2.4 （导学案）固体-2021-2022学年高二物理备课优选课件+导学案（人教版2019选择性必修第三册）

第4节　固体 【知识梳理与方法突破】 一、晶体和非晶体 1．单晶体的特征 (1)具有天然的规则外形，这种规则的外形不是人工造成的。 (2)物理性质各向异性，这是单晶体区别于非晶体和多晶体最重要的特性，是判断单晶体最主要的依据。 (3)具有确定的熔点，单晶体在这一点上和多晶体没有区别。从宏观上区分晶体和非晶体的重要依据是看有无确定的熔点。 2．多晶体和非晶体 (1)多晶体虽无天然规则的几何形状，物理性质各向同性，但组成多晶体的晶粒都有规则的几何形状，每一个晶粒都具有单晶体的特征和物理性质，这是多晶体和非晶体在内部结构上的区别。 (2)多晶体与非晶体在宏观上的区别在于多晶体具有确定的熔点，非晶体则没有，例如很多同学认为玻璃应是多晶体，但实验证明玻璃没有确定的熔点，故应是非晶体。 3．正确理解单晶体的各向异性 (1)在物理性质上，单晶体具有各向异性，而非晶体则是各向同性的。 ①单晶体的各向异性是指单晶体在不同方向上的物理性质不同，也就是沿不同方向去测试单晶体的物理性质时，测试结果不同。 ②通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、磁性等。 (2) 单晶体具有各向异性，并不是说每一种单晶体都能在各种物理性质上表现出各向异性。 【例1】随着科技的发展，国家对晶体材料的研究也越来越深入，尤其是对稀士晶体的研究，已经走在世界的前列。关于晶体和非晶体，下列说法正确的是（　　） A．晶体都有规则的几何外形，非晶体则没有规则的几何外形 B．同种物质不可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现 C．单晶体具有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点 D．多晶体是由单晶体组合而成的，但单晶体表现为各向异性，多晶体表现为各向同性 【答案】D 【详解】A．单晶体有规则的几何外形，多晶体和非晶体则没有规则的几何外形，故A错误； B．同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，如煤炭与金刚石，故B错误； C．单晶体和多晶体都具有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，选项C错误； D．多晶体是由单晶体组合而成的，但单晶体表现为各向异性，多晶体表现为各向同性，选项D正确。 故选D。 【针对训练1】2020年，“嫦娥五号”探测器胜利完成月球采样任务并返回地球。探测器上装有用石英制成的传感器，其受压时表面会产生大小相等、符号相反的电荷“压电效应”。如图所示，石英晶体沿垂直于x轴晶面上的压电效应最显著。石英晶体（　　） A．没有确定的熔点 B．具有各向同性的压电效应 C．没有确定的几何形状 D．是单晶体 【答案】D 【详解】ACD．晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点，石英是单晶体，有确定的熔点，有确定的几何形状，AC错误，D正确； B．沿垂直于x轴晶面上的压电效应最显著，其他方向不明显，故具有各向异性的压电效应，B错误。 故选D。 二、晶体的微观结构 1．晶体内部的微粒是按各自的规则排列着的，具有空间上的周期性 2．同种元素的微粒能够按照不同规则在空间分布形成不同的物质。 3．说明 (1)原子(或者分子、离子)并不是像结构图上所画的那些点一样静止不动，它们时刻都在不停地振动，结构图中所画的那些点，是它们振动的平衡位置。 (2)同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，也就是说，物质是晶体还是非晶体，并不是绝对的。 【例2】关于石墨和金刚石的区别，下面说法正确的是（　　） A．石墨和金刚石是同种物质微粒组成的空间结构相同的晶体 B．金刚石晶体结构紧密，所以质地坚硬，石墨晶体是层状结构，所以质地松软 C．石墨与金刚石是不同的物质微粒组成的不同晶体 D．石墨导电、金刚石不导电是由于组成它们的化学元素不同 【答案】B 【详解】石墨和金刚石是碳的同素异形体，其化学性质相同。它们的分子的空间结构不同，石墨中的碳原子排列为层状结构，层与层间距离很大，所以其质地松软；金刚石中的碳原子排列紧密，相互间作用力很强，所以其质地坚硬。故选B。 【针对训练2】石墨是碳原子按图甲排列形成的，其微观结构为层状结构。图乙为石墨烯的微观结构，单碳层石墨烯是单层的石墨，厚1毫米的石墨大概包含大约三百万层石墨烯。石墨烯是现有材料中厚度最薄、强度最高、导热性最好的新型材料。则（　　） A．石墨中的碳原子静止不动 B．碳原子的直径大约为3×10-9m C．石墨烯碳原子间只存在分子引力 D．石墨烯的熔解过程中，碳原子的平均动能不变 【答案】D 【详解】A．石墨中的碳原子是运动的，A错误； B．由意义可知单层的距离为且层与层之间有间距，B错误； C．石墨烯碳原子间不仅存在分子引力，同时也存在分子斥力，C错误； D．石墨烯是晶体，在熔解过程中，温度不变，故碳原子的平均动能不变，D正确。故选D。 【对点检测】 1．关于晶体和非晶体，下列说法错误的是（　　） A．有些晶体在不同的方向上有不同的光学性质 B．将一