第二章 第4节 固 体（Word教参）-【优化指导】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第三册(人教版2019)

第4节　固　体 课程内容要求 核心素养提炼 1．能区分晶体和非晶体．知道熔点、各向异性、各向同性等概念． 2．知道晶体的微观结构．能解释晶体的熔化等特点． 1．物理观念：晶体、非晶体、单晶体、多晶体、各向同性、各向异性． 2．科学思维：用晶体的微观结构解释其特征． 3．科学探究：观察玻璃和云母片导热性能的区别． [对应学生用书P31] 1．固体分类 固体可分为晶体、非晶体两类． 2．晶体与非晶体的比较 宏观外形 物理性质 晶体 单晶体 有天然规则的形状 (1)有确定的熔点 (2)导热、导电、光学性质表现为各向异性 多晶体 没有确定的形状 (1)有确定的熔点 (2)导热、导电、光学性质表现为各向同性 非晶体 没有确定的形状 (1)没有确定的熔点 (2)导电、导热、光学性质表现为各向同性 [判断] (1)所有的晶体的物理性质都表现为各向异性．(×) (2)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．(×) (3)大粒盐磨成细盐，就变成了非晶体．(×) (4)所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点.(√) 1．规则性：单晶体的原子(分子、离子)都是按照各自的规则排列，具有空间上的周期性． 2．结构性：同一种物质在不同的条件下能生成不同的晶体． 如石墨和金刚石，微观结构不同，硬度不同． 3．转化性：在不同条件下．同种物质的微粒按照不同规则在空间排列，可以生成不同的晶体，例如石墨和金刚石．有些晶体在一定条件下可以转化为非晶体，例如天然水晶熔化后再凝固成石英玻璃． [思考]　地矿工作者在野外考察时发现了一种矿石，该矿石具有某种规则的外形，当沿某一方向敲击时，比较容易将其一层层剥离，而沿其他方向敲击则不然，你对该矿石可做出怎样的判断？ 提示　由于该矿石具有规则外形，且不同方向具有不同的力学性质，由此可知该矿石为单晶体． [对应学生用书P31] 探究点一　晶体、非晶体的区分 如图，食盐、明矾、天然石英都有天然的、规则的几何形状，它们是晶体还是非晶体？ 提示　晶体 1．单晶体、多晶体及非晶体的区别与联系 (1)异同 (2)联系：在一定条件下，晶体可以转化为非晶体，非晶体也可以转化为晶体． 2．对单晶体各向异性的理解 (1)在物理性质上，单晶体具有各向异性，而非晶体及多晶体则具有各向同性．(通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、光的折射性能等) (2)单晶体的各向异性是指单晶体在不同方向上物理性质不同，也就是沿不同方向去测试单晶体的物理性能时测量结果不同． (多选)在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡，由烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围分别如图①、②、③所示，甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图④所示．则(　　) A．甲、乙为非晶体，丙为晶体 B．甲、丙为晶体，乙为非晶体 C．甲、丙为非晶体，乙为晶体 D．甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体 BD　[由图甲、乙、丙可知，甲、乙各向同性，丙各向异性．由图丁可知，甲、丙有确定熔点，乙无确定熔点，所以甲、丙为晶体，乙为非晶体，其中甲为多晶体，丙为单晶体．] [训练1]　(多选)北京奥运会的国家游泳中心——水立方，像一个透明的水蓝色的“冰块”，透过它游泳池中心内部设施尽收眼底．这种独特的感觉就源于建筑外墙采用了一种叫作ETFE(四氟乙烯和乙烯的共聚物)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．没有一定的熔点 AD　[非晶体在物理性质上是各向同性的，故A正确；非晶体没有固定的熔点，故D正确．] 探究点二　晶体性质的微观解释 如图所示，石墨和金刚石都是由碳原子组成的，为什么它们的硬度不同？ 石墨的微观结构 金刚石的微观结构 提示　因为原子排列方式不同． 1．晶体具有确定熔点的解释 给晶体加热到一定温度时，一部分微粒有足够的动能，克服微粒间作用力，离开平衡位置，使规则的排列被破坏，晶体开始熔化，熔化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． 2．各向异性的微观解释 下图为在一个平面上晶体物质微粒的排列情况．从图中可以看出，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． 如图所示，食盐(NaCl)的晶体是由钠离子和氯离子组成的．这两种离子在空间中三个互相垂直的方向上，都是等距离地交错排列着的．已知食盐的摩尔质量为58.5 g/mol，食盐的密度是2.2 g/cm3.阿伏加德罗常数为6.0×1023 mol－1.在食盐晶体中相距最近的两个钠离子的中