1第一讲:绪论和晶体的形成
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初中物理第一册:晶体教案二字晶体教案晶体是指具有规则的排列方式和明显的晶格结构的固态物质。
晶体结构是由一定数量的原子或分子按照一定的规律排列,并沿着特定方向周期性排列形成的。
本篇教案将帮助学生学习晶体的基本概念、典型结构及特性。
一、基本概念:根据晶体的成分不同,晶体可以分为金属晶体、离子晶体、共价晶体和分子晶体四种。
金属晶体是由金属原子组成的晶体;离子晶体是由离子(正、负离子)组成的晶体;共价晶体是由共价键形成的晶体;分子晶体是由分子构成的晶体。
晶体的组成单位为晶胞,晶体的各项物理性质均与晶胞有关。
晶胞的大小和形状取决于晶体的结构类型。
晶体结构有点阵结构和层状结构两种。
点阵结构又分为立方晶系、六方晶系、四方晶系、正交晶系、单斜晶系和三斜晶系。
层状结构又分为全息结构和层间孔洞结构两种。
二、典型结构离子晶体的典型结构为NaCl晶体,它由钠离子和氯离子组成。
NaCl晶体的晶胞为面心立方晶胞,具有六个面,八个顶点和十二条边。
共价晶体的典型结构为金刚石晶体,它由碳原子组成。
金刚石晶体的晶胞为菱形晶胞,具有八个面,八个顶点和十二条边。
分子晶体的典型结构为冰晶体,它由H2O分子组成。
冰晶体的晶胞为基本平行六面体晶胞,具有六个面,八个顶点和十二条边。
三、特性晶体的特性包括晶体的硬度、光学性质、声学性质、电学性质等。
晶体的硬度指的是晶体的抵抗外力破坏的能力。
钻石是一种具有非常高硬度的晶体,具有非常好的韧性和熔点。
晶体的光学性质指的是晶体对光的吸收、偏振和缺陷等。
二氧化硅是一种具有特殊光学性质的晶体,可以透过包括紫外线和红外线在内的大部分波长范围的光。
晶体的声学性质指的是晶体对声波的传播和反射能力。
石英是一种非常有用的晶体,可以用于制造声振器,例如用于无线电收发器中的压电石英晶体。
晶体的电学性质指的是晶体在外电场或磁场下的电效应。
铁电体是一种具有独特电学性质的晶体,在应用电子学和光学器件制造中具有重要作用。
四、教学方法本节课程将采用多种交互式教学方法,包括小组讨论、问题解答、实验演示和模拟仿真。
金属晶体的形成
1、原子的凝聚:金属晶体是由原子组成的,这些原子需要先凝聚在一起才能形成晶体。
2、形成晶粒:在凝聚的过程中,原子排列不规则,难以形成有序的晶体结构。
因此,需要通过控制凝聚速率、温度等条件来促进原子有序排列,形成小的晶粒。
3、晶粒长大:小的晶粒会相互接触并合并成为更大的晶体,经过多次重复后形成完整的大晶体。
4、金属键的形成:金属晶体的原子间结合方式是金属键,即金属原子间通过共享自由电子形成金属晶体的共价键。
在晶体形成过程中,金属原子会释放出部分自由电子,形成电子气体,从而产生金属键。
5、最终定型:晶体长大到一定大小后,会逐渐失去活跃性,形成最终稳定的晶体结构。
第一部分结晶学基础教案任课老师:许虹2002年2月第一章绪论一.晶体和非晶体 crystal and noncrystal晶体:具有格子构造的固体。
如SiO2:石英——晶体,玻璃——非晶体NaCl晶体二.空间格子 Space lattice晶格结点重复规律,抽象→ 几何图形—空间格子—相当点组成相当点条件:(1)性质相同,质点,空间任意一点(2)环境方位性同空间格子要素:空间格子最小重复单位。
