新教材適用2024-2025學(xué)年高中物理第2章氣體固體和液體4.固體學(xué)案新人教版選擇性必修第三冊

4．固體課程標(biāo)準(zhǔn)1．了解固體的微觀結(jié)構(gòu)。知道晶體和非晶體的特點。2．能列舉生活中的晶體和非晶體。3．通過實例，了解液晶的主要性質(zhì)及其在顯示技術(shù)中的應(yīng)用。素養(yǎng)目標(biāo)1．知道晶體和非晶體的特點及區(qū)分方法。2．知道單晶體和多晶體的區(qū)分。3．了解晶體的微觀結(jié)構(gòu)。學(xué)問點1晶體和非晶體1．固體可以分為_晶體__和_非晶體__兩類。石英、云母、明礬、食鹽、味精、蔗糖等是_晶體__，玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠等是_非晶體__。2．單晶體具有_規(guī)則__的幾何形態(tài)，多晶體和非晶體沒有_規(guī)則__的幾何形態(tài)，我們在初中已經(jīng)學(xué)過，晶體_有確定__的熔點，非晶體_沒有確定__的熔點。3．有些晶體沿不同方向的導(dǎo)熱或?qū)щ娦阅懿煌行┚w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__。非晶體沿各個方向的物理性質(zhì)都是一樣的，這叫作_各向同性__。由于多晶體是很多_單晶體__雜亂無章地組合而成的，所以多晶體是_各向同性__的。說明：具有各向異性的肯定是單晶體，具有各向同性的則可能是非晶體或多晶體?！号幸慌小?1)鐵塊沒有規(guī)則的幾何形態(tài)，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肯定是非晶體。(×)(4)晶體和非晶體在肯定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。(√)(5)玻璃沒有確定的熔點，也沒有規(guī)則的幾何形態(tài)。(√)『選一選』(多選)關(guān)于晶體，下列說法中正確的是(CD)A．晶體肯定具有規(guī)則的幾何外形B．晶體肯定具有各向異性C．晶體熔化時具有肯定的熔點D．晶體熔化時汲取熱量，主要用于破壞晶體的結(jié)構(gòu)，增大分子勢能解析：多晶體沒有規(guī)則的幾何外形，也不具有各向異性，但晶體熔化時具有肯定的熔點，汲取的熱量主要用于破壞晶體結(jié)構(gòu)，增大分子勢能，分子動能不變。學(xué)問點2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)都是依據(jù)肯定的_規(guī)則__排列的，具有_空間上__的周期性。2．改變或轉(zhuǎn)化在不同條件下，同種物質(zhì)的微粒依據(jù)_不同規(guī)則__在空間排列，可以生成不同的晶體，例如石墨和金剛石。有些晶體_在肯定條件下__可以轉(zhuǎn)化為非晶體，例如自然水晶熔化后再凝固成石英玻璃?！号幸慌小?6)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。(×)『想一想』家庭、學(xué)?；驒C關(guān)的門鎖常用“碰鎖”，然而，這種鎖運用一段時間后，鎖舌就會變澀而不易被碰入，造成關(guān)門困難。這時，你可以用鉛筆在鎖舌上摩擦幾下，碰鎖便開關(guān)自如如初，并且可以持續(xù)幾個月之久。請你動手試一試，并回答其中的道理。答案：石墨是金剛石的同素異形體，兩者的不同結(jié)構(gòu)，造成了物理性質(zhì)上的很大差異，金剛石質(zhì)地堅硬，而石墨由于具有層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間結(jié)合不很緊密，故層與層之間易脫落，故能起到潤滑作用。用鉛筆在紙上寫字也是依據(jù)這個道理。探究晶體與非晶體要|點|提|煉單晶體、多晶體及非晶體的區(qū)分分類宏觀外形物理性質(zhì)非晶體沒有確定的形態(tài)①沒有固定熔點②導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性晶體單晶體有自然規(guī)則的形態(tài)①有確定的熔點②導(dǎo)熱、導(dǎo)電、光學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性多晶體沒有確定的形態(tài)①有確定的熔點②導(dǎo)熱、導(dǎo)電、光學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性晶體、非晶體的區(qū)分關(guān)鍵是看有無固定的熔點，單晶體與多晶體的區(qū)分關(guān)鍵是看有無規(guī)則外形及物理性質(zhì)是各向異性還是各向同性。