2.4 固体（备课堂课件）-【上好课】2020-2021学年高二物理同步备课系列（新教材人教版选择性必修第三册）

物理选择性必修第三册 第二章 气体固体液体 第四节 固体 松香 1、知道固体可分为晶体和非晶体两大类，了解它们在物理性质上的差别。 2、知道晶体分子或离子按一定的空间点阵排列。知道晶体可分为单晶体和多晶体，通常说的晶体及性质是指单晶体，多晶体的性质与非晶体类似。 3、能用晶体的空间点阵说明其物理性质的各向异性。 学习目标 思维导图 知识点 晶体与非晶体 (1)常见的晶体和非晶体 ①常见的晶体：石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精、雪花。 说明：雪花是水蒸气凝华时形成的晶体，它们的形状虽然不同，但都是六角形的图案。食盐晶体总是立方体形，明矾晶体总是八面体形，石英晶体(俗称水晶)的中间是一个六棱柱，两端是六棱锥。如图所示。 1 新知探究 知识点 晶体与非晶体 1 新知探究 知识点 晶体与非晶体 ②常见的非晶体：玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶。 1 新知探究 知识点 晶体与非晶体 (2)单晶体与多晶体 ①单晶体：如果一个物体就是一个完整的晶体，这样的晶体叫做单晶体。例如：雪花、食盐小颗粒、单晶硅、单晶锗等。 ②多晶体：如果整个物体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体组成的，这样的物体叫做多晶体。其中的小晶体叫做晶粒。如：由许多食盐单晶体粘在一起而成大块的食盐，就是多晶体。其中的小晶体叫做晶粒。 1 新知探究 多晶体 a．多晶体没有规则的几何形状。 b．不显示各向异性(每一晶粒内部都是各向异性的)。 c．有确定的熔点。 名师指点 知识点 晶体与非晶体 (3)晶体和非晶体的差异 ①在外形上：单晶体具有规则的几何形状，多晶体和非晶体没有规则的几何形状。 1 新知探究 知识点 晶体与非晶体 ②在物理性质上，晶体的物理性质与方向有关(这种特性叫各向异性)，非晶体的物理性质在各个方向是相同的(这种特性叫各向同性)。云母导热性上表现出显著的各向异性，而有些晶体在导电性上表现出显著的各向异性，如方铝矿；有些晶体在光的折射上表现出显著的各向异性，如方解石。例如：将石蜡均匀涂在云母片上和玻璃板上，用烧红的钢针接触没有涂蜡的另一面。 1 新知探究 知识点 晶体与非晶体 现象：熔化了的石蜡在云母片上呈椭圆形，而在玻璃片上呈圆形。 结论：晶体云母在各个方向上的导热性能不同，而非晶体玻璃在各个方向上的导热性能相同。 1 新知探究 知识点 晶体与非晶体 (4)单晶体与多晶体的区别关键看有无规则的几何外形及是否为各向异性. 1 新知探究 晶体、非晶体辨析　 (1)晶体具有各向异性，并不是每种晶体在各种物理性质上都表现出各向异性。 (2)固体是否有确定的熔点，可作为区分晶体和非晶体的标志。 名师指点 总结　 名师指点 分类 宏观外形 物理性质 非晶体 没有天然规则的形状 ①没有固定的熔点； ②导电、导热、光学性质表现为各向同性 总结　 名师指点 晶体 单晶体 有天然规则的形状 ①有确定的熔点； ②导电、导热、光学性质表现为各向异性 多晶体 没有天然规则的形状 ①有确定的熔点； ②导电、导热、光学性质表现为各向同性 知识点 晶体与非晶体 例：下列关于晶体和非晶体的说法中正确的是(　　) A.所有的晶体都表现为各向异性 B.晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是 非晶体 C.大粒盐磨成细盐，就变成了非晶体 D.所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点 1 新知探究 知识点 晶体与非晶体 解析　只有单晶体才表现为各向异性，故A错； 单晶体有规则的几何形状，而多晶体无规则的几何形状，金属属于多晶体，故B错； 大粒盐磨成细盐，而细盐仍是形状规则的晶体，在放大镜下能清楚地观察到，故C错； 晶体和非晶体的一个重要区别就是晶体有确定的熔点，而非晶体无确定的熔点，故D对. 答案　D 1 新知探究 知识点 晶体的微观结构特点 (1)在各种晶体中，原子（或分子、离子）都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性。 (2)有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体，因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布。 (3)组成晶体的原子（或分子、离子）并不是静止不动的，它们在其平衡位置附近不停地做微小振动。 2 新知探究 对单晶体各向异性的解释 如图所示，这是在一个平面上单晶体物质微粒 的排列情况.从图上可以看出，在沿不同方向所 画的等长直线AB、AC、AD上物质微粒的数目不 同.直线AB上物质微粒较多，直线AD上较少，直线AC上更少.正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起单晶体在不同方向上物理性质的不同. 名师指导 对晶体具有一定熔点的解释 给晶体加热到一定温度时，一部分微粒有足够的动能克服微粒间的作用力，离开平衡位置，使规则的排列被破坏，晶体开始熔解，熔解时晶体吸收的热量全部用来破坏规则的排列，温度不发生变化. 名师指导 对多晶体特征的微观解释 晶粒在多晶体里杂乱无章地排列着，所以多晶体没有规则的几何形状，也不显示各向异性.它在不同方向的物理性质是相同的，即各向同性.多晶体和非晶体的主要区别是多晶体有确定的熔点，而非晶体没有. 