(讲义)第2章 4 固体-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册(人教版2019)

4．固体 1．知道固体分为晶体和非晶体两大类，知道它们物理性质的区别。 2．知道晶体分为单晶体和多晶体，知道它们物理性质的异同。 3．了解晶体的微观结构，知道晶体的微观结构决定了晶体的宏观性质。 　晶体和非晶体 1．固体可以分为晶体和非晶体两类。石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、味精等是晶体，玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体。 2．单晶体具有确定的几何形状，多晶体和非晶体没有确定的几何形状，我们在初中已经学过，晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点。 3．有些晶体沿不同方向的导热或导电性能不同，有些晶体沿不同方向的光学性质不同，这类现象称为各向异性。非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，这叫作各向同性。由于多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体是各向同性的。 提醒：具有各向异性的一定是单晶体，具有各向同性的则可能是非晶体，也有可能是多晶体。 图甲是生活中常见的几种晶体，图乙是生活中常见的几种非晶体。问题：请结合以下图片思考： 【问题】 (1)晶体与非晶体在外观上有什么不同？ (2)没有规则几何外形的固体一定是非晶体吗？ (3)某固体物质，若其各向导热性能不同，则该物质一定是单晶体吗？ 提示：(1)单晶体有天然规则的几何外形，多晶体和非晶体无天然规则的几何外形。 (2)不是。由于多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体也没有天然规则的几何外形。 (3)一定是单晶体。这是因为固体中只有单晶体才具有各向异性。 1．晶体与非晶体的区别与联系 分类 宏观外形 物理性质 非晶体 没有规则的几何形状 (1)没有确定的熔点 (2)物理性质上表现为各向同性 晶体 单晶体 有天然规则的几何形状 (1)有确定的熔点 (2)物理性质上表现为各向异性 多晶体 没有规则的几何形状 (1)有确定的熔点 (2)物理性质上表现为各向同性 联系 在一定的条件下，晶体与非晶体可以相互转化 2.对单晶体的各向异性的理解 (1)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能时，测试结果不同。 通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、光学性质等。 (2)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，举例如下： ①云母晶体在导热性能上表现出显著的各向异性——沿不同方向传热的快慢不同。 ②方解石晶体能把光分解为两束光而沿不同方向折射——沿不同方向的折射率不同。 ③方铅矿石晶体在导电性能上表现出显著的各向异性——沿不同方向电阻率不同。 ④立方体形的铜晶体在弹性上表现出显著的各向异性——沿不同方向的弹性不同。 【典例1】　(2022·广州培正中学高二月考)在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针接触其背面一点，蜡熔化的范围如图(a)所示，而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系图像如图(b)所示，则(　　) A．甲、乙是非晶体，丙是晶体 B．甲、丙是晶体，乙是非晶体 C．甲、丙是非晶体，乙是晶体 D．甲是非晶体，乙是多晶体，丙是单晶体 B　[由题图(b)知，甲、丙有确定的熔点，乙没有确定的熔点，所以甲、丙是晶体，乙是非晶体，由题图(a)知，甲、乙的导热性能呈各向同性，丙的导热性能呈现各向异性，所以丙是单晶体，所以B正确，A、C、D错误，故选B。] 　判断晶体与非晶体、单晶体与多晶体的方法 (1)区分晶体与非晶体的方法：看其有无确定的熔点，晶体具有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔化温度。仅从各向同性或者几何形状不能判断某一固体是晶体还是非晶体。 (2)区分单晶体和多晶体的方法：看其是否具有各向异性，单晶体某些物理性质表现出各向异性，而多晶体表现出各向同性。 [跟进训练] 1．(多选)(2022·江苏南京高二期末)嫦娥五号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，则石英晶体(　　) A．具有各向异性的压电效应 B．没有确定的熔点 C．有规则的几何形状 D．是多晶体 AC　[由题意可知，石英晶体沿垂直于x轴晶面上的压电效应最显著，其他方向不明显，因此石英具有各向异性的压电效应，A正确；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，有规则的几何形状，B、D错误，C正确。] 　晶体的微观结构 1．组成晶体的原子(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．微观结构的不同，造成了晶体与非晶体形状和物理性质的不同。 3．在不同条件下，组成同种物质的微粒按照不同规则在空间分布，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，天然石英熔化后再凝固成石英玻璃。 家庭