人教版(新教材)高中物理選擇性必修3學(xué)案：2 4 固體

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊(cè)PAGEPAGE1第4節(jié)固體〖學(xué)習(xí)目標(biāo)要求〗1.知道什么是晶體和非晶體、單晶體和多晶體；能從微觀結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)、區(qū)分單晶體、多晶體和非晶體。2.知道晶體和非晶體在外形上和物理性質(zhì)上的區(qū)別；了解晶體的微觀結(jié)構(gòu)。3.了解晶體的各向異性在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。一、晶體和非晶體1.固體的分類(1)晶體：如石英、云母、明礬、食鹽、硫酸銅、蔗糖、味精等。(2)非晶體：如玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠等。2.晶體和非晶體的比較(1)單晶體有天然規(guī)則的幾何形狀，非晶體沒(méi)有天然規(guī)則的幾何形狀。(2)晶體有確定的熔點(diǎn)，非晶體沒(méi)有確定的熔點(diǎn)；某些單晶體的物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性，非晶體沿各個(gè)方向的物理性質(zhì)都是一樣的，表現(xiàn)為各向同性。3.多晶體一些固體，由許多小的晶粒(單晶體)組成，這些小的單晶體的取向雜亂無(wú)章，把它稱為多晶體，它沒(méi)有確定的幾何外形，也不顯示各向異性，僅保留了在一定壓強(qiáng)下具有確定熔點(diǎn)的特征?！寂幸慌小?1)所有晶體都具有天然、規(guī)則的幾何外形。(×)(2)沒(méi)有固定熔點(diǎn)的固體一定是非晶體。(√)(3)物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性的一定是非晶體。(×)二、晶體的微觀結(jié)構(gòu)1.組成晶體的原子(或分子、離子)，按照一定的規(guī)則排列，具有空間上的周期性。2.微觀結(jié)構(gòu)的不同，造成晶體與非晶體形狀和物理性質(zhì)的不同。3.在不同條件下，同種物質(zhì)的微粒按照不同規(guī)則在空間排列，可以生成不同的晶體，例如石墨和金剛石。有些晶體在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為非晶體，例如天然石英熔化后再凝固成石英玻璃?！寂幸慌小?1)同一種物質(zhì)只能形成一種晶體。(×)(2)有些非晶體在一定條件 下可以轉(zhuǎn)化為晶體。(√)(3)金剛石是晶體，石墨是非晶體。(×)探究1晶體和非晶體的理解1.單晶體、多晶體及非晶體的異同比較分類微觀結(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。〖例1〗(2021·陜西西安中學(xué)高二期末)下列物質(zhì)是晶體還是非晶體的判斷正確的是()A.因?yàn)槭⑹蔷w，所以由石英制成的玻璃也是晶體B.食鹽熔化過(guò)程中，溫度保持不變，說(shuō)明食鹽是晶體C.蔗糖受潮后粘在一起，沒(méi)有確定的幾何形狀，所以它是非晶體D.用燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說(shuō)明蜂蠟是晶體〖答案〗B〖解析〗因石英有規(guī)則的幾何外形，且各向異性是晶體，而玻璃沒(méi)有確定的熔點(diǎn)，為非晶體，故A錯(cuò)誤；晶體的特點(diǎn)是在熔化過(guò)程中溫度保持不變，有固定的熔點(diǎn)，食鹽熔化過(guò)程中，溫度保持不變，說(shuō)明食鹽是晶體，故B正確；蔗糖受潮后粘在一起，沒(méi)有確定的幾何形狀，但是用放大鏡看，仍可發(fā)現(xiàn)組成糖塊的一個(gè)個(gè)晶粒，所以它是晶體中的多晶體，故C錯(cuò)誤；燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說(shuō)明云母片是晶體，故D錯(cuò)誤?！祭?〗(2021·福建廈門外國(guó)語(yǔ)學(xué)校開(kāi)學(xué)考)如圖所示，是根據(jù)實(shí)驗(yàn)繪成的溫度—時(shí)間圖像。下列分析中正確的是()A.該物質(zhì)是非晶體，其熔點(diǎn)為80℃B.在16分鐘時(shí)，物質(zhì)處于凝固過(guò)程C.在12分鐘時(shí)，物質(zhì)已完全是固態(tài)D.物質(zhì)只在8～18分鐘時(shí)，向外放熱〖答案〗B〖解析〗根據(jù)溫度—時(shí)間圖像可以看出隨時(shí)間的增加有降低的趨勢(shì)，可得該物質(zhì)為凝固過(guò)程，而圖像中降低過(guò)程中有一段溫度不變，可得該物質(zhì)是晶體，故A錯(cuò)誤；在16分鐘時(shí)，物質(zhì)溫度不變，故物質(zhì)處于凝固過(guò)程，故B正確；在12分鐘時(shí)，物質(zhì)處于凝固過(guò)程，此時(shí)物質(zhì)狀態(tài)為固態(tài)和液態(tài)共存，故C錯(cuò)誤；晶體在整個(gè)降溫過(guò)程中都向外放熱，不只是在8～18分鐘時(shí)向外放熱，故D錯(cuò)誤?！坚槍?duì)訓(xùn)練1〗(2021·唐山市十一中開(kāi)學(xué)考)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，多晶體和非晶體一樣沒(méi)有規(guī)則的外形，所以不能區(qū)分，故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B錯(cuò)誤；單晶體中載流子遭受散射的幾率小，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C錯(cuò)誤；晶體不管是單晶體還是多晶體都有確定的熔點(diǎn)，而非晶體沒(méi)有確定的熔點(diǎn)，所以能區(qū)分，故D正確。探究2晶體的微觀結(jié)構(gòu)晶體的微觀結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)(1)組成晶體的微粒(分子、原子或離子)，依照一定的規(guī)則在空間中整齊地排列。(2)晶體中微粒的相互作用很強(qiáng)，微粒的熱運(yùn)動(dòng)不足以使它們克服相互作用而遠(yuǎn)離。