浙江專版2023-2024學(xué)年新教材高中物理第2章氣體固體和液體4固體課件新人教版選擇性必修第三冊(cè)

4固體課前·基礎(chǔ)認(rèn)知課堂·重難突破素養(yǎng)·目標(biāo)定位隨堂訓(xùn)練素養(yǎng)?目標(biāo)定位目標(biāo)素養(yǎng)1.知道什么是晶體和非晶體、單晶體和多晶體。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(zhì)上的區(qū)別。4.學(xué)會(huì)用晶體的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)解釋晶體外形的規(guī)則性和物理性質(zhì)的各向異性。知識(shí)概覽課前·基礎(chǔ)認(rèn)知一、晶體和非晶體1.固體的分類。(1)固體可以分為

晶體

和

非晶體

兩類。石英、云母、明礬、食鹽、硫酸銅、味精等是

晶體

。玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠等是

非晶體

。

(2)晶體又可以分為

單

晶體和

多

晶體。

2.物理性質(zhì)。(1)各向異性:有些晶體沿不同方向的導(dǎo)熱或?qū)щ娦阅懿煌?有些晶體沿不同方向的

光學(xué)性質(zhì)

不同,這類現(xiàn)象稱為各向異性。

(2)各向同性:非晶體沿

各個(gè)方向

的物理性質(zhì)都是一樣的,這叫作各向同性。

(3)多晶體各向同性的解釋:組成多晶體的

單晶體

的取向雜亂無(wú)章,所以多晶體是各向同性的。

3.單晶體、多晶體和非晶體的物理性質(zhì)。(1)單晶體:①

有

規(guī)則的幾何形狀。②

有

確定的熔點(diǎn)。③具有各向

異性

。

(2)多晶體:①

沒(méi)有

確定的幾何形狀。②

有

確定的熔點(diǎn)。③具有各向

同性

。

(3)非晶體:①

沒(méi)有

確定的幾何形狀。②

沒(méi)有

確定的熔點(diǎn)。③具有各向

同性

。

4.觀察玻璃和云母沿不同方向的導(dǎo)熱性能。(1)實(shí)驗(yàn)結(jié)果:玻璃片上石蠟熔化區(qū)域的形狀近似

圓形

;云母片上石蠟熔化區(qū)域的形狀呈

橢圓形

。

(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:實(shí)驗(yàn)表明玻璃沿各個(gè)方向的導(dǎo)熱性能

相同

;云母沿不同方向的導(dǎo)熱性能

不同

。

微探究

一塊厚度和密度都均勻分布的長(zhǎng)方體被測(cè)樣品,lAB=2lAD,如圖所示。如果用多用電表的歐姆擋分別沿兩個(gè)對(duì)稱軸O1O1'和O2O2'方向測(cè)量,結(jié)果阻值均為R,則這塊樣品是單晶體還是多晶體?提示:用多用電表的歐姆擋分別沿兩個(gè)對(duì)稱軸O1O1'、O2O2'方向測(cè)量結(jié)果均相同,說(shuō)明該樣品沿O1O1'和O2O2'方向電阻率(即導(dǎo)電性能)不同,即物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性,所以該樣品是單晶體。二、

晶體的微觀結(jié)構(gòu)1.規(guī)則性。在各種晶體中,原子(或分子、離子)都是按照一定的規(guī)則排列的,具有空間上的

周期性

。

2.多樣性。(1)有的物質(zhì)在不同條件下能夠生成

不同

的晶體。那是因?yàn)榻M成它們的微粒能夠按照

不同規(guī)則

在空間分布。例如,碳原子按不同結(jié)構(gòu)排列可成為石墨或金剛石。

(2)同種物質(zhì)也可能以

晶體

和

非晶體

兩種不同的形態(tài)出現(xiàn),也就是說(shuō),物質(zhì)是晶體還是非晶體,并不是絕對(duì)的。

3.轉(zhuǎn)化性。(1)有些非晶體在一定條件下也可以轉(zhuǎn)化為

晶體

。

(2)有些晶體在一定條件下也可以轉(zhuǎn)化為

非晶體

。例如,天然石英是晶體,而熔化以后再凝固的水晶(即石英玻璃)就是非晶體。

4.運(yùn)動(dòng)性。原子(或者分子、離子)并不是像結(jié)構(gòu)圖上畫(huà)的那些點(diǎn)一樣靜止不動(dòng),它們時(shí)刻都在不停地振動(dòng),結(jié)構(gòu)圖中所畫(huà)的那些點(diǎn),是它們振動(dòng)的