典|例|剖|析典例1關(guān)于晶體和非晶體的說法，正確的是(D)A．全部的晶體都表現(xiàn)為各向異性B．晶體肯定有規(guī)則的幾何形態(tài)，形態(tài)不規(guī)則的金屬肯定是非晶體C．大粒鹽磨成細鹽，就變成了非晶體D．全部的晶體都有確定的熔點，而非晶體沒有確定的熔點解題指導(dǎo)：晶體和非晶體最本質(zhì)的區(qū)分是晶體有確定的熔點，而非晶體沒有。由于多晶體和非晶體都具有各向同性、無規(guī)則外形的特點，僅從各向同性或幾何形態(tài)不能斷定某一固體是晶體還是非晶體。解析：只有單晶體才表現(xiàn)為各向異性，故A錯誤；單晶體有規(guī)則的幾何形態(tài)，而多晶體無規(guī)則的幾何形態(tài)，金屬屬于多晶體，故B錯誤；大粒鹽磨成細鹽，仍舊有固定的熔點還是晶體，故C錯誤；晶體和非晶體的一個重要區(qū)分，就是晶體有確定的熔點，而非晶體無確定的熔點，故D對。對點訓(xùn)練?隨著科技的發(fā)展，國家對晶體材料的探討越來越深化，尤其是對稀土晶體的探討，已經(jīng)走在世界的前列。關(guān)于晶體和非晶體，下列說法正確的是(C)A．晶體都有規(guī)則的幾何外形，非晶體則沒有規(guī)則的幾何外形B．同種物質(zhì)不行能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)C．多晶體是由單晶體組合而成的，但單晶體表現(xiàn)為各向異性，多晶體表現(xiàn)為各向同性D．石墨和金剛石都是晶體，但石墨是單晶體，金剛石是多晶體解析：多晶體和非晶體都沒有規(guī)則的幾何外形，A錯誤；同種物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)，B錯誤；單晶體表現(xiàn)為各向異性，多晶體表現(xiàn)為各向同性，石墨和金剛石都是單晶體，C正確，D錯誤。探究晶體的微觀結(jié)構(gòu)要|點|提|煉1.對單晶體各向異性的說明如圖所示，這是在一個平面上單晶體物質(zhì)微粒的排列狀況。從圖上可以看出，在沿不同方向所畫的等長直線AB、AC、AD上物質(zhì)微粒的數(shù)目不同。直線AB上物質(zhì)微粒較多，直線AD上較少，直線AC上更少。正因為在不同方向上物質(zhì)微粒的排列狀況不同，才引起單晶體在不同方向上物理性質(zhì)的不同。2．對晶體具有肯定熔點的說明給晶體加熱到肯定溫度時，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，晶體起先熔解，熔解時晶體汲取的熱量全部用來破壞規(guī)則的排列，溫度不發(fā)生改變。3．對同素異構(gòu)體的說明這是由于它們的物質(zhì)微粒能夠形成不同的晶體結(jié)構(gòu)，例如碳原子按不同的結(jié)構(gòu)排列可形成石墨和金剛石，二者在物理性質(zhì)上有很大不同。白磷和紅磷的化學(xué)成分相同，但白磷具有立方體結(jié)構(gòu)，而紅磷具有與石墨一樣的層狀結(jié)構(gòu)。4．多晶體的微觀結(jié)構(gòu)及性質(zhì)(1)多晶體是由很多雜亂無章地排列著的小晶體(晶粒)組成的。平常見到的各種金屬材料都是多晶體。把純鐵做成的樣品放在顯微鏡下視察，可以看到它是由許很多多晶粒組成的，晶粒有大有小，最小的只有10－5cm。(2)每個晶粒都是一個小單晶體，具有各向異性的物理性質(zhì)和規(guī)則的幾何形態(tài)，因為晶粒在多晶體里雜亂無章地排列著，所以多晶體沒有規(guī)則的幾何形態(tài)，也不顯示各向異性。它在不同方向的物理性質(zhì)是相同的，即各向同性。但還有確定的熔點。典|例|剖|析典例2(多選)下列說法正確的是(BC)A．固體可以分為晶體和非晶體兩類，晶體、非晶體是肯定的，是不行以相互轉(zhuǎn)化的B．由同種元素構(gòu)成的固體，可能會由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體C．自然石英表現(xiàn)為各向異性，是由于組成該物質(zhì)的微粒在空間有規(guī)則地排列著D．