3.1 认识晶体教学设计

skybamboo · 发表于 5 小时前

第三章不同聚集状态的物质与性质
第1节　认识晶体

本节教材首先从实物出发，介绍了晶体的重要特征（宏观：规则的几何外形、各向异性），推测晶体具有不同于非晶体明显特征的原因（微观：微粒空间排列的周期性）。借助晶体 X射线衍射验证推测，从微观角度得出了晶体与非晶体的区别，并且指出正是由于晶体中微粒排列的重复性和有序性，使得人们只要认识了晶体中一个重复单元的空间结构，便可以推知整个晶体的结构特点，从而打开了认识物质结构的大门。在此基础上介绍了晶体结构的基本重复单元———晶胞的定义、形状及从晶体中选取品胞的方式，并以铜的晶胞为例，介绍了如何分析一个品胞中包含的微粒数。教材还介绍了晶体的分类、晶体材料的广泛用途、非晶体材料的一些优异性能，并目通过"拓展视野"栏日补充了准晶体的知识，丰富了人们对物质世界的认识。这种由宏观到微观、由表象到本质的教材编排思路，有助于学生了解物质聚集状态和性质的一般分析方法和规律，便于学生建立一些晶体学的基本知识。重点促进学生"宏观辨识与微观探析""证据推理与模型认知"化学学科核心素养的发展。

宏观辨识与微观探析：
了解晶体的重要特征，能说出晶体与非晶体的区别。了解晶体中微粒的空间排布存在周期性，能结合实例描述晶体中微粒排列的周期性规律。
能从原子、分子、聚集状态等不同尺度认识物质结构特点及其与物质性质、用途之间的关系;能从构成微粒与微粒间相互作用、微粒的空间排布规律角度分析不同类型晶体结构的特点及相似性，证据推理与模型认知：
知道晶体的微观结构特点，了解晶胞选取的原则，认识简单的晶胞，学会分析晶胞中包含的微粒数。
能说出科学家认识物质微观结构的基本思路，能说明X 射线衍射在晶体结科研究中的作用通过对晶体微观结构的分析，形成认识晶体结构的微观视角，构建通过晶胞结构认识晶体的认知模型，

晶体的特征分类、晶胞及其晶胞的计算

课件素材、学案

【知识回顾】根据学案学生回顾有关分子间作用力的有关知识。
【联想质疑】对于晶体，你一点也不陌生，食盐、冰、金属、宝石、水晶、大部分矿石等都是晶体。那么，究竟什么样的物质才能称为晶体?晶体与玻璃、橡胶等非晶体有什么不同?晶体为什么具有明显不同于非晶体的特性?

【投影】
【板书】一.晶体的特征
1.晶体与非晶体
【自主阅读】学生阅读教材P87-90页内容，自主归纳有关晶体的特征和分类
【讲述】晶体和非晶体的本质区别是内部粒是否周期性重复排列。晶体内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律做周期性重复排列构成的固体物质。而非晶体内部粒无周期性重复排列。
【投影】晶体硅的规则性排列和非晶体硅的无序排列

【提问】通过阅读教材，总结归纳晶体具有哪些特性？
【板书】2.晶体的特性
【总结】①自范性：在适宜条件下，晶体能够自发地呈现封闭的、规则的多面体外形。
②各向异性：晶体在不同的方向上表现出不同的物理性质。
③对称性：晶体具有规则的几何外形。
④固定的熔、沸点：加热晶体，温度达到熔点时即开始熔化，在没有全部熔化之前，继续加热，温度不再升高，完全熔化后，温度才继续升高。
⑤能使X射线产生衍射：利用这种性质，人们建立了测定晶体的重要实验方法。
【投影】

