《高中物理 第3章 固體和液體 1 晶體和非晶體 2 半導體教師用書 教科版選修3-3》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中物理 第3章 固體和液體 1 晶體和非晶體 2 半導體教師用書 教科版選修3-3（9頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1．晶體和非晶體+2．半導體 學 習 目 標 知 識 脈 絡 1.知道什么是晶體和非晶體、單晶體和多晶體．(重點) 2．知道各向異性現(xiàn)象和各向同性現(xiàn)象． 3．掌握晶體和非晶體在外形上和物理性質上的區(qū)別．(重點) 4．學會用晶體的微觀結構特點來解釋晶體外形的規(guī)則性和物理性質的各向異性．(難點) 5．了解半導體材料. 晶體和非晶體 1．固體可以分為晶體和非晶體兩類．石英、云母、明礬、食鹽、味精、蔗糖等是晶體，玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠等是非晶體． 2．各向異性與各向同性 (1)各向異性：晶體的一些物理性質與方向有關． (2)各向同性：非晶體的各種物理性質，在各個方向上都是相同的． 3．晶體可分為單晶體和多晶體兩類． 4．單晶體和多晶體 (1)單晶體：天然具有規(guī)則幾何形狀且各向異性的大晶體． (2)多晶體：由許多晶粒構成的晶體． 1．單晶體和多晶體都有規(guī)則的幾何外形．() 2．所有的晶體都具有各向異性．() 3．可以通過有無確定的熔點來區(qū)分晶體和非晶體．(√) 云母薄片和玻璃片上分別涂一層很薄的石蠟，然后用燒熱的鋼針去接觸云母片及玻璃片的反面，石蠟熔化，如圖311所示，那么你看到的現(xiàn)象及得出的結論是什么？ A　　　　　　　　B 圖311 【提示】　A呈圓形，玻璃為各向同性是非晶體．B呈橢圓形，云母片為各向異性是單晶體． 1．單晶體的特征 (1)具有天然的規(guī)則外形，這種規(guī)則的外形不是人工造成的． (2)物理性質各向異性，這是單晶體區(qū)別于非晶體和多晶體最重要的特性，是判斷單晶體最主要的依據(jù)． (3)具有一定的熔點，單晶體在這一點上和多晶體沒有區(qū)別．從宏觀上區(qū)分晶體和非晶體的重要依據(jù)是看有無一定的熔點． 2．多晶體和非晶體 (1)多晶體雖無天然規(guī)則的幾何形狀，物理性質各向同性，但組成多晶體的晶粒都有規(guī)則的幾何形狀，每一個晶粒都具有單晶體的特征和物理性質，這是多晶體和非晶體在內部結構上的區(qū)別． (2)多晶體與非晶體在宏觀上的區(qū)別在于多晶體具有一定的熔點，非晶體則沒有，例如很多同學認為玻璃應是多晶體，但實驗證明玻璃沒有一定的熔點，故應是非晶體． 3．正確理解單晶體的各向異性 (1)在物理性質上，單晶體具有各向異性，而非晶體則是各向同性的． ①單晶體的各向異性是指單晶體在不同方向上的物理性質不同，也就是沿不同方向去測試單晶體的物理性能時，測試結果不同． ②通常所說的物理性質包括彈性、硬度、導熱性能、導電性能、磁性等． (2)單晶體具有各向異性，并不是說每一種單晶體都能在各種物理性質上表現(xiàn)出各向異性，舉例如下： ①云母、石膏晶體在導熱性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向傳熱的快慢不同. ②方鉛礦石晶體在導電性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向電阻率不同． ③立方體形的銅晶體在彈性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向的彈性不同． ④方解石晶體在光的折射上表現(xiàn)出各向異性——沿不同方向的折射率不同． 1．