同種物質(zhì)在不同條件下所生成的晶體微粒的排列規(guī)律相同解析：固體可以分為晶體和非晶體兩類，晶體、非晶體是相對的，在肯定的條件下可以相互轉(zhuǎn)化，A錯誤；自然石英表現(xiàn)為各向異性，是由于組成該物質(zhì)的微粒在空間的排列是規(guī)則的，具有空間上的周期性，C正確；相同物質(zhì)在不同的條件下能夠生成不同的晶體，組成它們的微粒能夠依據(jù)不同的排列規(guī)律在空間分布，如金剛石與石墨，B正確，D錯誤對點訓(xùn)練?(多選)單晶體不同于非晶體，它具有自然規(guī)則的幾何外形，在不同方向上物理性質(zhì)不同，具有固定的熔點，下列說法可以用來說明單晶體的上述特性的是(ABD)A．組成單晶體的微粒在空間上按肯定的規(guī)律排成整齊的行列，構(gòu)成特定的空間點陣B．單晶體在不同方向上物理性質(zhì)不同，是由于空間點陣中不同方向上微粒數(shù)目不同，微粒間距離也不相同C．單晶體在不同方向上物理性質(zhì)不同，是由于空間點陣中不同方向上的微粒的性質(zhì)不同D．單晶體在熔化時汲取的熱量，全部用來瓦解單晶體的空間點陣，轉(zhuǎn)化為分子勢能，因此，單晶體在熔化過程中保持肯定的溫度不變，只有空間點陣完全被瓦解，單晶體完全變?yōu)橐后w后，接著加熱，溫度才會上升解析：單晶體內(nèi)部的微粒構(gòu)成特定的空間點陣是單晶體具有自然規(guī)則幾何外形的緣由。單晶體在物理性質(zhì)上的各向異性是由于空間點陣中不同方向上的微粒數(shù)目不同，微粒間距離也不相同。晶體熔點的存在是由于晶體在熔化時要汲取熱量用來瓦解空間點陣，增加分子勢能，熔化過程中分子熱運動的平均動能不變，即溫度不變，只有當(dāng)晶體全部轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w后接著加熱，溫度才會上升，分子熱運動的平均動能才會增加，單晶體也是如此。非晶體、單晶體和多晶體的區(qū)分與聯(lián)系案例下列說法中正確的是(A)A．常見的金屬材料都是多晶體B．只有非晶體才顯示各向同性C．凡是具有規(guī)則幾何形態(tài)的固體肯定是晶體D．多晶體肯定顯示各向異性解析：常見金屬材料都是多晶體，故選項A正確；具有規(guī)則幾何形態(tài)的固體不肯定是晶體，如有規(guī)則形態(tài)的蠟燭不是晶體，故選項C錯誤；多晶體和非晶體均顯示各向同性，故選項B、D錯誤。一、晶體和非晶體1．(多選)下列說法正確的是(AC)A．一個固體球，若沿各條直徑方向上的導(dǎo)電性能不同，則該球為單晶體B．一塊固體，若是各個方向?qū)嵝阅芟嗤?，則這個固體肯定是非晶體C．一塊固體，若有確定的熔點，則該固體必定為晶體D．黃金可以切割加工成各種形態(tài)，所以是非晶體解析：①只有單晶體才有各向異性；②多晶體和非晶體都具有各向同性；③只有晶體才有確定的熔點；④黃金是多晶體，切割后分子結(jié)構(gòu)不變，仍舊是多晶體。2．(2024·江西九江一中高二下期末)關(guān)于晶體和非晶體，下列說法正確的是(B)A．食鹽、玻璃、自然石英和金剛石都是晶體B．晶體的分子(或原子、離子)排列是有規(guī)則的C．單晶體有固定的熔點，多晶體和非晶體沒有固定的熔點D．單晶體和多晶體的物理性質(zhì)是各向異性的，非晶體是各向同性的解析：金剛石、食鹽和自然石英都是晶體，而玻璃是非晶體，故A錯誤；晶體的分子(或原子、離子)排列是有規(guī)則的，B正確；單晶體和多晶體有固定的熔點，非晶體沒有確定的熔化溫度，故C錯誤；單晶體具有各向異性，而多晶體不顯示各向異性，非晶體具有各向同性，故D錯誤。二、晶體的微觀結(jié)構(gòu)3．(多選)有關(guān)晶體的排列結(jié)構(gòu)，下列說法正確的是(BD)A．同種元素原子按不同規(guī)則排列有相同的物理性質(zhì)B．同種元素原子按不同規(guī)則排列有不同的物理性質(zhì)C．同種元素形成的晶體只有一種排列規(guī)則D．同種元素形成的晶體可能有不同的排列規(guī)則解析：同種元素形成的晶體可能有不同的排列規(guī)則。如金剛石和石墨、紅磷和白磷，由于它們按不同規(guī)則排列，確定了它們有不同的物理性質(zhì)。4．(多選)2010年諾貝爾物理學(xué)獎授予安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，他們通過透亮膠帶對石墨進行反復(fù)