名师指导 对非晶体特征的微观解释 在非晶体内部，物质微粒的排列是杂乱无章的，从统计的观点来看，在微粒非常多的情况下，沿不同方向的等长直线上，微粒的个数大致相等，也就是说，非晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本相同，所以非晶体在物理性质上表现为各向同性. 名师指导 晶体和非晶体间的转化 (1)一种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态存在，例如水晶。天然水晶是晶体，熔化后再凝结的水晶(石英玻璃)就是非晶体，即一种物质是晶体还是非晶体并不是绝对的。 (2)许多非晶体在一定的条件下可以转化为晶体。 (3)在冷却得足够快和冷却到足够低的温度时，几乎所有的材料都能成为非晶体。 名师指导 例：关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(　　) A.它们由不同的空间点阵构成 B.晶体内部的物质微粒是规则排列的，非晶体内部的物质微粒 在不停地运动着 C.晶体内部的微粒是静止的，而非晶体内部的物质微粒是不停 地运动着的 D.在物质内部的各个平面上，微粒数相等的是晶体，微粒数不 等的是非晶体 名师指导 解析　空间点阵是晶体的一个特殊结构，是晶体的一个特性，所以A是错误的； 不管是晶体还是非晶体，组成物质的微粒永远在做热运动，所以C是错误的； 非晶体没有规则的形状，也就没有层面的说法，即使是晶体，各个层面的微粒数也不见得相等，所以D也是错误的.故正确答案为B. 答案　B 名师指导 1.某一固体具有确定的熔点，那么它(　　) A.一定是晶体 B.一定是非晶体 C.一定是多晶体 D.不一定是非晶体 课堂训练 解析　无论是单晶体还是多晶体都有确定的熔点. 答案：A 课堂训练 2.某球形固体物质，其各向导热性能相同，则该物体(　　) A.一定是非晶体 B.可能具有确定的熔点 C.一定是单晶体，因为它有规则的几何外形 D. 一定不是单晶体，因为它具有各向同性的物理性质 课堂训练 解析　导热性能各向相同的物体可能是非晶体，也可能是多晶体，因此，A选项不正确； 多晶体具有确定的熔点，因此B选项正确； 物体外形是否规则不是判断是否是单晶体的依据，应该说，单晶体具有规则的几何外形是“天生”的，而多晶体和非晶体也可以有规则的几何外形，当然这只能是“后天”人为加工的，因此C选项错误； 单晶体也不一定各个物理特性都有各向异性，故D错. 答案　B 课堂训练 A．单晶体 B．多晶体 C．非晶体 D．普通金属 课堂训练 3.一块厚度和密度都均匀分布的长方体被测样品，长AB是宽AD的两倍，如图所示。如果用多用电表的欧姆挡沿两个对称轴O1O1′和O2O2′方向测量，结果阻值均为R，则这块样品可能是（　　） 解析　 答案　A 课堂训练 沿O1O1′和O2O2′两对称轴测长方体电阻，所得阻值相等，正说明该物质沿O1O1′和O2O2′方向电阻率（即导电性能）不同，即表现出各向异性的物理性质，即这块样品可能是单晶体。 4.下列说法错误的是（　　） A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体 B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质 C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 D．在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体 课堂训练 解析　A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒还是晶体，A错误，符合题意；B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上各向异性，具有不同的光学性质，B正确，不符合题意； C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，例如石墨和金刚石，C正确，不符合题意； D．在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体，例如天然石英是晶体，熔融的石英后却是非晶体；把晶体硫加热熔化，到入冷水中，会变成柔软的非晶体硫，再经一些时间又会转变成晶体硫，D正确，不符合题意。故选A。答案　A 课堂训练 1.(晶体和非晶体)(2020·盐城市伍佑中学高二月考)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是 A.可以根据各向同性或各向异性来鉴别晶体和非晶体 B.一块均匀薄片，沿各个方向对它施加拉力，发现其强度一样，则此薄 片一定是非晶体 C.一个固体球，如果沿其各条直径方向的导电性能不同，则该球一定是 单晶体 D.一块晶体，若其各个方向的导热性能相同，则一定是单晶体 随堂演练 1 2 3 4 √ 解析　物理性质表现为各向同性的可以是多晶体，也可以是非晶体，故不能根据各向异性或各向同性来鉴别晶体和非晶体，故A错误； 沿各个方向对一块均匀薄片施加拉力，发现其强度一样，表现出各向同性，可能是非晶体，也可能是多晶体，故B错误； 一个固体球，如果沿其各条直径方向的导电性能不同，即具有各向异性，则该球一定是单晶体，故C正确； 一块晶体，若其各个方向的导热性能相同，表现出各向同性，可能是多晶体，故D错误. 1 2 3 4 2.(晶体和非晶体)(2019·福建师范大学第二附属中学高二下期末)甲、乙两种薄片的表面分别涂有薄薄的一层石蜡，然后用烧热钢针的针尖分别接触这两种薄片石蜡涂层的背面，接触点周围熔化了的石蜡分别形成如图6所示形状，对这两种薄片，下列说法中正确的是 1 2 3 4 A.甲的熔点一定高于乙的熔点 B.甲一定是晶体 C.乙一定是晶体 D.乙一定是非晶体 √ 图6 解析　单晶体是各向异性的，熔化了的石蜡形成椭圆形，非晶体和多晶体是各向同性的，则熔化了的石蜡形成圆形，故B正确. 1 2 3 4 3.