關于晶體和非晶體，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，沿各個方向對它施加拉力，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，如果沿其各條直線方向的導電性不同，則該球體一定是單晶體 D．一塊晶體，若其各個方向的導熱性相同，則這塊晶體一定是多晶體 E．判斷晶體和非晶體可以根據(jù)有沒有確定的熔點 【解析】　判斷固體是否為晶體的標準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、E正確． 【答案】　CDE 2．(2016大連高二檢測)關于晶體和非晶體，下列說法正確的是(　　) 【導學號：74320042】 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．晶體在物理性質上一定是各向異性的 D．晶體熔化時具有確定的熔點 E．可以根據(jù)各向異性或各向同性來鑒別單晶體和多晶體 【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，但如果固體有規(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上表現(xiàn)為各向異性，并非所有的物理性質都表現(xiàn)為各向異性，多晶體在物理性質上表現(xiàn)為各向同性，C錯誤；E正確．晶體有確定的熔點，D正確． 【答案】　BDE 3.在圖312甲、乙、丙三種固體薄片上涂蠟，由燒熱的針接觸其上一點，蠟熔化的范圍如圖甲、乙、丙所示，而甲、乙、丙三種固體在熔化過程中溫度隨加熱時間變化的關系如圖丁所示，以下說法不正確的是(　　) 甲　　　　　　乙　　　　　　丙　　　　　　丁 圖312 A．甲、乙為非晶體，丙是晶體 B．甲、乙為晶體，丙是非晶體 C．甲、丙為非晶體，乙是晶體 D．甲為多晶體，乙為非晶體，丙為單晶體 E．甲、丙有確定的熔點，乙無確定的熔點 【解析】　由圖甲、乙、丙可知：甲、乙各向同性，丙各向異性；由圖丁可知：甲、丙有固定熔點，乙無固定熔點，所以甲、丙為晶體，乙為非晶體，其中甲為多晶體，丙為單晶體，故D、E正確． 【答案】　ABC 判斷晶體與非晶體、單晶體與多晶體的方法 (1)區(qū)分晶體與非晶體的方法：看其有無確定的熔點，晶體具有確定的熔點，而非晶體沒有確定的熔點，僅從各向同性或者幾何形狀不能判斷某一固體是晶體還是非晶體． (2)區(qū)分單晶體和多晶體的方法：看其是否具有各向異性，單晶體表現(xiàn)出各向異性，而多晶體表現(xiàn)出各向同性． 晶體的微觀結構　固體性質的微觀解釋 1．晶體的點陣結構：如果用點來表示組成晶體的這些微粒，這些點在晶體內部的空間就會形成一個有規(guī)則的、周期排列的結構． 2．固體性質的微觀解釋 (1)構成固體的微粒排列非常緊密，微粒之間的引力很大，絕大多數(shù)粒子只在各自的平衡位置附近做小范圍的無規(guī)則振動，所以固體具有固定的形狀和體積． (2)方法：在固體界面沿不同方向畫出等長直線． (3)微觀解釋 ①單晶體在不同直線上微粒的個數(shù)不相等，說明沿不同方向微粒的排列及物質結構情況不同，在物理性質上表現(xiàn)為各向異性． ②非晶體在不同直線上微粒的個數(shù)大致相等，說明沿不同方向微粒排列及物質結構情況基本相同，在物理性質上表現(xiàn)為各向同性． (4)同一種物質在不同條件下形成不同的晶體，由于微觀結構不同，物理性質有很大差異． 1．晶體的分子(原子、離子)排列是有規(guī)則的．(√) 2．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．(√) 3．同一種物質只能生成一種晶體．() 為什么多晶體表現(xiàn)為各向同性？ 