人教版高中物理選擇性必修第三冊第二章氣體、固體和液體第4節(jié)固體課件

物理第二章氣體、固體和液體第4節(jié)固體[學習目標]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．學會用晶體的微觀結構特點來解釋晶體外形的規(guī)則性和物理性質(zhì)的各向異性。知識點1晶體和非晶體1．固體分類通?？煞譃開_____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______圍成的_________。宏觀特性：①具有______的幾何形狀；②具有____________；③有______的熔點。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：沒有規(guī)則的幾何形狀，由小晶粒____________地排列在一起構成的晶體。宏觀特性：①沒有______的幾何形狀；②具有____________；③有______的熔點。3．非晶體的宏觀特征非晶體的物理性質(zhì)是____________，沒有固定的______。雜亂無章規(guī)則各向同性確定各向同性熔點[判一判]1．(1)鐵塊沒有規(guī)則的幾何形狀，所以是非晶體。(

)(2)晶體具有確定的熔點。(

)(3)具有各向同性的固體一定是非晶體。(

)(4)玻璃沒有確定的熔點，也沒有規(guī)則的幾何形狀。(

)×√×√知識點2晶體的微觀結構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)微粒是不停地運動著的。(

)√×1．(晶體和非晶體)(2024·新疆阿克蘇階段練)下列說法正確的是(

)A．只有非晶體才顯示各向同性B．多晶體不顯示各向異性C．晶體的導電性能比非晶體好D．金剛石是晶體，石墨是非晶體√2．(晶體和非晶體)

下列說法錯誤的是(

)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性質(zhì)C．在合適的條件下，某些晶體可以轉化為非晶體，某些非晶體也可以轉化為晶體D．在熔化過程中，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)和化學性質(zhì)都沒有變化，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性質(zhì)，故B正確；在合適的條件下，某些晶體可以轉化為非晶體，某些非晶體也可以轉化為晶體,例如天然石英是晶體，熔融過程中的石英是非晶體，故C正確；在熔化過程中，晶體要吸收熱量，但溫度保持不變，內(nèi)能增加，故D錯誤。3．(晶體的微觀結構)(多選)關于晶體和非晶體,下列說法中正確的是(

)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：理論和實驗證明非晶體具有不穩(wěn)定狀態(tài)，在適當?shù)臈l件下會變成晶體，A錯誤；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，單晶體在這一點上和多晶體沒有區(qū)別。從宏觀上區(qū)分晶體和非晶體的重要依據(jù)是看有無一定的熔點。2．多晶體和非晶體(1)多晶體雖無天然規(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)部結構上的區(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，非晶體則沒有，例如很多同學認為玻璃應是多晶體，但實驗證明玻璃沒有一定的熔點，故應是非晶體。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試單晶體的物理性質(zhì)時，測試結果不同。②通常所說的物理性質(zhì)包括彈性、硬度、導熱性能、導電性能、磁性等。(2)單晶體具有各向異性，并不是說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：看其有無確定的熔點，晶體具有確定的熔點和沸點，而非晶體沒有確定的熔點和沸點，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】北京冬奧會中國科研團隊打破人工造雪核心技術“冰狀雪”的國家封鎖，成功制造出適應大陸性季風氣候特點的合格“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。即使在運動員高速轉向的情況下，也能保證雪道表面平整光滑。不論選手第幾個出場，雪道都可以處于相對完美的狀態(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”密度則需要達到0.65g/cm3。下列說法正確的是(

)A．“冰狀雪”沒有規(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℃的水通過造雪機轉化為雪時，需要吸收熱量D．“冰狀雪”融化成水的過程中溫度會不斷變化√[解析]

“冰狀雪”有固定的熔點，是晶體，故A錯誤；“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℃的水通過造雪機轉化為雪時，需要放出熱量，故C錯誤；“冰狀雪”是晶體，融化成水的過程中溫度不變，故D錯誤。【例2】如圖所示，ACBD是一塊厚度均勻的由同一種微粒構成的圓板，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)，關于圓板，下列說法正確的是(

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

電流表示數(shù)發(fā)生變化，說明圓板沿AB和CD兩個方向的導電性能不同，即各向異性，所以圓板是單晶體，故A、B、D錯誤，C正確。[針對訓練1]

(多選)在甲、乙、丙三種固體薄片上涂蠟，用燒熱的針接觸其上一點，蠟熔化的范圍如圖甲、乙、丙所示，甲、乙、丙三種固體在熔化過程中溫度隨加熱時間變化的關系如圖丁所示，以下說法正確的是(

)A．甲、乙為非晶體，丙是晶體B．甲、乙為晶體，丙是非晶體C．甲為晶體，乙為非晶體，丙為單晶體D．甲、丙有確定的熔點，乙無確定的熔點√√探究二晶體的微觀結構【問題導引】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成的，但它們在硬度上差別很大，這說明什么問題？提示：1.它們的微觀結構不同。2．金剛石是網(wǎng)狀結構，原子間的作用力強，所以金剛石的硬度大。石墨是層狀結構，原子間的作用力弱，所以石墨的硬度小。這說明組成物質(zhì)的微粒按照不同的規(guī)則在空間分布會形成不同的晶體。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．說明(1)原子(或者分子、離子)并不是像結構圖上所畫的那些點一樣靜止不動,它們時刻都在不停地振動，結構圖中所畫的那些點，是它們振動的平衡位置。(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，物質(zhì)是晶體還是非晶體，并不是絕對的。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化為晶體。4．對晶體的微觀解釋(1)對單晶體各向異性的解釋一個平面上單晶體物質(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。因為在不同方向上物質(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)對晶體具有確定熔點的解釋晶體加熱到一定溫度時，一部分微粒有足夠的動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，熔化時晶體吸收的熱量全部用來破壞規(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，而且由于化學成分和結構各不相同而呈現(xiàn)出千姿百態(tài)；高貴如鉆石，平凡如雪花，都是由無數(shù)原子嚴謹而有序地組成的；關于晶體與非晶體，下列說法正確的是(

)A．固體可以分為晶體和非晶體兩類，晶體、非晶體是絕對的，是不可以相互轉化的B．多晶體是許多單晶體雜亂無章地組合而成的，所以多晶體沒有確定的幾何形狀C．晶體沿不同的方向的導熱或?qū)щ娦阅芟嗤?，沿不同方向的光學性質(zhì)一定相同D．單晶體有確定的熔點，非晶體沒有確定的熔點√√[解析]

固體可以分為晶體和非晶體兩類，晶體、非晶體不是絕對的，是可以相互轉化的，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錯誤；多晶體是由許許多多的單晶體集合而成，所以多晶體沒有確定的幾何形狀，B正確；單晶體沿不同方向的導熱或?qū)щ娦阅懿幌嗤?，沿不同方向的光學性質(zhì)不一定相同，C錯誤；單晶體和多晶體有確定的熔點，非晶體沒有確定的熔點，D正確?！纠?】(多選)2010年諾貝爾物理學獎授予安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，以表彰他們在石墨烯材料方面的卓越研究。他們通過透明膠帶對石墨進行反復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，是碳的二維結構。如圖所示為石墨、石墨烯的微觀結構，根據(jù)以上信息和已學知識判斷，下列說法中正確的是(

)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錯誤，C正確；兩位科學家是通過物理變化的方法獲得石墨烯的，D正確。[針對訓練2]

(2024·江蘇揚州期中)方解石雙折射現(xiàn)象的圖片如圖所示，關于方解石的說法正確的是(

)

A．是多晶體B．具有確定的熔點C．導電等性能也是各向異性D．沒有天然規(guī)