平衡位置

。

微判斷

(1)所有晶體都具有天然、規(guī)則的幾何外形。(

)(2)沒(méi)有確定的熔化溫度的固體一定是非晶體。(

)(3)物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性的固體一定是非晶體。(

)(4)同一種物質(zhì)只能形成一種晶體。(

)(5)有些非晶體在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為晶體。(

)×√××√課堂·重難突破重難歸納1.單晶體、多晶體及非晶體的異同比較。一對(duì)晶體和非晶體的深化理解分類微觀結(jié)構(gòu)宏觀表現(xiàn)外形物理性質(zhì)晶體單晶體組成晶體的物質(zhì)微粒(原子、分子、離子)在空間按一定規(guī)則排列——空間點(diǎn)陣有天然、規(guī)則的幾何形狀各向異性有確定的熔點(diǎn)多晶體由無(wú)數(shù)的晶體微粒(小晶粒)無(wú)規(guī)則排列組成沒(méi)有天然、規(guī)則的幾何形狀各向同性非晶體內(nèi)部物質(zhì)微粒是無(wú)規(guī)則排列的沒(méi)有確定的熔化溫度2.對(duì)單晶體的各向異性的理解。(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(zhì)不同,也就是沿不同方向去測(cè)試單晶體的物理性能時(shí),測(cè)試結(jié)果不同。通常所說(shuō)的物理性質(zhì)包括彈性、硬度、導(dǎo)熱性能、導(dǎo)電性能、磁性等。(2)單晶體具有各向異性,并不是說(shuō)每一種單晶體都能在各種物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性,舉例如下:①云母晶體在導(dǎo)熱性能上表現(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(dǎo)電性能上表現(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。方解石晶體能把光分解為兩束光而沿不同的方向折射,形成雙折射現(xiàn)象,而玻璃在不同方向上對(duì)光的折射作用相同。這說(shuō)明了在光學(xué)性質(zhì)上方解石與玻璃有什么不同?提示:方解石是晶體,在不同方向上光學(xué)性質(zhì)不同;玻璃是非晶體,在不同方向上光學(xué)性質(zhì)相同。典例剖析右圖為一透明的正方體物塊,下列說(shuō)法正確的是(

)A.由于該物塊有規(guī)則形狀,所以它一定為晶體B.由于該物塊透明,所以它一定為晶體C.若該物塊為絕緣體,則它一定為非晶體D.若將該物塊加熱到某一溫度才開(kāi)始熔化,且熔化的過(guò)程中溫度保持不變,則它一定為晶體答案:D解析:固體可以分為晶體和非晶體兩類,而晶體又可以分為單晶體和多晶體兩類。晶體和非晶體的區(qū)別在于有沒(méi)有確定的熔點(diǎn),其中晶體有確定的熔點(diǎn),非晶體沒(méi)有確定的熔點(diǎn);單晶體具有規(guī)則的幾何外形,多晶體與非晶體沒(méi)有規(guī)則的幾何外形,晶體和非晶體在一定的條件下可以相互轉(zhuǎn)化,故選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤,D正確。規(guī)律總結(jié)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(wú)確定的熔點(diǎn),晶體具有確定的熔點(diǎn),而非晶體沒(méi)有確定的熔點(diǎn),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。學(xué)以致用辨別物質(zhì)是晶體還是非晶體,比較可靠的方法是(

