第4節(jié)　固　體 教學(xué)課件

物理第二章氣體、固體和液體第4節(jié)固體01必備知識(shí)素養(yǎng)奠基02關(guān)鍵能力素養(yǎng)形成03分層演練素養(yǎng)達(dá)標(biāo)[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．知道晶體和非晶體、單晶體和多晶體的概念。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)點(diǎn)1晶體和非晶體1．固體分類通常可分為______和_________兩大類。晶體非晶體2．晶體的宏觀特征(1)晶體分類晶體可分為_________和_________兩類。(2)單晶體定義：具有______的幾何形狀，外形都是由若干個(gè)______圍成的_________。宏觀特性：①具有______的幾何形狀；②具有____________；③有______的熔點(diǎn)。單晶體多晶體規(guī)則平面多面體規(guī)則各向異性確定(3)多晶體定義：沒(méi)有規(guī)則的幾何形狀，由小晶粒____________地排列在一起構(gòu)成的晶體。宏觀特性：①?zèng)]有______的幾何形狀；②具有____________；③有______的熔點(diǎn)。3．非晶體的宏觀特征非晶體的物理性質(zhì)是____________，沒(méi)有固定的______。雜亂無(wú)章規(guī)則各向同性確定各向同性熔點(diǎn)[判一判]1．(1)鐵塊沒(méi)有規(guī)則的幾何形狀，所以是非晶體。(

)(2)晶體具有確定的熔點(diǎn)。(

)(3)具有各向同性的固體一定是非晶體。(

)(4)玻璃沒(méi)有確定的熔點(diǎn)，也沒(méi)有規(guī)則的幾何形狀。(

)×√×√知識(shí)點(diǎn)2晶體的微觀結(jié)構(gòu)1．規(guī)則性單晶體的原子(或分子、離子)都是按照各自的______排列，具有______上的周期性。2．變化或轉(zhuǎn)化在不同條件下，同種物質(zhì)的微粒按照____________在空間排列，可以生成不同的晶體。有些非晶體在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為______。規(guī)則空間不同規(guī)則晶體[判一判]2．(1)晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。(

)(2)晶體內(nèi)部的微粒是靜止的，而非晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒是不停地運(yùn)動(dòng)著的。(

)√×1．(晶體和非晶體)(多選)下列說(shuō)法正確的是(

)A．顯示各向異性的物體必定是晶體B．不顯示各向異性的物體必定是非晶體C.具有確定熔點(diǎn)的物體必定是晶體D．不具有確定熔點(diǎn)的物體必定是非晶體√√√解析：?jiǎn)尉w具有各向異性，故只要具有各向異性的固體必定是晶體，故A正確；非晶體和多晶體均顯示各向同性，故不顯示各向異性的物體不一定是非晶體，還可能是多晶體，故B錯(cuò)誤；晶體均具有確定的熔點(diǎn)，非晶體不具有確定的熔點(diǎn)，所以具有確定熔點(diǎn)的物體必是晶體，不具有確定的熔點(diǎn)的固體就必定是非晶體，故C、D正確。2．(晶體和非晶體)

下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A．將一塊晶體敲碎后，得到的小顆粒仍然是晶體B．固體可以分為晶體和非晶體兩類，有些晶體在不同方向上有不同的光學(xué)性質(zhì)C．在合適的條件下，某些晶體可以轉(zhuǎn)化為非晶體，某些非晶體也可以轉(zhuǎn)化為晶體D．在熔化過(guò)程中，晶體要吸收熱量，但溫度保持不變，內(nèi)能也保持不變√解析：將一塊晶體敲碎后，物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)都沒(méi)有變化，得到的小顆粒仍然是晶體，故A正確；固體可以分為晶體和非晶體兩類，晶體具有各向異性，有些晶體在不同方向上有不同的光學(xué)性質(zhì)，故B正確；在合適的條件下，某些晶體可以轉(zhuǎn)化為非晶體，某些非晶體也可以轉(zhuǎn)化為晶體,例如天然石英是晶體，熔融過(guò)程中的石英是非晶體，故C正確；在熔化過(guò)程中，晶體要吸收熱量，但溫度保持不變，內(nèi)能增加，故D錯(cuò)誤。3．(晶體的微觀結(jié)構(gòu))(多選)關(guān)于晶體和非晶體,下列說(shuō)法中正確的是(

)A．同種物質(zhì)不可能呈現(xiàn)晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)B．晶體中原子(或分子、離子)都按照一定規(guī)則排列，具有空間上的周期性C．單晶體和多晶體都具有各向異性的物理性質(zhì)D．單晶體具有規(guī)則的外形是由于它的微粒按一定規(guī)律排列√√解析：理論和實(shí)驗(yàn)證明非晶體具有不穩(wěn)定狀態(tài)，在適當(dāng)?shù)臈l件下會(huì)變成晶體，A錯(cuò)誤；晶體分子的排列有規(guī)則，在空間上有周期性，B、D正確；單晶體具有各向異性，多晶體具有各向同性，C錯(cuò)誤。

