密度习题课(4)

2023春半导体物理习题课第二章载流子中的平衡统计分布⚫当E −E F 为1.5k 0T ，4k 0T ，10k 0T 时，分别用费米分布函数和玻尔兹曼分布函数计算电子占据各该能级的概率。

根据量子统计理论，服从泡利不相容原理的电子遵循费米统计律。

对于能量为E 的一个量子态被电子占据的概率f(E)为f E =11+e E−E F k 0T当E −E F ≫k 0T 时，eE−E F k 0T≫1，此时费米分布(简并系统) 可以近似为玻尔兹曼分布(非简并系统)f B E =e −E−E F k 0T当E −E F =1.5k 0T ，f E =0.1824，f B E =0.2231；当E −E F =4k 0T ，f E =0.01799，f B E =0.01832；当E −E F =10k 0T ，f E =4.540×10−5，f B E =4.540×10−5；在半导体中，E F 一般位于禁带中且与允带距离较远，因此一般可以认为E −E F ≫k 0T 。

3-3 电子的统计分布①在室温下，锗的有效状态密度N c=1.05×1019cm−3，N v=3.9×1018cm−3，试求锗的载流子有效质量m n∗，m p∗。

计算77K时的N c和N v。

已知300K时，E g=0.67eV。

77K时E g=0.76eV。

求这两个温度时锗的本征载流子浓度。

以导带有效状态密度N c举例，它是把导带中所有量子态都集中在导带底E c时的状态密度，此时导带中的电子浓度是N c中有电子占据的量子态数，有效状态密度表达式为N c=2(2πm n∗k0T)Τ32ℎ3，N v=2(2πm p∗k0T)Τ32ℎ3由此可算出m n∗=12πk0TN cℎ32Τ23=5.0968×10−31kg=0.5596m0m p∗=12πk0TN vℎ32Τ23=2.6336×10−31kg=0.2892m0①在室温下，锗的有效状态密度N c=1.05×1019cm−3，N v=3.9×1018cm−3，试求锗的载流子有效质量m n∗，m p∗。

第三节水的密度一、教学目标1、通过对水的密度的认识，理解密度的概念，知道不同物质的密度不同，密度是物质的一种特性。

2、学生能写出密度的定义式，能说出密度的两个单位及换算关系，并会用定义式来解决简单的问题。

3、技能目标：会用量筒、天平等器材测量固体和液体的密度。

二、教学重点和难点理解密度的概念、密度的公式、单位及单位换算、密度公式的应用三、教学准备有关的图片，量筒、天平等四、教学过程师：出示一张自来水的收费单，一个家庭每个月的水费。

家庭消耗的自来水是由水表来计量的，读图：观察水表的表盘，单位：m3，从表盘中读出的是水的体积，而计费却是按水的质量（0.53元/吨），水的体积能转化为水的质量来计费，我们是否想到了什么问题？学生思考后回答：水的体积和质量之间存在着某种联系实验探究：水的体积和质量之间的关系步骤：1、用量筒量出40、80、100立方厘米的水，用天平分别测出它们的质量。

2、计算水的质量和体积的比值，这个比值可表示单位体积的水的质量。

实验数据分析：1、水的体积增大几倍，水的质量也增大几倍，质量与体积成正比。

2、水质量和体积的比值均为1克/厘米3，即1厘米3的水质量为1克。

计算：1米3水的质量是1000000克即1吨得出结论：因此我们能将水的体积转化为水的质量来计费。

进一步提出问题：水有这个特点，其他物质质量与体积比值是否为一恒量，单位体积的质量是否相同呢？给出：1厘米3酒精的质量为0.8克，1厘米3的铁的质量为7.9克。

比较得出：每种物质，质量与体积的比值都是一定的，但不同物质，这个比值是不同的，即单位体积的质量不同。

1、密度概念：单位体积某种物质的质量，叫做这种物质的密度。

2、密度的公式：密度=质量/体积（ρ=m/V）理解密度的概念：①密度公式中的ρ、m、V应指的是同一种物质的三个量②密度可认为是物质的疏密程度，单位体积的质量越大，物质越密，密度越大，单位体积的质量越小，物质越疏，密度越小；当质量相同时，如果体积越大则物质越疏，密度越小，体积越小物质越密密度越大。

初中物理变式教学的实施中学生在学习物理时，普遍的问题是学习新的知识之后缺乏思考，只能接受老师讲的例题，在做相似习题时仍然是一点头绪都没有，他们自己感觉什么知识都会，但解题时却很困难，为了锻炼步入了茫茫题海之中，这就是因为他们没有进行变式训练，为了达到事半功倍的效果，教学过程中就应该实施变式教学，应用变式教学能更好的让学生接受新的知识，这就形成了一种变式教学的模式：一、初中物理概念变式教学物理概念的形成是一个非常复杂的过程，从物理教育的角度来说，物理概念的形成通常可以概括为三个阶段，即通过观察实验获得感性认识的阶段、由感性认识上升到理性认识的阶段、由理性认识到实际运用阶段。