)A.從外形來(lái)判斷B.從各向異性或各向同性來(lái)判斷C.從導(dǎo)電性能來(lái)判斷D.從是否具有確定的熔點(diǎn)來(lái)判斷答案:D解析:單晶體有整齊規(guī)則的幾何外形,多晶體和非晶體沒(méi)有規(guī)則的外形,所以不能區(qū)分,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤。單晶體具有各向異性,多晶體和非晶體具有各向同性,所以不能區(qū)分,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤。單晶體中載流子遭受散射的概率小,導(dǎo)電性好,多晶體、非晶體導(dǎo)電性都較差,所以不能區(qū)分,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。晶體不管是單晶體還是多晶體都有固定的熔點(diǎn),而非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn),所以能區(qū)分,故選項(xiàng)D正確。重難歸納1.對(duì)同種元素的微粒形成不同物質(zhì)的解釋。物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)決定其宏觀物理性質(zhì),改變物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)可以改變物質(zhì)的屬性,同種元素的微粒能夠按照不同規(guī)則在空間分布形成不同的物質(zhì)。如碳原子可以組成性質(zhì)差別很大的石墨和金剛石,有些晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。二用晶體的微觀結(jié)構(gòu)理論解釋晶體的特性2.對(duì)單晶體有天然的、規(guī)則的幾何形狀的解釋。晶體外形的規(guī)則性可以用微粒的規(guī)則排列來(lái)解釋。如食鹽晶體是由鈉離子Na+和氯離子Cl-組成的,它們等距離、交錯(cuò)地排列在三組相互垂直的平行線上,因而食鹽晶體具有正方體的外形。3.對(duì)單晶體各向異性的解釋。下圖為在一個(gè)平面上單晶體物質(zhì)微粒的排列情況。在沿不同方向所畫(huà)的等長(zhǎng)線段AB、AC、AD上物質(zhì)微粒的數(shù)目不同。線段AB上物質(zhì)微粒較多,線段AD上較少,線段AC上更少。因?yàn)樵诓煌较蛏衔镔|(zhì)微粒的排列情況不同,所以單晶體在不同方向上的物理性質(zhì)不同。4.對(duì)晶體具有確定熔點(diǎn)的解釋。晶體加熱到一定溫度時(shí),一部分微粒有足夠的動(dòng)能克服微粒間的作用力,離開(kāi)平衡位置,使規(guī)則的排列被破壞,晶體開(kāi)始熔化,熔化時(shí)晶體吸收的熱量全部用來(lái)破壞規(guī)則的排列,溫度不發(fā)生變化。家庭、學(xué)?；驒C(jī)關(guān)門鎖常用“碰鎖”,然而,這種鎖使用一段時(shí)間后,鎖舌就會(huì)變澀而不易被碰入,造成關(guān)門困難。這時(shí),你可以用鉛筆在鎖舌上摩擦幾下,碰鎖便開(kāi)關(guān)自如了,并且可以持續(xù)幾個(gè)月之久。請(qǐng)你動(dòng)手試一試,并解釋其中的道理。提示:石墨是金剛石的同素異形體,兩者的不同結(jié)構(gòu),造成了兩者在物理性質(zhì)上有很大差異,金剛石質(zhì)地堅(jiān)硬,而石墨由于具有層狀結(jié)構(gòu),且層與層之間結(jié)合不很緊密,故層與層之間易脫落,能起到潤(rùn)滑作用。用鉛筆在紙上寫(xiě)字也是根據(jù)這個(gè)道理。典例剖析(多選)晶體不同于非晶體,它具有規(guī)則的幾何外形,在不同方向上物理性質(zhì)不同,而且具有一定的熔點(diǎn),下列哪些說(shuō)法可以用來(lái)解釋晶體的上述特性(

)A.組成晶體的物質(zhì)微粒,在空間按一定的規(guī)律排成整齊的行列,構(gòu)成特定的空間點(diǎn)陣B.晶體在不同方向上物理性質(zhì)不同,是因?yàn)椴煌较蛏衔⒘?shù)目不同,微粒間距不同C.晶體在不同方向上物理性質(zhì)不同,是由于不同方向上的物質(zhì)微粒的性質(zhì)不同D.晶體在熔化時(shí)吸收熱量,全部用來(lái)瓦解晶體的空間點(diǎn)陣,轉(zhuǎn)化為分子間勢(shì)能,因此,晶體在熔化過(guò)程中保持一定的溫度不變,只有空間點(diǎn)陣完全被瓦解,晶體完全變?yōu)橐后w后,繼續(xù)加熱,溫度才會(huì)升高答案:ABD解析:很多晶體都是由相同的物質(zhì)微粒組成的,例如,金剛石和石墨都是由碳原子組成的,不同方向上物質(zhì)微粒完全一樣,可見(jiàn)其各向異性不是因?yàn)椴煌较蛏系牧Ｗ有再|(zhì)不同引起的,而是粒子的數(shù)目和粒子間距不相同造成的,故選項(xiàng)A、B正確,C錯(cuò)誤。晶體在熔化時(shí)吸收熱量,全部用來(lái)瓦解晶體的空間點(diǎn)陣,轉(zhuǎn)化為分子間勢(shì)能,因此,晶體在熔化過(guò)程中保持一定的溫度不變,故選項(xiàng)D正確。規(guī)律總結(jié)晶體各向異性的原因