【提示】　多晶體是由許多雜亂無章地排列著的小晶體(晶粒)組成的．每個晶粒都是一個小單晶體，具有各向異性．但由于晶粒在多晶體里雜亂無章地排列著，所以它在不同方向的物理性質是相同的，即各向同性． 1．對外形及物理性質表現(xiàn)各向異性還是各向同性的解釋 單晶體 多晶體 非晶體 外形 規(guī)則 不規(guī)則 不規(guī)則 物理 性質 各向異性 各向同性 各向同性 微觀 解釋 單晶體內部物質微粒的排列有一定規(guī)律，因此宏觀上有規(guī)則的幾何外形．在不同方向上的微粒排列及物質結構情況不一樣，在物理性質上表現(xiàn)為各向異性. 多晶體內部物質微粒的排列沒有一定規(guī)律．因此宏觀上沒有規(guī)則的幾何外形．在多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，在不同方向上的微粒排列及物質結構情況基本相同，因此在物理性質上表現(xiàn)為各向同性. 非晶體內部物質微粒的排列沒有一定規(guī)律，在宏觀上沒有規(guī)則的幾何外形．在非晶體內部物質微粒的排列是雜亂無章的，從統(tǒng)計觀點來看，在不同方向上的微粒排列及物質結構情況基本相同，因此在物理性質上表現(xiàn)為各向同性. 2.對同素異形體的解釋 有的物質有幾種晶體，是因為它們的物質微粒能形成不同的晶體結構．例如碳原子按不同的結構排列可形成石墨和金剛石，二者在物理性質上有很大差別．白磷和紅磷的化學成分相同，但白磷具有立方體結構，而紅磷具有與石墨一樣的層狀結構，二者在物理性質上也有很大差別． 3．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． 4．下列哪些屬于晶體的結合類型(　　) A．金屬晶體 B．離子晶體 C．多晶體 D．原子晶體 E．單晶體 【解析】　晶體的結合類型有：離子晶體、原子晶體和金屬晶體，故選A、B、D. 【答案】　ABD 5．下列敘述中正確的是(　　) 【導學號：74320043】 A．晶體的各向異性是由于它的微粒按空間點陣排列 B．單晶體具有規(guī)則的幾何外形是由于它的微粒按一定規(guī)律排列 C．非晶體有規(guī)則的幾何形狀和確定的熔點 D．石墨的硬度比金剛石的差很多，是由于它的微粒沒有按空間點陣分布 E．非晶體沒有規(guī)則幾何形狀，也沒有確定的熔點 【解析】　晶體內部微粒排列的空間結構決定著晶體的物理性質是否相同；也正是由于它的微粒按一定規(guī)律排列，使單晶體具有規(guī)則的幾何形狀．石墨與金剛石的硬度相差甚遠是由于它們內部微粒的排列結構不同，石墨的層狀結構決定了它的質地柔軟，而金剛石的網(wǎng)狀結構決定了其中碳原子間的作用力很強，所以金剛石有很大的硬度，故A、B、E正確． 【答案】　ABE 6．關于晶體和非晶體，以下說法中正確的是(　　) A．同種物質在不同的條件下可表現(xiàn)為晶體或非晶體 B．晶體內部物質微粒排列是有規(guī)則的，而非晶體內部物質微粒排列是不規(guī)則的 C．晶體內部的微粒是靜止的，而非晶體內部的物質微粒在不停地運動著 D．在物質內部的各個層面上，微粒數(shù)相等的是晶體，微粒數(shù)不等的是非晶體 E．非晶體在不同直線上微粒的個數(shù)大致相等，所以在物理性質上表現(xiàn)為各向同性 【解析】　同種物質也可能以晶體或非晶體兩種不同形式出現(xiàn)，所以A正確；晶體和非晶體在微觀結構上的區(qū)別決定了它們在宏觀性質上的不同，所以B正確；不管是晶體還是非晶體，組成物體的微粒永遠在做熱運動，所以C是錯的；非晶體沒有層面，也就談不到什么層面的問題，即使是晶體各個層面的微粒數(shù)也不一定相等，所以D也是錯的，E正確． 【答案】　ABE 1．單晶體具有各向異性是因為沿不同方向微粒的排列及物質結構情況不同． 2．