案例1：“力臂”的概念教学【创设情境】在杠杆这部分教学中，首先让学生经历了动手拔钉子、用开瓶器开启瓶盖等活动，这样之后建立“动力”、“阻力”、“支点”等概念的障碍基本就消除了。

如果直接向他们介绍“力臂”这一概念及其画法对学生来说绝对是件莫名其妙的事，不会像创设之前情境那样有力有据【提出问题】教师提出这样的一个问题，为了买卖公平，在称量时让称杆处于水平位置，我们不妨把这一位置叫平衡位置。

那么要让秤杆处在平衡状态需要满足什么条件？可能与哪些因素有关？又有着什么样的关系呢？解决问题：（介绍实验器材：铁架台、钩码、弹簧测力计、三角板、杠杆）师：我们用这些器材模拟称量过程，看看他在平衡时需要满足什么条件？“称”—杠杆是不是挂在铁架台上就能用了？（演示倾斜的情况）生：不是，要让杠杆处于水平位置。

师：下面用这些器材，看看能否发现杠杆平衡时有什么数量上的关系……通过实验，杠杆的平衡条件是什么？生：动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离师：通过几组数据分析得出的结论，说明结论应该是可靠的。

我们学过力的三要素是：大小，方向，作用点，我们试着用不同数目的钩码，实际上改变的是动力和阻力的大小；钩码的位置不同，实际上就是力的作用点不同，为了使结论更具可靠性我们还能改变什么？生：力的方向师：很好，用弹簧测力计代替钩码，沿倾斜方向施加图1力（教师做如图1实验），注意观察实验数据，那么刚才的结论还成立吗？生：不成立了师：我们的做法是对的，杠杆也仍平衡，那就说明我们之前得到的结论需要修改，怎么修改？师：（提示）我们用大的直角三角板来量取支点到力的作用线的垂直距离看看有何发现？（如图2）杠杆的平衡条件是什么？图2 生：动力×支点到动力作用线的垂直距离=阻力×支点到阻力作用线的垂直距离。

绪论一、名词解释1．建筑材料2．结构建筑材料3．功能建筑材料4．墙体材料二、填空题1．做为建筑材料，必须具有、、和四大特点。

2．建筑材料的技术标准根据技术标准的发布单位及适用范围可以分为、和三级三、问答题1．建筑材料的分类方法有哪些？如何分类？2．建筑材料的发展与土木工程技术进步的关系如何？3．建筑材料的发展趋势如何？4．本课程的特点及学习要则如何？第一章建筑材料的基本性质一、名词解释1．材料的密度、表观密度、堆积密度2．空隙率3．材料耐水性、抗渗性、抗冻性4．强度、比强度、硬度5．弹性、塑性、脆性、韧性6．耐久性二、填空题1．材料的及是决定材料性质的基本因素，要掌握材料的性质必须了解材料的、与材料性质之间的关系。

2．材料的抗冻性以材料在吸水饱和状态下所能抵抗的来表示。

3．水可以在材料表面展开，即材料表面可以被水浸润，这种性质称为。

4．石料含水率是在规定试验条件下，石料试件占烘干石料试件质量的百分率。

5．我国现行抗冻性的试验方法是。

6．材料的吸湿性是指材料在的性质。

7．材料在水作用下，保持原有性质的能力，称用表示。

8．材料抵抗压力水渗透的性质称，用或表示。

9．材料抗渗性大小与和有关。

10．材料的变形特征有两种类型和。

11．根据材料被破坏前塑性变形显著与否，将材料分为与两大类。

三、选择题1．孔隙率增大，材料的（）降低。

A密度 B 表观密度 C 憎水性 D 抗冻性2．材料在水中吸收水分的性质称为（）。

A吸水性 B 吸湿性 C 耐水性 D 渗透性3．只包括闭口孔在内的密度是（）。

A堆积密度 B 体积密度 C 视密度 D 表观密度4．材料的堆积密度是指（）材料在自然堆积状态下，单位体积的质量。

A块体 B 颗粒状 C 固体 D 液体5．材料的体积密度是指材料在（）下，单位体积的质量。

A绝对密实状态 B 自然状态 C 自然堆积状态 D 含水饱和状态6．当材料在空气中吸水达到饱和时，其含水率（）吸水率。

A等于 B 大于 C 小于 D 不一定7．当材料孔隙率增加时，其强度（）。