第4节 固体（课件PPT）-【新课程学案】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

固体 (强基课——逐点理清物理观念) 第4节 课标要求 学习目标 1.了解固体的微观结构。 2.知道晶体和非晶体的特点。 3.能列举生活中的晶体和非晶体。 1.知道什么是晶体和非晶体、单晶体和多晶体。 2.知道晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别。 3.了解晶体的微观结构。会用微观结构特点解释单晶体外形的规则性和物理性质的各向异性。 1 逐点清(一)　晶体和非晶体 2 逐点清(二)　晶体的微观结构 3 课时跟踪检测 CONTENTS 目录 逐点清(一)　晶体和非晶体 1.固体分类 (1)晶体：如______、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精等。 (2)非晶体：如_____、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等。 多维度理解 石英 玻璃 2.晶体与非晶体的区别 　 　比较内容 固体分类　 　 宏观外形 物理性质 非晶体 没有规则 的_____ ①没有确定的熔点 ②沿各个方向的物理性质表现为___________ 外形 各向同性 晶 体 单晶体 有天然的、规则的_________ ①有确定的______ ②某些物理性质表现为___________ 多晶体 没有确定的___________ ①有确定的______ ②沿各个方向的物理性质表现为__________ 续表 几何形状 熔点 各向异性 几何形状 熔点 各向同性 对单晶体三个特征的理解 (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)物理性质表现为各向异性，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。 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(包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、磁性等)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。 (3)具有一定的熔点，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一定的熔点。 1.判断下列说法是否正确。 (1)可以根据各向同性或各向异性来鉴别晶体和非晶体。 ( ) (2)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。 ( ) (3)一个固体，如果沿其各方向的导电性不同，则该固体一定是晶体。 ( ) (4)一块晶体，若其各个方向的导热性相同，则一定是多晶体。 ( ) 全方位练明 × × √ × 2.在图甲、乙、丙三种固体薄片上涂蜡，由烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示，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如图丁所示，以下说法可能正确的是 (　　) A.甲、乙为非晶体，丙是晶体 B.甲、乙为晶体， 丙是非晶体 C.甲、丙为非晶体，乙是晶体 D.甲为多晶体， 乙为非晶体，丙为单晶体 解析：由题图甲、乙、丙可知，甲、乙各向同性，丙各向异性;由题图丁可知，甲、丙有固定熔点，乙无固定熔点，所以甲、丙为晶体，乙为非晶体，其中甲可能为多晶体，丙为单晶体，故D正确。 √ 3.(2024·驻马店高二检测)有的物质在不同方向上的性能不同，如热传导性、导电性、透光率、弹性强度等，这种特点广泛应用于太阳能电池、半导体元件、电力传输、航空航天等。那么，具有这种在不同方向上性能不同特性的物质 (　　) A.可能是多晶体　　　　 B.一定是多晶体 C.一定是单晶体 D.可能是非晶体 解析：多晶体和非晶体具有各向同性，单晶体具有各向异性。具有这种在不同方向上性能不同特性的物质一定是单晶体，故选C。 √ 逐点清(二)　晶体的微观结构 1.规则性：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_________。 2.变化或转化：在不同条件下，同种物质的微粒按照_________在空间排列，可以生成不同的_____。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，天然石英晶体熔化后再凝固就变成了石英玻璃，而石英玻璃是非晶体。 多维度理解 周期性 不同规则 晶体 1.晶体与非晶体区别的微观解释 (1)各向异性：如图所示，这是在一个平面上晶 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，才引起晶体在不同方向上物理性质的不同。 (2)熔点：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.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。例如，碳原子如果按图甲那样排列，就成为石墨;而按图乙那样排列，就成为金刚石。 1.判断下列说法是否正确。 (1)晶体的各向异性是由于它的微粒按一定规律排列。 ( ) (2)单晶体具有规则的几何外形是由于它的微粒按一定规律排列。( ) (3)非晶体有规则的几何形状和确定的熔点。 ( ) (4)石墨的硬度比金刚石差很多，是由于它的微粒没有按一定规律排列。 ( ) √ √ × × 全方位练明 2.(多选)非晶体具有各向同性的特点是由于 (　　) A.非晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同 B.非晶体在不同方向上物质微粒的排列情况相同 C.非晶体内部结构的无规则性 D.非晶体内部结构的有规则性 解析：非晶体具有各向同性的特点是由于非晶体内部结构的无规则性使不同方向上物质微粒的排列情况相同，故B、C正确。 √ √ 3.(2024·宿迁高二检测)碳纳米管是管状的纳米级 石墨。