高中 物理 必修第三冊 2 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01必備知識素養(yǎng)奠基02關(guān)鍵能力素養(yǎng)形成03分層演練素養(yǎng)達標[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(jié)構(gòu)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(gòu)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(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)微粒是不停地運動著的。(

)√×1．(晶體和非晶體)(多選)關(guān)于晶體和非晶體，下列說法正確的是(

)A．單晶體具有各向異性B．多晶體具有各向異性C．非晶體的各種物理性質(zhì)，在各個方向上都是相同的D．晶體的各種物理性質(zhì)，在各個方向上都是不同的√√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(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(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(jié)構(gòu))(多選)關(guān)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(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，非晶體則沒有，例如很多同學認為玻璃應(yīng)是多晶體，但實驗證明玻璃沒有一定的熔點，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試單晶體的物理性質(zhì)時，測試結(jié)果不同。②通常所說的物理性質(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(shù)“冰狀雪”的國家封鎖，成功制造出適應(yīng)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(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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(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(dǎo)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(guān)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(jié)構(gòu)【問題導(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，但它們在硬度上差別很大，這說明什么問題？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，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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(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，都是由無數(shù)原子嚴謹而有序地組成的；關(guān)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(zhuǎn)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(dǎo)熱或?qū)щ娦阅芟嗤夭煌较虻墓鈱W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(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(dǎo)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。【例4】(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(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]

“嫦娥五號”探測器勝利完成月球采樣任務(wù)并返回地球。探測器上裝有用石英制成的傳感器，其受壓時表面會產(chǎn)生大小相等、符號相反的電荷“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(

)A．沒有確定的熔點B．具有各向同性的壓電效應(yīng)C．沒有確定的幾何形狀D．是單晶體√解析：晶體有確定的熔點，非晶體沒有確定的熔點，石英是單晶體，有確定的熔點，有確定的幾何形狀，A、C錯誤，D正確；石英晶體沿垂直于x軸晶面上的壓電效應(yīng)最顯著，其他方向不明顯，故具有各向異性的壓電效應(yīng)，B錯誤。[針對訓練3]

(多選)下列關(guān)于晶體空間點陣的說