实际晶体相应的是晶胞(形状,大小)三.晶体的基本性质 The ultimate properties of crystal自限性 property of self-confinement,均一性 homogeneity,各向异性 anisotropy,对称性symmetry,最小内能minimum internalenergy,稳定性 stability第二章晶体的形成 crystal formation (第一章和第二章共2学时)重点:晶体概念,空间格子,晶体的基本性质难点:空间格子←NaCl晶体←空间格子←NaCl, FeS2一.晶体形成的方式the way of crystal formation 二.晶核的形成三,晶体的生长 crystal growth介绍两种主要理论。
1.层生长理论layer growth2.螺旋生长理论 BCF Buston-Cabresa-Frank三.晶面发育growth of crystal face三个主要理论。
1.布拉维法则law of Bravais实际晶体的晶面常常平行网面结点密度最大的面网。
2.居里—吴里夫原理就晶体的平衡形态而言,各晶面的生长速度与各晶面的比表面能成正比。
3.周期键链理论PBC Periodic Bond Chain晶体平行键链生长,键力最强的方向生长速度最快。
第三章、晶体的测量与投影一.面角恒等定律Law of constancy of angle 定律:同种晶体之间,对应晶面间的夹角恒等。
晶体学基础绪论刘彤固体中的晶体气态:内部微粒(原子、分子、离子)无规运动液态:内部微粒(原子、分子、离子)无规运动固态:内部微粒(原子、分子、离子)振动自然界中绝大多数固体物质都是晶体。
如:食盐、冰糖、金属、岩石等。
¾单质金属和合金在一般条件下都是晶体。
¾一些陶瓷材料是晶体。
¾高聚物在某些条件下也是晶体。
“德里紫蓝宝石”如何在千姿百态的晶体中发现其规律?熔体凝固液相结晶晶体并非局限于天然生成的固体人工单晶飞机发动机叶片飞机发动机晶体的共同规律和基本特征?水晶石英晶体具有规则的凸多面体外形。
α石英的内部结构大球代表小球代表晶体的概念NaCl的晶体结构晶体(crystal):其内部质点(原子、分子或离子)在3维空间周期性重复排列的固体。
也称具有格子构造的固体。
晶体材料:单晶,多晶¾在一个单晶体的范围内,晶格中的质点均呈有序分布。
多晶体内形成许多局限于每个小区域内的有序结构畴,但在畴与畴之质点的分布是无序的或只是部分有序的。
晶界(晶体缺陷)Be 2O 3非晶体Be 2O 3 晶体分子晶体(范德华力)晶体学的发展历史¾有文字记载以前,人们对矿物晶体瑰丽的色彩和特别的多面体外形引起了的注意,开始观察研究晶体的外形特征。
¾17世纪中叶,丹麦学者斯丹诺(steno)1669年提出面角守恒定律,这可以说是晶体学作为一门正式科学的标志,它找出了晶体复杂外形中的规律性,从而奠定了几何晶体学的基础。
¾1801年,法国结晶学家阿羽依(Haüy)基于对方解石晶体沿解理面破裂现象的观察,发现晶体学基本定律之一的整数定律。
¾1805-1809年,德国学者魏斯(Weiss)发现晶带定律以及晶体外形对称理论。
几何晶体学发展到了相当高的程度。
¾1830年,德国学者赫塞尔(Hessel)推导出描述晶体外形对称性的32种点群。
¾1837年,英国学者米勒(Miller)提出晶面在三维空间位置的表示方法---米勒指数。
《机械制造基础》第一讲绪论一、案例导入:本课程题目为《机械制造基础》,因此我们研究的内容都是围绕机械制造过程展开的。