探究一晶體和非晶體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(zhì)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(diǎn)，單晶體在這一點(diǎn)上和多晶體沒(méi)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(wú)一定的熔點(diǎn)。2．多晶體和非晶體(1)多晶體雖無(wú)天然規(guī)則的幾何形狀，物理性質(zhì)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(gè)晶粒都具有單晶體的特征和物理性質(zhì)，這是多晶體和非晶體在內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(diǎn)，非晶體則沒(méi)有，例如很多同學(xué)認(rèn)為玻璃應(yīng)是多晶體，但實(shí)驗(yàn)證明玻璃沒(méi)有一定的熔點(diǎn)，故應(yīng)是非晶體。3．正確理解單晶體的各向異性(1)在物理性質(zhì)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(zhì)不同，也就是沿不同方向去測(cè)試單晶體的物理性質(zhì)時(shí)，測(cè)試結(jié)果不同。②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、石膏晶體在導(dǎo)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(dǎo)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。4．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)和沸點(diǎn)，而非晶體沒(méi)有確定的熔點(diǎn)和沸點(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。

【例1】(2022·山東高二期中)北京冬奧會(huì)中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)打破人工造雪核心技術(shù)“冰狀雪”的國(guó)家封鎖，成功制造出適應(yīng)大陸性季風(fēng)氣候特點(diǎn)的合格“冰狀雪”?！氨鶢钛笨梢詼p小雪道表面與滑雪板間的摩擦力，保證雪道表面不易變形。即使在運(yùn)動(dòng)員高速轉(zhuǎn)向的情況下，也能保證雪道表面平整光滑。不論選手第幾個(gè)出場(chǎng)，雪道都可以處于相對(duì)完美的狀態(tài)，以此確保比賽的公平性。已知普通雪密度是0.1～0.3g/cm3，而“冰狀雪”密度則需要達(dá)到0.65g/cm3。下列說(shuō)法正確的是(

)A．“冰狀雪”沒(méi)有規(guī)則的形狀，是非晶體B．在同樣條件下，同體積的“冰狀雪”比自然雪融化得慢C．3℃的水通過(guò)造雪機(jī)轉(zhuǎn)化為雪時(shí)，需要吸收熱量D．“冰狀雪”融化成水的過(guò)程中溫度會(huì)不斷變化√[解析]

“冰狀雪”有固定的熔點(diǎn)，是晶體，故A錯(cuò)誤；“冰狀雪”密度較大，在同樣條件下，同體積的“冰狀雪”比自然雪融化得慢，故B正確；3℃的水通過(guò)造雪機(jī)轉(zhuǎn)化為雪時(shí)，需要放出熱量，故C錯(cuò)誤；“冰狀雪”是晶體，融化成水的過(guò)程中溫度不變，故D錯(cuò)誤?！纠?】如圖所示，ACBD是一塊厚度均勻的由同一種微粒構(gòu)成的圓板，AB和CD是互相垂直的兩條直徑，把圓板從圖示位置轉(zhuǎn)90°后電流表示數(shù)發(fā)生了變化(兩種情況下都接觸良好)，關(guān)于圓板，下列說(shuō)法正確的是(

)A．圓板是非晶體B．圓板是多晶體C．圓板是單晶體D．不知有無(wú)固定熔點(diǎn)，無(wú)法判定是晶體還是非晶體√[解析]

電流表示數(shù)發(fā)生變化，說(shuō)明圓板沿AB和CD兩個(gè)方向的導(dǎo)電性能不同，即各向異性，所以圓板是單晶體，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確。[針對(duì)訓(xùn)練1]