【自主阅读】“化学与技术”栏目了解“X射线衍射与晶体结构”
【投影】

【讲述】根据晶体内部微粒的种类和微粒间相互作用的不同，可以将晶体分为离子晶体、金属晶体、共价晶体和分子晶体。
【投影】

【交流研讨】说明氯化钠、铜、金刚石、冰各由说明微粒构成以及微粒间的相互作用各属于什么类型，并体会构成微粒空间排列的特点。完成学案表格
【投影】

【讲述】晶体结构的特殊性，使晶体在某些方面具有一定的特殊性。人们常常利用晶体的性能制造各种材料。例如，某些晶体可以把机械能转变成电能，遥控器、石英表等都是利用晶体的这些性质来实现能量转换的;有些晶体对热特别用它们制作的红外夜视仪可以在伸手不见五指的黑夜观察到人、动物以及汽车、坦克等具有热辐射性能的物体，还可以辅助确定人体内病变的部位和形状。最神奇的还要数半导体晶体，现在已经能够在一块硅片上集成上亿个晶体管等电子元件了，从而推动了计算机技术的迅速发展。
【投影】

【讲述】非晶体和晶体的最大区别在于物质内部的微粒能否有序排列。橡胶、玻璃、石蜡、沥青等固体，其内部原子、离子或分子呈无序排列，都属于非晶体。非晶体没有规则的外形，缺少晶体所具有的对称性和各向异性。非晶体材料也常常表现出一些优异的性能。
【投影】

【讲述】除晶体和非晶体外，科学家还返现某些介于晶体和非晶体之间的固体，称为准晶体，阅读教材“拓展视野”，了解有关内容
【投影】

【联想质疑】晶体可以看成是微粒按照一定规律无限堆积而得到的，整个晶体里排列着无数个微粒。那么，如何研究晶体内部微粒的排列规律呢?
【板书】二.晶体结构的基本重复单元——晶胞
【自主阅读】阅读教材P90-91页内容，了解晶胞的有关知识。
【讲述】由于晶体中的微粒呈现可重复的周期性排列，因此，研究晶体结构时只需要找出其中最小的重复单元加以分析就能知道整个晶体的结构了。这个晶体结构中最小的重复单元称为晶胞，晶胞的形状为平行六面体，其中填入的原子为周期性排列的一个周期。如金属铜、镁及其晶胞。

【投影】
【讲述】一种晶体所有晶胞的形状以及内部原子种类、个数以及几何排列是完全形同的。整个晶体就是晶胞重复排列而成的。可以从一个晶胞推断晶体的结构和性质。在由分子构成的晶体中，尽管其构成微粒(分子)通常比金属(原子)要复杂，但同样可看作其构成微粒(分子)在空间的周期性重复排列。
【投影】

【讲述】将一个个晶胞及其中包含的微粒上、下、前、后、左、右并置，就构成了整个晶体结构。因此，知道了晶胞的大小和形状以及晶胞中包含的微粒的种类、数目和空间位置，就可以了解整个晶体的结构。整块晶体可看作数量巨大的晶胞“无隙并置”而成，也就是说晶体就是晶胞周期性地在三维空间并置堆砌而成的，如金刚石晶体结构与晶胞的关系。
【投影】

【交流研讨】既然了解晶胞内微粒的组成，也就能知道整个晶体的组成，那么，应该如何分析一个晶胞中包含的微粒数呢?请讨论铜晶胞中包含的微粒数。
【投影】对媒体动画，展示位于晶胞定点、棱、面、内部微粒被其他晶胞共有情况。
【投影】

【迁移应用】计算镁晶胞中包含的微粒数。
【投影】

【讲述】在实际晶体中，或多或少总会存在空位、错位、含杂质原子等缺陷，这些因素促使实际晶体偏离理想的周期性重复排列，人们将其称为晶体缺陷。例如，半导体材料单晶硅和单晶锗中就存在晶体缺陷。阅读教材“拓展视野”
【投影】

【课堂小结】

本节内容主要是主要是了解晶体的特征以及晶胞，内容较简单，难度不大，但对于晶胞以及晶胞微粒的计算需要学生具有一定的空间想象能力。本节课主要采取引导学生阅读教材自主学习的方式进行。对于晶胞的计算可以采取动画演示或者模型演示的方法帮助学生理解。

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[鲁科版] 3.1 认识晶体 教学设计

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