律在空間排成整齊的行列，構(gòu)成所謂空間空間結(jié)構(gòu)。沿這些物質(zhì)微粒的行列畫出直線來，可以得出若干平行線，物質(zhì)微粒就在這些平行線的交點(diǎn)上，這些交點(diǎn)叫做空間空間結(jié)構(gòu)的結(jié)點(diǎn)。晶體的物質(zhì)微粒的空間空間結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)排列有兩個(gè)特點(diǎn)：一是周期性，二是對(duì)稱性。展示出氯化鈉（食鹽）和金剛石、石墨的晶體空間空間結(jié)構(gòu)示意模型和幻燈片。晶體外形的規(guī)則性可以用物質(zhì)微粒的規(guī)則排列來解釋。同樣，晶體的各向異性也是由晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的。圖4表示在一個(gè)平面上，晶體物質(zhì)微粒的排列情況。從圖上可以看出，沿不同方向所畫的等長線AB、AC、AD上物質(zhì)微粒的數(shù)目不同。直線AB上物質(zhì)微粒較多，直線AC上最少。正因?yàn)樵诓煌较蛏衔镔|(zhì)微粒的排列情況不同，才引起晶體在不同方向上的物質(zhì)性質(zhì)的不同。非晶體的固體實(shí)際上可以看成粘滯性極大的液體。非晶體內(nèi)部物質(zhì)微粒排列是無規(guī)則的，其結(jié)構(gòu)非常類似液體。因此，非晶體沒有天然規(guī)則幾何形狀，各向同性，也沒有固定的熔化溫度。嚴(yán)格說來，只有晶體才是真正的固體。晶體與非晶體在適當(dāng)條件下是可以轉(zhuǎn)化的。如石英晶體，熔融過后冷卻成為非晶體石英玻璃。