(晶体的微观结构)(多选)下列说法正确的是 A.将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体 B.固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光 学性质 C.由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同 的晶体 D.在合适的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转 化为晶体 1 2 3 4 √ √ √ 1 2 3 4 解析　晶体有确定的熔点，并不会因为颗粒的大小而改变，即使敲碎为小颗粒，仍旧是晶体，选项A错误； 固体分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上光学性质不同，表现出各向异性，选项B正确； 同种元素构成的固体可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶体，如金刚石和石墨，选项C正确； 晶体的分子排列结构如果遭到破坏就可能形成非晶体，某些非晶体在合适的条件下也可以转化为晶体，选项D正确. 1 2 3 4.(晶体的微观结构)(多选)下列说法正确的是 A.晶体具有天然规则的几何形状，是因为物质微粒是规则排列的 B.有的物质能够生成种类不同的几种晶体，因为它们的物质微粒能够形 成不同的空间结构 C.凡具有各向同性的物质一定是非晶体 D.晶体的各向异性是由晶体内部结构决定的 4 √ √ √ 1 2 3 4 解析　晶体的外形、物理性质都是由晶体的微观结构决定的，A、B、D正确； 具有各向同性的物质不一定是非晶体，多晶体也具有这样的性质，C错误. 考点一　晶体和非晶体 基础对点练 课时对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1.(多选)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是 A.金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体 B.晶体的分子(或原子、离子)排列是有规则的 C.单晶体和多晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔化温度 D.单晶体和多晶体的物理性质表现为各向异性，非晶体表现为各向同性 √ √ 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析　金刚石、食盐和水晶是晶体，玻璃是非晶体，A错误； 晶体的分子(或原子、离子)排列是有规则的，B正确； 晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔化温度，C正确； 单晶体的物理性质表现为各向异性，而多晶体表现为各向同性，D错误. 12 2.(2019·重庆市第一中学高二下期中)辨别物质是晶体还是非晶体，比较可靠的方法是 A.从外形来判断 B.从各向异性或各向同性来判断 C.从导电性能来判断 D.从是否具有确定的熔点来判断 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 12 解析　单晶体有规则的几何外形，多晶体和非晶体没有规则的几何外形，所以从外形不能区分晶体与非晶体，A错误； 单晶体具有各向异性，多晶体和非晶体具有各向同性，B错误； 从导电性能无法辨别是晶体还是非晶体，C错误； 不管是单晶体还是多晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔化温度，D正确. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3.(多选)如图1是两种不同物质的熔化曲线，根据曲线判断下列说法正确的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A.a对应的是晶体 B.b对应的是晶体 C.a对应的是非晶体 D.b对应的是非晶体 √ √ 图1 解析　晶体在熔化过程中不断吸热，但温度(熔点对应的温度)却保持不变，而非晶体没有确定的熔化温度，因此题图a对应的是晶体，题图b对应的是非晶体. 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 考点二　晶体的微观结构 4.石墨和金刚石性质有很大差异，是由于 A.石墨是各向异性的，而金刚石是各向同性的 B.它们的化学成分不同 C.它们都是各向同性的 D.组成它们的物质微粒按不同的规则排列 √ 解析　物质的物理性质由物质微粒的微观结构决定，故D选项正确. 12 5.(多选)有关晶体的微观结构，下列说法正确的有 A.同种元素的原子按不同结构排列有相同的物理性质 B.同种元素的原子按不同结构排列有不同的物理性质 C.同种元素形成晶体只能有一种排列规律 D.同种元素形成晶体可能有不同的排列规律 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ √ 解析　同种元素的原子可以按不同结构排列，形成不同的物质，不同物质的物理性质不同，如同是由碳元素组成的石墨和金刚石的密度、机械强度、导热性能、导电性能和光学性质等都有很大差别，所以B、D正确，A、C错误. 12 6.晶体内部的分子有序排列为如图2所示的空间点阵(图中的小黑点表示晶体分子)，图中AB、AC、AD为等长的三条线段.下列说法正确的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A.A处的晶体分子可以沿三条线方向发生定向移动 B.