2021高中物理 第三章 固體和液體 1 晶體和非晶體學(xué)案 教科版

1、2021 最新高中物理 第三章 固體和液體 1 晶體和非晶體學(xué)案 教科版2021 最新高中物理第三章固體和液體 1 晶體和非晶體學(xué)案教科版1.結(jié)晶和非結(jié)晶學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道固體分為晶體和非晶體兩大類，知道晶體和非晶體在外形上和物理 性質(zhì)上的區(qū)別.2.知道晶體分為單晶體和多晶體.3.了解晶體的微觀結(jié)構(gòu)和固體性質(zhì)的微觀 解釋一、 晶態(tài)和非晶態(tài)1固體可以分為晶體和非晶體兩類晶體又可以分為單晶體與多晶體2.鉆石、鹽、石英、云母、明礬、硫酸銅、味精和蔗糖是晶體，而玻璃、松香、瀝青、 橡膠和蜂蠟是無(wú)定形的。3.晶體和非晶的區(qū)別分類宏觀外形沒(méi)有(填“有”或“沒(méi)有”)天然規(guī)則的幾何形狀物理性質(zhì)沒(méi)有(填 “有”或

2、“沒(méi)有”)確定的熔點(diǎn)；導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性(填“異性”或 “同性”)有(填“有”或“沒(méi)有”)確定的熔點(diǎn)；導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學(xué)等某些物理性質(zhì) 表現(xiàn)為各向異性 (填“異性”或“同性”)有 (填“有”或“沒(méi)有”)確定的熔點(diǎn)；導(dǎo)電、 導(dǎo)熱、光學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性(填“異性”或“同性”)非晶體單晶體晶體多晶體有(填 “有”或“沒(méi)有”)天然規(guī)則的幾何形狀沒(méi)有(填“有”或“沒(méi)有”)天然規(guī)則的幾何形狀 二、晶體的微觀結(jié)構(gòu)和固體性質(zhì)的微觀解釋 1晶體的微觀結(jié)構(gòu)晶體中的顆粒呈規(guī)則、周期性排列，稱為晶格結(jié)構(gòu)，影響晶體的許多特性。2.固體性 質(zhì)的微觀解釋(1)構(gòu)成固體的微粒排列緊密，絕大多數(shù)粒子只能在各自平

3、衡位置附近做小范圍的無(wú) 規(guī)則振動(dòng)，所以固體具有固定的形狀和體積（2） 同一物質(zhì)的顆粒由于排列結(jié)構(gòu)不同，可以形成不同的晶體結(jié)構(gòu)，從而表現(xiàn)出不 同的物理性質(zhì)1判斷下列說(shuō)法的正誤一(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()(4)同一種物質(zhì)只能形成一種 晶體()（5） 在一定條件下，一些非晶體可以轉(zhuǎn)變成晶體。()2某球形固體物質(zhì)，其各向?qū)嵝阅懿幌嗤?，則該物體一定是_答案晶體 一、 晶態(tài)和非晶態(tài)導(dǎo)學(xué)探究(1)如圖 1 甲所示是日常生活中常見(jiàn)的幾種晶體，圖乙是生活中常見(jiàn)的幾 種非晶體，請(qǐng)?jiān)趫D片基礎(chǔ)上思考以下問(wèn)題：指

4、甲乙圖 1 晶態(tài)和非晶態(tài)在外觀上有什么區(qū)別？ 沒(méi)有規(guī)則幾何形狀的固體必然是無(wú)定形的 嗎？(2)在云母片和玻璃片上分別涂上一層很薄的石蠟，然后用燒熱的鋼針去接觸云母片 及玻璃片的另一面，石蠟熔化，如圖 2 所示，那么你看到的現(xiàn)象及得出的結(jié)論是什么？圖 2答案(1)單晶體有規(guī)則的幾何外形，多晶體和非晶體無(wú)規(guī)則的幾何外形 不。因?yàn)槎嗑w是許多單晶的無(wú)序組合，所以多晶體沒(méi)有明確的幾何形狀(2)玻璃片上石蠟的熔化區(qū)呈圓形，說(shuō)明玻璃片沿各個(gè)方向的導(dǎo)熱性能相同云母片 上石蠟的熔化區(qū)呈橢圓形，說(shuō)明云母片沿各個(gè)方向的導(dǎo)熱性能不相同二知識(shí)深化1.晶體和非晶、單晶和多晶的判斷方法(1)區(qū)分晶體與非晶體的方法：看其有

5、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)分單晶和多晶的方法：看它是否具有各向異性。單晶呈現(xiàn)各向異性，而多晶 呈現(xiàn)各向同性。2.各向異性性能在物理性質(zhì)上，單晶體具有各向異性，而非晶體及多晶體則是各向同性的通常所說(shuō) 的物理性質(zhì)包括彈性、硬度、導(dǎo)熱性能、導(dǎo)電性能、光的折射性能等單晶的各向異性是指單晶的物理性質(zhì)在不同方向上是不同的，即在不同方向上測(cè)試單 晶的物理性質(zhì)時(shí)，測(cè)量結(jié)果是不同的例 1 下列關(guān)于晶體和非晶體的說(shuō)法，正確的是()a所有的晶體都表現(xiàn)為各向異性b、 晶體必須有規(guī)則的幾何形狀，而形狀不規(guī)則的金屬必須是非晶