关于碳纳米管，下列说法正确的是 (　　) A.碳纳米管是非晶体 B.碳纳米管具有固定的熔点 C.碳纳米管的所有物理性质都是各向异性 D.碳纳米管上所有的碳原子都是静止不动的 √ 解析：碳纳米管是管状的纳米级石墨，是晶体，有固定的熔点，故A错误，B正确;碳纳米管不是所有物理性质都是各向异性，故C错误;碳纳米管上所有的碳原子并不是静止不动的，它们在不停的振动，故D错误。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 1.关于晶体和非晶体，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 √ 6 7 解析：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;固体可以分为晶体和非晶体两类，单晶体在不同方向上显示各向异性，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质，故B正确，不符合题意;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，故C正确，不符合题意;   1 2 3 4 5 6 7 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，熔化以后再凝固的石英玻璃却是非晶体;把晶体硫加热熔化，倒入冷水中，会变成柔软的非晶体硫，再经一段时间又会转变成晶体硫，故D正确，不符合题意。 1 2 3 4 5 1 5 6 7 2.(2024·徐州高二检测)石墨烯中碳原子呈单层六边形结构。某科学家将多层石墨烯叠加，得到了一种结构规则的新材料，其中层与层间距约为六边形边长的两倍。则 (　　) A.新材料在物理性质方面表现为各向同性 B.超低温下新材料中碳原子停止运动 C.单层石墨烯的厚度数量级约10-10 m D.碳原子的运动为布朗运动 2 3 4 √ 1 5 6 7 解析：新材料由多层石墨烯叠加而成，可知结构规则的新材料为晶体，在物理性质方面表现为各向异性，故A错误;由分子动理论可知，一切物质的分子做永不停息的无规则运动，故B错误;石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新型纳米材料，故厚度等于碳原子的直径，故其厚度数量级为10-10 m，故C正确;碳原子的运动为无规则的热运动，故D错误。 2 3 4 1 5 6 7 3.(2024·连云港高二检测)江苏省东海县是世界天然水晶原料集散地，有着“世界水晶之都”的美誉。天然的水晶具有规则的几何外形，如图所示。关于天然水晶，下列说法正确的是 (　　) 2 3 4 1 5 6 7 A.具有规则的几何外形，但是没有固定的熔点 B.微观粒子的空间排列不规则 C.在熔化过程中分子平均动能不变 D.在光学性质上表现为各向同性 2 3 4 √ 1 5 6 7 解析：水晶是单晶体，具有规则的几何外形，有固定的熔点，A错误;水晶是单晶体，微观粒子的空间排列规则，B错误;水晶是单晶体，有固定的熔点，在熔化过程中温度不变，分子平均动能不变，C正确;水晶是单晶体，在光学性质上表现为各向异性，D错误。 2 3 4 1 5 6 7 4.(2024·苏州高二月考)“嫦娥六号”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，石英晶体上下表面间的压电效应与对应侧面间的不同。则石英晶体 (　　) A.没有确定的熔点 B.制成的传感器可测定压力大小 C.是各向同性的 D.是多晶体 2 3 4 √ 1 5 6 7 解析：由题意知，石英晶体具有各向异性的压电效应，则石英晶体是单晶体，制成的传感器可测定压力大小，有确定的熔点，故选B。 2 3 4 1 5 6 7 5.(2024·南通高二调研)小华为了检验一块薄片是否为 晶体，他以薄片中央O点为圆心，画出一个圆，A、B为 圆上两点，将一个针状热源放在O点，如图所示 (　　) A.若A、B两点的温度变化不同，则薄片一定为晶体 B.若A、B两点的温度变化不同，则薄片一定为非晶体 C.若A、B两点的温度变化相同，则薄片一定为晶体 D.若A、B两点的温度变化相同，则薄片一定为非晶体 2 3 4 √ 1 5 6 7 解析：若A、B两点的温度变化不同，说明薄片具有各向异性，则薄片一定为晶体，故A正确，B错误;若A、B两点的温度变化相同，说明薄片具有各向同性，而根据晶体与非晶体的特性，单晶体具有各向异性，非晶体与多晶体具有各向同性，因此，薄片既有可能为非晶体，也有可能为多晶体，故C、D错误。 2 3 4 1 5 6 7 6.某实验小组想测试两种材料的导电性能，他们将这两种材料加工成厚度均匀、横截面为正方形的几何体，分别如图甲、乙所示。经测试发现，材料甲沿ab、cd两个方向的电阻相等，材料乙沿ef方向的电阻大于沿gh方向的电阻。关于这两种材料，下列说法中正确的是 (　　) 2 3 4 1 5 6 7 A.材料甲一定是晶体　 B.材料甲一定是非晶体 C.材料乙一定是单晶体 D.材料乙一定是多晶体 解析：测试发现，材料甲沿ab、cd两个方向的电阻相等，材料乙沿ef方向的电阻大于沿gh方向的电阻，说明甲具有各向同性，而乙具有各向异性，而单晶体的物理性质是各向异性，所以乙一定是单晶体;而多晶体和非晶体都表现为各向同性，材料甲可能是多晶体，也可能是非晶体，故C正确。 2 3 4 √ 1 5 6 7 7.如图所示为食盐晶体结构示意图，食盐晶体是由 钠离子(图中○)和氯离子(图中●)组成的，这两种离子在 空间中三个互相垂直的方向上，都是等距离交错排列的。 已知食盐的摩尔质量是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，试估算食盐晶体中两个最近的钠离子中心间的距离(结果保留两位有效数字)。 2 3 4 1 5 6 7 答案：4.0×10-10 m 解析：1 mol食盐中有NA个氯离子和NA个钠离子，离子总数为2NA，摩尔体积V与摩尔质量M、物质密度ρ的关系为V=， 所以一个离子所占的体积为V0== 由题图可知V0就是图中八个离子所夹的立方体的体积，此立方体的边长 2 3 4 1 5 6 7 d==， 而最近的两个钠离子中心的距离 r=d=×≈4.0×10-10 m。 2 3 4 $$