那么到底机械制造过程有哪些呢?二、教学内容:1.本课程学习意义熟悉各种工程材料性能,合理选择材料;初步掌握与选用毛坯或零件的成形方法及机械零件表面加工方法;选用公差配合了解工艺规程制订的原则与方法2.本课程知识体系“工程材料”部分:以剖析铁碳合金的金相组织为基础,以介绍工程材料的性质与合理选材为重点;热加工工艺基础:“铸造”、“锻压”、“焊接”,认识这些加工方法的用途与实现方法;互换性与测量技术:理解公差配合概念与选用;机械加工工艺基础:“毛坯选择”、“金属切削加工技术”、“机械零件表面加工技术”、“机械加工工艺规程编制”特殊加工与先进制造技术:了解用途与应用场合3.学习方法总结归纳各章节学习目的,形成完整知识体系(宏观)突出各章重点与细节,加深对知识点的深入认识(微观)在相关生产实习过程中,遇到实际问题,结合课本知识,继续自学4.机械制造的概念将原材料(毛坯)与相关辅料转变成为成品(机械零件)的过程5.机械制造主要过程技术准备毛坯制造零件加工产品检验与装配产品检验与装配(1)技术准备阶段制订工艺规程原材料选则与供应刀具、夹具、量具的配备热处理设备与检测仪器的准备(2)毛坯制造阶段方法多种,常见的有铸造、锻压、焊接与型材铸造:金属液态成形,各种尺寸、形状复杂的毛坯或零件。
(适应性广、成本低廉)锻压:用外力对金属坯料施压使其产生塑性变形(锻造与冲压,改善金属的力学性能,生产效率高、节省材料)焊接:相互分离的金属材料借助于原子间的结合力连接起来。
(连接性好、省工省材料、结构重要轻)型材:直接从型材厂购买(3)零件加工阶段金属切削加工是主要加工手段。
(车、铣、钻、镗、磨、刨、插、拉)等特种加工应用日趋广泛(电火花、电解、超声波、激光、电子束、离子束、等离子弧、化学等等)选择原则:零件批量、精度、表面粗糙度、技术实现方式,价格成本等等综合考虑(4)产品检验与装配零件检验目的:使零件加工误差在允许范围内零件检验对象:一般场合,工序、加工过程中的尺寸变化、加工完成后几何形状误差;在要求高的场合(重载、高压、高温、可靠性要求很高)内部性能(缺陷检验、力学性能、金相组织检验)装配:遵守严格的装配规范。
结晶学第一讲:绪论及晶体的形成结晶学:是以晶体为研究对象,以晶体的生成和变化、晶体外部形态的几何性质、晶体的内部结构、化学组成和物理性质及其相互关系为研究内容的一门自然学科。
1) 晶体、格子构造、空间格子、相当点;它们之间的关系。
晶体:定义:晶体是具有格子构造内部,质点在三维空间作平移周期重复(本质)的固体。
准晶体:排列是有规律的重复,但不具有周期性和格子构造。
空间格子是表示这种重复规律的几何图形。
首先在晶体结构中找出相当点,再将相当点按照一定的规律连接起来就形成了空间格子。
相当点(两个条件:1、性质相同,2、周围环境相同。
)平行六面体是三维空间内空间格子可以划出一个最小重复单位,由六个两两平行而且相等的面织成。
2) 结点、行列、面网、平行六面体; 结点间距、面网间距与面网密度的关系. 结点是空间格子中的点,它们代表晶体结构中的相当点。
它们只有几何意义,为几何点。
行列:由结点在直线上的排列构成。
行列中相邻结点间的距离称为该行列的结点间距。
结点在平面上的分布即构成面网。
面网上单位面积内结点的密度称为网面密度,与面网间距成正比。
实际晶体结构中所划分出的这样的相应的单位,称为晶胞(晶胞参数:a, b, c; α,β,γ ,也称为轴长与轴角)。
晶胞的形状与大小,则取决于它的三个披此相交的棱的长度。
3)晶体的基本性质:自限性、均一性、异向性、对称性、最小内能、稳定性,并解释为什么。
均一性与异向性有矛盾吗:没有。
均一性是晶体格子整体的性质,异向性是格子构造中不同行列各结点排列的性质。
4) 晶体的生长途径及生长理论(层生长理论、螺旋生长理论)。
生长途径:1由液相转变为固相(1)从熔体中结晶(2)从溶液中结晶2由气相转变为固相3由固相再结晶为固相(1)同质多象转变(2)原矿物晶粒逐渐变大(3)固溶体分解(4)变晶(5)由固态非晶质结晶生长理论:层生长理论在理想情况下在晶核基础上生长时,应先生长一条行列,然后生长相邻的行列,在长满一层面网后再开始生长第二层面网,这样晶面一层一层地逐渐向外平行推移,最外层的面网便发育成晶体的晶面。