(3)微粒的熱運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為在平衡位置附近不停地做微小的振動(dòng)。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，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?！祭?〗(多選)有關(guān)晶體的微觀結(jié)構(gòu)，下列說(shuō)法中正確的有()A.同種元素的原子按不同結(jié)構(gòu)排列有相同的物理性質(zhì)B.同種元素的原子按不同結(jié)構(gòu)排列有不同的物理性質(zhì)C.同種元素形成晶體只能有一種排列規(guī)律D.同種元素形成晶體可能有不同的排列規(guī)律〖答案〗BD〖解析〗同種元素的原子可以按不同結(jié)構(gòu)排列，形成不同的物質(zhì)，不同物質(zhì)的物理性質(zhì)不同，例如：由碳元素組成的石墨和金剛石的密度、機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)熱性能、導(dǎo)電性能和光學(xué)性質(zhì)等都有很大差別，所以B、D正確，A、C錯(cuò)誤?！坚槍?duì)訓(xùn)練2〗(2021·江蘇南通市高二期末)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，石英是單晶體，其受壓時(shí)表面會(huì)產(chǎn)生大小相等、符號(hào)相反的電荷。石英晶體()A.沒(méi)有確定的熔點(diǎn) B.具有各向同性的性質(zhì)C.沒(méi)有確定的幾何形狀 D.能夠把力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量〖答案〗D〖解析〗晶體有確定的熔點(diǎn)，所以A錯(cuò)誤；單晶體具有各向異性，所以B錯(cuò)誤；單晶體有確定的幾何形狀，所以C錯(cuò)誤；石英晶體能夠把力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，所以D正確?！坚槍?duì)訓(xùn)練3〗(多選)大自然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，下列說(shuō)法正確的是()A.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.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〗單晶體沿不同方向的導(dǎo)熱或?qū)щ娦阅懿幌嗤夭煌较虻墓鈱W(xué)性質(zhì)不一定相同，故A錯(cuò)誤；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，故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成晶體的微粒能夠按照不同規(guī)則在空間分布，故C正確；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，故D正確。1.(晶體和非晶體的理解)(2021·江蘇響水中學(xué)高二期末)關(guān)于晶體和非晶體，下列說(shuō)法中正確的是()A.凡是晶體，都具有確定的幾何外形B.晶體有確定的熔點(diǎn)，非晶體沒(méi)有確定的熔點(diǎn)C.晶體內(nèi)部的物質(zhì)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D.晶體都有各向異性，非晶體是各向同性〖答案〗B〖解析〗多晶體，沒(méi)有確定的幾何外形，所以A錯(cuò)誤；晶體有確定的熔點(diǎn)，非晶體沒(méi)有確定的熔點(diǎn)，所以B正確；晶體內(nèi)部、非晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒都是不停地運(yùn)動(dòng)著的，所以C錯(cuò)誤；單晶體具有各向異性，多晶體與非晶體都具有各向同性，所以D錯(cuò)誤。2.(晶體和非晶體的理解)(2021·湖北宜昌市高二月考)隨著科技的發(fā)展國(guó)家對(duì)晶體材料的研究越來(lái)越深入，尤其是對(duì)稀土晶體的研究，已經(jīng)走在世界的前列。關(guān)于晶體和非晶體，下列說(shuō)法正確的是()A.晶體都有規(guī)則的幾何外形，非晶體則沒(méi)有規(guī)則的幾何外形B.同種物質(zhì)不可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〖答案〗C〖解析〗多晶體和非晶體都沒(méi)有規(guī)則的幾何外形，故A錯(cuò)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)，故B錯(cuò)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，故C正確，D錯(cuò)誤。3.(晶體的微觀結(jié)構(gòu))晶體內(nèi)部的分子有序排列為如圖所示的空間點(diǎn)陣(圖中的小黑點(diǎn)表示晶體分子)，圖中AB、AC、AD為等長(zhǎng)的三條線段。下列說(shuō)法中正確的是()A.A處的晶體分子可以沿三條線段發(fā)生定向移動(dòng)B.三條線段上，晶體分子的數(shù)目相同，表明晶體的物理性質(zhì)是各向同性的C.三條線段上，晶體分子的數(shù)目不同，表明晶體的物理性質(zhì)是各向異性的D.以上說(shuō)法均不正確〖答案〗C〖解析〗晶體中的分子只在平衡位置附近振動(dòng)，不會(huì)沿三條線段發(fā)生定向移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；三條線段上晶體分子的數(shù)目不同，表明晶體的物理性質(zhì)是各向異性的，故B、D錯(cuò)誤，C正確。4.(晶體的微觀結(jié)構(gòu))(多選)(2021·江蘇鎮(zhèn)江中學(xué)高二月考)下列說(shuō)法正確的是()A.將一塊晶體敲碎后，得到的小顆粒是非晶體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.由同種元素構(gòu)成的固體，可能會(huì)由于原子的排列