三条线段上晶体分子的数目相同，表明晶体的 物理性质是各向同性的 C.三条线段上晶体分子的数目不同，表明晶体的 物理性质是各向异性的 D.以上说法均不正确 √ 图2 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析　晶体中的分子只在平衡位置附近振动，不会沿三条线方向发生定向移动，故A错误； 三条线段上晶体分子的数目不同，表明晶体的物理性质是各向异性的，故B、D错误，C正确. 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 7.(多选)(2019·南京一中期中)对下列几种固体物质的认识，正确的有 A.食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体 B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形， 说明蜂蜡是晶体 C.天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则 D.石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构 不同 √ √ 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析　若物体是晶体，则熔化过程中，温度保持不变，A项正确； 烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形是晶体各向异性的表现，说明云母片是晶体，B项错误； 天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列规则，C项错误； 由于石墨和金刚石的物质微粒排列结构不同，导致了它们的物理性质不同，D项正确. 12 8.一块厚度和密度都均匀分布的长方体被测样品，长AB是宽AD的两倍，如图3所示.如果用多用电表的欧姆挡沿两个对称轴O1O1′和O2O2′方向测量，结果阻值均为R，则这块样品可能是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 能力综合练 A.单晶体 B.多晶体 C.非晶体 D.普通金属 图3 √ 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析　用多用电表的欧姆挡沿两个对称轴O1O1′、O2O2′方向测量结果均相同，说明该样品沿O1O1′和O2O2′方向电阻率(即导电性能)不同，即物理性质表现为各向异性，A正确，B、C错误. 如果是普通金属，可以分析出沿O1O1′方向电阻比较大，D错误. 12 9.有一块长方形的铜条，有关它的三种说法：①这是一块单晶体，因为它有规则的几何形状；②这是一块多晶体，因为它内部的分子排列是不规则的；③这是一块非晶体，因为它的物理性质表现为各向同性.这三种说法中 A.①②是错的 B.②③是错的 C.①③是错的 D.都是错的 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 解析　铜条虽具有规则的几何形状，但它是多晶体，它的内部分子排列是规则的，但构成多晶体的单晶体颗粒的排列是不规则的，所以D正确. 12 10.(多选)国家游泳中心——水立方，像一个蓝色透明的“冰块”，透过它，游泳中心内部设施尽收眼底.这种独特的感觉来源于建筑外墙采用了一种叫ETFE(四氟乙烯和乙烯的共聚体)的膜材料，这种膜材料属于非晶体，那么它具有的特性是 A.在物理性质上具有各向同性 B.在物理性质上具有各向异性 C.具有一定的熔点 D.可以做成规则形状的物体 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析　非晶体没有一定的熔化温度，在物理性质上表现为各向同性，可以人工加工成规则形状的物体，故A、D正确. √ √ 12 11.(2020·山东省高二期中)下列说法正确的是 A.晶体的物理性质都具有各向异性 B.因为石英是晶体，所以用石英制成的玻璃也是晶体 C.晶体熔化过程中分子平均动能不变，因此其内能不变 D.云母片导热性能各向异性，是由于该物质的微粒在空间按一定的规则 排列 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析　晶体包括单晶体和多晶体，其中多晶体具有各向同性，故A错误； 玻璃为非晶体，故B错误； 晶体熔化过程中温度保持不变，因此分子平均动能不变，但仍在吸热，所以其内能在增大，故C错误； 由于云母片的微粒在空间按照一定的规则排列，故其导热性能各向异性，故D正确. 12 12.利用扫描隧道显微镜(STM)可以得到物质表面原子排列的图像，从而可以研究物质的构成规律.如图4所示的照片是一些晶体材料表面的STM图像，通过观察、比较，可以看到这些材料都是由原子在空间排列而构成的，具有一定的结构特征.则构成这些材料的原子在物质表面排列的共同特点是： 图4 (1)___________________________________________________________________； (2)________________________________. 在确定方向上原子有规律地排列，在不同方向上原子的排列规律一般不同 原子排列具有一定的对称性 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析　从题图中可以看出，这几种材料的原子排列均有一定的规则，因此是晶体，具有晶体的特点. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 $