(多選)下列有關(guān)晶體和非晶體的說(shuō)法中正確的是(

)A．大顆粒的鹽磨成了細(xì)鹽，就變成了非晶體B．單晶體的某些物理性質(zhì)具有各向異性，而多晶體和非晶體是各向同性的C．單晶體和多晶體都有確定的熔點(diǎn)，非晶體沒(méi)有確定的熔點(diǎn)D．晶體在各個(gè)方向上的導(dǎo)熱性能相同時(shí)，表現(xiàn)為各向同性√√√解析：大顆粒的鹽磨成了細(xì)鹽，仍然是晶體，A錯(cuò)誤；單晶體的某些物理性質(zhì)具有各向異性,而多晶體和非晶體是各向同性的，B正確；單晶體和多晶體都有確定的熔點(diǎn)，非晶體沒(méi)有確定的熔點(diǎn)，C正確；晶體在各個(gè)方向上的導(dǎo)熱性能相同時(shí)，表現(xiàn)為各向同性，D正確。探究二晶體的微觀結(jié)構(gòu)【問(wèn)題導(dǎo)引】1．單晶體具有規(guī)則的幾何外形，物理性質(zhì)方面表現(xiàn)為各向異性，而非晶體卻沒(méi)有規(guī)則的幾何外形，并且物理性質(zhì)方面表現(xiàn)為各向同性。產(chǎn)生這些不同的根本原因是什么呢？2．金剛石和石墨都是由碳原子構(gòu)成的，但它們?cè)谟捕壬喜顒e很大，這說(shuō)明什么問(wèn)題？提示：1.它們的微觀結(jié)構(gòu)不同。2．金剛石是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，原子間的作用力強(qiáng)，所以金剛石的硬度大。石墨是層狀結(jié)構(gòu)，原子間的作用力弱，所以石墨的硬度小。這說(shuō)明組成物質(zhì)的微粒按照不同的規(guī)則在空間分布會(huì)形成不同的晶體。1．晶體內(nèi)部的微粒是按各自的規(guī)則排列的，具有空間上的周期性。食鹽晶體中氯離子和鈉離子分布的示意圖如圖所示。2．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)。例如，碳原子如果按圖甲排列，就成為石墨，而按圖乙排列，就成為金剛石。3．說(shuō)明(1)原子(或者分子、離子)并不是像結(jié)構(gòu)圖上所畫的那些點(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)圖中所畫的那些點(diǎn)，是它們振動(dòng)的平衡位置。(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。例如，天然水晶是晶體，而熔化以后再凝固的水晶(石英玻璃)就是非晶體。有些非晶體在一定條件下也可以轉(zhuǎn)化為晶體。4．對(duì)晶體的微觀解釋(1)對(duì)單晶體各向異性的解釋一個(gè)平面上單晶體物質(zhì)微粒的排列情況如圖所示。在沿不同方向所畫的等長(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，才引起單晶體在不同方向上物理性質(zhì)的不同。(2)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,離開平衡位置，使規(guī)則的排列被破壞，晶體開始熔化，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?！纠?】(多選)大自然之中存在許多絢麗奪目的晶體，這些晶體不僅美麗，而且由于化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)各不相同而呈現(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，下列說(shuō)法正確的是(

)A．固體可以分為晶體和非晶體兩類，晶體、非晶體是絕對(duì)的，是不可以相互轉(zhuǎn)化的B．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C．晶體沿不同的方向的導(dǎo)熱或?qū)щ娦阅芟嗤夭煌较虻墓鈱W(xué)性質(zhì)一定相同D．單晶體有確定的熔點(diǎn)，非晶體沒(méi)有確定的熔點(diǎn)√√[解析]

固體可以分為晶體和非晶體兩類，晶體、非晶體不是絕對(duì)的，是可以相互轉(zhuǎn)化的，例如天然石英是晶體，熔化以后再凝固的水晶卻是非晶體，A錯(cuò)誤；多晶體是由許許多多的單晶體集合而成，所以多晶體沒(méi)有確定的幾何形狀，B正確；單晶體沿不同方向的導(dǎo)熱或?qū)щ娦阅懿幌嗤?，沿不同方向的光學(xué)性質(zhì)不一定相同，C錯(cuò)誤；單晶體和多晶體有確定的熔點(diǎn)，非晶體沒(méi)有確定的熔點(diǎn)，D正確?！纠?】(多選)2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，以表彰他們?cè)谑┎牧戏矫娴淖吭窖芯?。他們通過(guò)透明膠帶對(duì)石墨進(jìn)行反復(fù)地粘貼與撕開使得石墨片的厚度逐漸減小，最終尋找到了厚度只有0.34nm的石墨烯，是碳的二維結(jié)構(gòu)。如圖所示為石墨、石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)，根據(jù)以上信息和已學(xué)知識(shí)判斷，下列說(shuō)法中正確的是(

)A．石墨是晶體，石墨烯是非晶體B．石墨是單質(zhì)，石墨烯是化合物C．石墨、石墨烯與金剛石都是晶體D．他們是通過(guò)物理變化的方法獲得石墨烯的√√[解析]

石墨、石墨烯、金剛石都為晶體且都為單質(zhì)，A、B錯(cuò)誤，C正確；兩位科學(xué)家是通過(guò)物理變化的方法獲得石墨烯的，D正確。[針對(duì)訓(xùn)練2]

2020年，“嫦娥五號(hào)”探測(cè)器勝利完成月球采樣任務(wù)并返回地球。探測(cè)器上裝有用石英制成的傳感器，其受壓時(shí)表面會(huì)產(chǎn)生大小相等、符號(hào)相反的電荷“壓電效應(yīng)”。如圖所示，石英晶體沿垂直于x軸晶面上的壓電效應(yīng)最顯著。石英晶體(