6、態(tài)的。C.大的鹽顆 粒被磨成細(xì)鹽，變成無(wú)定形d所有的晶體都有確定的熔點(diǎn)，而非晶體沒(méi)有確定的熔點(diǎn)答案 d分析了只有單晶是各向異性的，所以 a 是錯(cuò)誤的；單晶有規(guī)則的幾何形狀，而多晶體 有不規(guī)則的幾何形狀。普通金屬屬于多晶體，所以 B 是錯(cuò)誤的；大的鹽顆粒被磨成細(xì)鹽， 細(xì)鹽仍然是規(guī)則形狀的晶體，所以 C 是錯(cuò)誤的；晶體和非晶體的一個(gè)重要區(qū)別是，晶體有 一個(gè)確定的熔點(diǎn)，但非晶體沒(méi)有確定的熔點(diǎn)，所以 D 是正確的例 2 在甲、乙、丙三種固體薄片上涂上蠟，用燒熱的針接觸其背面一點(diǎn)，蠟熔化的范 圍如圖 3(a)所示，而甲、乙、丙三種固體在熔化過(guò)程中溫度隨加熱時(shí)間變化的關(guān)系如圖(b) 所示，則()圖 3a甲

7、、乙是非晶體，丙是晶體 b甲、丙是晶體，乙是非晶體 c甲、丙是非晶體， 乙是晶體三d甲是非晶體，乙是多晶體，丙是單晶體答案 b從圖（a）可知，a 和 B 的導(dǎo)熱系數(shù)是各向同性的，C 的導(dǎo)熱系數(shù)是各向異性的；根據(jù) 圖（b），a 和 C 有固定的熔點(diǎn)，而 b 沒(méi)有固定的熔點(diǎn)。因此，a 和 C 是晶體，B 是無(wú)定形 的判斷晶體與非晶體的關(guān)鍵是看有無(wú)確定的熔點(diǎn).單晶和多晶之間的差異取決于是否有規(guī)則的幾何形狀，以及它是否各向異性 2、晶體 微觀結(jié)構(gòu)和固體性質(zhì)的微觀解釋導(dǎo)學(xué)探究(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

8、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，但它們的硬度差別很大。這是什么意思？ （3） 為什么固體有一定的體積和形狀？為什么晶體表現(xiàn)出各向異性？答（1）它們的微 觀結(jié)構(gòu)不同(2)金剛石是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，原子間的作用力很強(qiáng)，所以金剛石的硬度大石墨是層狀結(jié) 構(gòu)，原子間的作用力較弱，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（3） 構(gòu)成固體（晶體或非晶）的粒子排列非常緊密，粒子之間的吸引力非常大。大 多數(shù)粒子只在其平衡位置附近的小范圍內(nèi)不規(guī)則振動(dòng)，因此固體具有固定的形狀和體積。 顆粒在晶體不同方向上的排列是不同的，因此晶體在不同方向上會(huì)表現(xiàn)出不同

9、的物理性質(zhì)， 即各向異性。知識(shí)的深化1單晶體、多晶體及非晶體的異同分類微觀結(jié)構(gòu)組成晶體的物質(zhì)微粒單晶體晶體(原 子、分子、離子)在空間按一定規(guī)則排列空間點(diǎn)陣多晶體由無(wú)數(shù)的晶體微粒(小晶粒) 無(wú)規(guī)則排列組成無(wú)天然、規(guī)則的幾何外形各向同性幾何形狀天然、有規(guī)則某些物理性質(zhì)各 向異性有確定的熔點(diǎn)宏觀表現(xiàn)外形物理性質(zhì)非晶體內(nèi)部材料顆粒排列不規(guī)則，沒(méi)有明確的熔點(diǎn) 42.對(duì)晶體的微觀解釋（1） 單晶各向異性的解釋圖 4 顯示了單晶材料顆粒在平面上的排列。沿不同方向繪 制的等長(zhǎng)線 AB、AC 和 ad 上的材料顆粒數(shù)量不同。AB 線上的物質(zhì)顆粒較多，AD 線上的物 質(zhì)顆粒較少，AC 線上的物質(zhì)顆粒較少。由于物

10、質(zhì)顆粒在不同方向的排列不同，不同方向單 晶的物理性質(zhì)也不同圖 4（2） 晶體熔點(diǎn)確定的解釋給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3.有些物質(zhì)有幾種晶體，因?yàn)樗鼈兊奈镔|(zhì)顆?？梢孕纬刹煌木w結(jié)構(gòu)。例如，按照 不同結(jié)構(gòu)排列的碳原子可以形成石墨和金剛石，這兩種材料的物理性質(zhì)截然不同特別提醒多晶體是由許多雜亂無(wú)章地排列著的小晶體(晶粒)組成，每個(gè)小晶粒都是一 個(gè)小單晶體，具有各向異性的物理性質(zhì)和規(guī)則的幾何外形，由于晶粒在多晶體內(nèi)雜亂無(wú)章 地排列著，所以多晶體沒(méi)有規(guī)則的幾何形狀，也不顯示各向異性例 3(多選)下列說(shuō)法正 確的是()a、 晶體具有自然規(guī)則的幾何形狀，因?yàn)椴牧项w粒排列規(guī)則b有的物質(zhì)能夠生成種類不同的幾種晶體，因?yàn)樗鼈兊奈镔|(zhì)微粒能夠形成不同的空 間結(jié)構(gòu) c凡具有各向同性的物質(zhì)一定是非晶體 d晶體的各向異性是由晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)決 定的答案 abd分析晶體的形狀和物理性質(zhì)由晶體的微觀結(jié)構(gòu)決定，a、B 和 D 是正確的；各向同性材 料不一定是無(wú)定形的，多晶體也有這樣的性質(zhì)，C