1.單晶體物理性質(zhì)的不同取決于其微觀結(jié)構(gòu),單晶體的物質(zhì)微粒按照一定的規(guī)則在空間中整齊地排列著,所以單晶體有規(guī)則的幾何外形,在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向異性。

2.多晶體是由許許多多晶粒組成的,晶粒在多晶體里雜亂無(wú)章地排列著,所以多晶體無(wú)規(guī)則的幾何外形,在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性。學(xué)以致用某物體表現(xiàn)出各向異性是由于組成物體的物質(zhì)微粒(

)A.在空間的排列不規(guī)則B.在空間按一定的規(guī)則排列C.數(shù)目較多的緣故D.數(shù)目較少的緣故答案:B解析:某物體表現(xiàn)出各向異性是由于組成物體的物質(zhì)微粒在空間排列的規(guī)則性,與分子數(shù)目無(wú)關(guān),故選項(xiàng)B正確。隨堂訓(xùn)練1.下列固體中全是由晶體組成的是(

)A.石英、云母、明礬、食鹽、雪花、銅B.石英、玻璃、云母、銅C.食鹽、雪花、云母、硫酸銅、松香D.云母、銅、橡膠、瀝青答案:A解析:石英、云母、明礬、食鹽、雪花、銅都是晶體,玻璃、松香、瀝青和橡膠都是非晶體,故選項(xiàng)A正確。2.下列關(guān)于固體的說(shuō)法正確的是(

)A.晶體熔化時(shí),溫度不變,但內(nèi)能變化B.單晶體一定是單質(zhì),有確定的幾何形狀,有確定的熔點(diǎn)C.多晶體沒(méi)有確定的幾何形狀,也沒(méi)有確定的熔點(diǎn)D.晶體都是各向異性的,而非晶體都是各向同性的答案:A解析:晶體熔化時(shí),其溫度雖然不變,但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,其吸收的熱量轉(zhuǎn)化為分子的勢(shì)能,內(nèi)能增大,故選項(xiàng)A正確;單晶體不一定是單質(zhì),例如離子晶體是陰、陽(yáng)離子以離子鍵結(jié)合形成的晶體,離子晶體屬于離子化合物,不是單質(zhì),故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;多晶體沒(méi)有確定的幾何形狀,但有確定的熔點(diǎn),故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;單晶體表現(xiàn)為各向異性,但多晶體表現(xiàn)為各向同性,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3.關(guān)于石墨與金剛石的區(qū)別,下列說(shuō)法正確的是(

)A.它們是由不同物質(zhì)微粒組成的兩種晶體B.它們是由同種物質(zhì)微粒組成但微觀結(jié)構(gòu)不同的兩種晶體C.金剛石是晶體,石墨是非晶體D.金剛石和石墨中碳原子間的作用力強(qiáng)弱相近答案:B解析:金剛石、石墨都是由碳原子組成的,只是排列方式不同,導(dǎo)致兩種物質(zhì)物理性質(zhì)差異很大,但它們都是晶體,故選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤,B正確;金剛石結(jié)構(gòu)比較緊密,原子間作用力比石墨原子間作用力大,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4.(多選)大自然之中存在許多絢麗奪目的晶體,由于化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)各不相同,這些晶體呈現(xiàn)出千姿百態(tài)。高貴如鉆石,平凡如雪花,都是由無(wú)數(shù)原子嚴(yán)謹(jǐn)而有序地組成的。關(guān)于晶體與非晶體說(shuō)法正確的是(

)A.單晶體沿不同方向的導(dǎo)熱或?qū)щ娦阅懿煌?但沿不同方向的光學(xué)性質(zhì)一定相同B.有些非晶體也有確定的熔點(diǎn)C.有的物質(zhì)在不同條件下能夠生成不同晶體,是因?yàn)榻M成它們的微粒能夠按照不同規(guī)則在空間分布D.多晶體是許多單晶體雜亂無(wú)章地組合而成的,所以多晶體沒(méi)有確定的幾何形狀答案:CD解析:單晶體在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向異性,多晶體在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性,其中的物理性質(zhì)包括導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、光學(xué)性能、機(jī)械強(qiáng)度等,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤。非晶體沒(méi)有確定的熔點(diǎn),選項(xiàng)B錯(cuò)誤。有的物質(zhì)在不同條件下能夠生成不同晶體,是因?yàn)榻M成