晶體具有確定的熔點是因為晶體具有規(guī)則的排列結構． 3．同種物質有幾種不同的晶體是因為物質微粒排列的空間結構不同． 半導體 1．半導體：導電性能介于導體與絕緣體之間的物質． 2．電阻率：表示材料的導電性能；電阻率ρ由材料的自身性質決定，而與形狀無關；ρ＝R. 3．分類：N型半導體和P型半導體． 4．二極管：把N型半導體和P型半導體通過一定的技術手段結合在一起，形成PN結；二極管具有單向導電的特性． 5．三極管具有放大信號或開關電流的作用． 6．各種特殊性能的半導體器件 (1)光敏電阻：是利用半導體材料在光照條件下，其電阻率迅速下降的半導體器件． (2)熱敏電阻：是利用半導體材料在溫度變化時，其電阻率迅速改變的半導體器件；電阻值隨溫度升高而減小的叫負溫度系數(shù)熱敏電阻，電阻值隨溫度升高而增大的叫正溫度系數(shù)熱敏電阻． (3)發(fā)光二極管：是通電后能發(fā)光的半導體器件，簡稱LED. 1．在極低的溫度下，純凈的半導體仍能很好地導電．() 2．在有光照射時，有的半導體可以導電．(√) 3．摻入一定雜質后，半導體的導電性能一定會變差．() 在高分子合成材料，新型無機非金屬材料、復合材料、光電子材料及金屬材料中，能用作半導體的材料的有哪些？ 【提示】　新型無機非金屬材料和光電子材料． 1．影響半導體導電性能的因素：溫度、光照、摻入雜質． 2．半導體的單向導電性的微觀機理(以硅為例) (1)N型半導體：以自由電子參與導電的半導體摻入雜質后形成的半導體． (2)P型半導體：以空穴參與導電的半導體摻入雜質后形成的半導體． (3)PN結：P型半導體端為晶體二極管的正極，N型半導體端為晶體二極管的負極． 3．二極管的單向導電性 (1)二極管的符號是，接入電路時“＋”與電源正極相連，表示加正向電壓，此時二極管導通，正向電阻很小． (2)二極管加反向電壓時，電阻很大，但通常仍會有很小的電流，叫做漂移電流． 7．半導體就是導電性能介于導體和絕緣體之間的物質，以下關于其導電性能的說法中正確的是(　　) A．半導體導電性能介于導體和絕緣體之間，性能穩(wěn)定 B．在極低的溫度下，純凈的半導體像絕緣體一樣不導電 C．在較高溫度時，半導體的導電性能會大大增強，甚至接近金屬的導電性能 D．半導體中摻入雜質后，其導電性能會減弱 E．半導體中摻入雜質后，其導電性能會增強 【解析】　半導體的導電性能受溫度、光照及摻入雜質的影響，故A錯誤，B、C正確；摻入雜質后半導體的導電性能會大大增強，故D錯誤，E正確． 【答案】　BCE 8．閱讀下面的短文，回答下列問題． 導體容易導電，絕緣體不容易導電．有一些材料，導電能力介于導體和絕緣體之間，稱作半導體，除了導電能力外，半導體有許多特殊的電學性能，使它獲得了多方面的重要應用． 有的半導體，在受熱后電阻迅速減??；反之，電阻隨著溫度的降低而迅速增大．利用這種半導體可以做成體積很小的熱敏電阻．熱敏電阻可以用來測量很小范圍內的溫度變化，反應快，而且精度高． (1)如果將熱敏電阻與電源、電流表和其他元件串聯(lián)成一個電路，其他因素不變，只要熱敏電阻所在區(qū)域的溫度降低，電路中電流將變________(選填“大”或“小”)． (2)上述電路中，我們將電流表中的電流刻度換成相應的溫度刻度，就能直接顯示出熱敏電阻附近的溫度．如果刻度盤正中的溫度刻度值為20 ℃(如圖313甲所示)，則25 ℃的刻度值應在20 ℃的________邊(選填“左”或“右”)． (3)為了將熱敏電阻放置在某蔬菜大棚內檢測大棚內溫度的變化，請用圖313乙中的器材(可增加元件)設計一個電路． 圖313 【解析】　溫度升高，熱敏電阻阻值變小，電流變大，指針右偏；很顯然，熱敏電阻與電流表應是相互影響，所以它們之間應串聯(lián)． 【答案】　(1)小　(2)右　(3)如圖所示 熱敏電阻在溫度變化時，其電阻能迅速改變，故可以用它來測量很小范圍內的溫度變化.