2.4 固体（课件）-2024-2025学年高二物理同步精讲练（人教版2019选择性必修第三册）

第二章：第4节 固 体 高中物理选择性必修第三册 制作：陈庆威 目录 CONTENT 高中物理选择性必修第三册 晶体和非晶体 晶体的微观结构 总结提升 问题？ 00. 高中物理选择性必修第三册 观察食盐颗粒和松香的外形，它们的外形各有怎样的特征？再用显微镜观察精盐和松香粉末的外形，两者有什么样的差别吗？ 食盐颗粒总是呈现立方体形，松香颗粒没有规则的几何形状。 晶体和 非晶体 第一部分 晶体 01. 高中物理选择性必修第三册 石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、味精等是晶体。雪花是水蒸气凝华时形成的晶体，它们都具有相似的几何形状，即图案中都有六个角。食盐晶体是正六面体形，明矾晶体总是八面体形，天然石英晶体（俗称水晶）的中间是一个六棱柱，两端是六棱锥。晶体有天然的、规则的几何形状。 雪花晶体 气体的等压变化 02. 高中物理选择性必修第三册 立方体 八面体 石 英 六面棱柱和2个六面棱锥 明矾 食盐 非晶体 03. 高中物理选择性必修第三册 玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体。非晶体没有规则的外形。 沥青 晶体和非晶体的区别 04. 高中物理选择性必修第三册 除了形状是否规则外，晶体和非晶体在物理性质上也有所不同。我们在初中已经学过，晶体具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔化温度，这就是区别之一。此外，其他物理性质也有差异。 实验与观察 05. 高中物理选择性必修第三册 把熔化了的石蜡薄薄地涂在薄玻璃片和单层云母片上，再将烙铁通电烧热，然后用烙铁头分别接触玻璃片和云母片的背面。观察玻璃片和云母片石蜡熔化区域的形状。 玻璃片（圆形） 云母片（椭圆形） 实验与结论 06. 高中物理选择性必修第三册 玻璃片上石蜡熔化区域的形状近似于圆形，表明玻璃（非晶体）在各个方向上导热性能是相同的。 云母片上石蜡熔化区域的形状呈椭圆形，表明云母（晶体）沿不同方向的导热性能不同。 各向异性与各向同性 07. 高中物理选择性必修第三册 还有些晶体沿不同方向的导电性能不同；而有些晶体沿不同方向的光学性质不同，这类现象叫作各向异性（anisotropy）。如图，方解石晶体是各向异性的晶体，它能把光分解为两束 光而沿不同方向折射，形成双折射现象。 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（isotropy）。 方解石的双折射现象 08. 高中物理选择性必修第三册 把光分解为两束光而沿不同方向折射，形成双折射现象。 晶体导光性的各向异性 o e 双折射 （如方解石） 普通折射 （如玻璃等非晶体） 观察方解石晶体是各向异性 思考与讨论 09. 高中物理选择性必修第三册 常见的金属没有规则的形状，但具有确定的熔点。它们是晶体还是非晶体? 单晶体 10. 高中物理选择性必修第三册 从金属的显微图样中可以看到，它是由许多细小的晶粒组成的（图2.4-7）。每个晶粒都是一个小的单晶体（monocrystal），有规则的形状且各向异性。 多晶体 11. 高中物理选择性必修第三册 但是，由于这些小的单晶体的取向杂乱无章，所以金属没有确定的几何形状，也不显示各向异性，仅保留了在一定压强下具有确定熔点的特征，我们把它称为多晶体（polycrystal）。 晶体的 微观结构 第二部分 假说 01. 高中物理选择性必修第三册 为什么晶体的形状和物理性质会与非晶体不同？人们认为很可能是它们的微观结构不一样。从17世纪到19世纪，陆续出现了一些假说。 劳厄预言可以用X射线通过晶体得到的衍射图像确定晶体结构。布拉格父子在劳厄的基础上，成功地测定了NaCl、KCl等的晶体结构，并提出了作为晶体衍射基础的著名公式─布拉格定律，他们于1915年共同获得诺贝尔物理学奖。 X射线结晶图谱 晶体的微观结构 02. 高中物理选择性必修第三册 到了20世纪初，通过X射线在晶体上衍射的实验，这种假说才得到证实。在20世纪70年代，人们又用电子显微镜观察到了铀、钍原子的像。1982年，人们用扫描隧道显微镜观察到物质表面原子的排列。 高中物理选择性必修第三册 晶体的微观结构的特点 03. 1.组成晶体的物质微粒（分子或原子、离子）依照一定的规律在空间中整齐地排列，具有空间上的周期性. 食盐晶体的微观结构 高中物理选择性必修第三册 2.有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体。那是因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布.例:石墨和金刚石的微观结构. 石墨及微观结构 金刚石及微观结构 晶体的微观结构的特点 04. 高中物理选择性必修第三册 用晶体的微观结构解释晶体的特征 05. 由于晶体的物质微粒是按照一定的规则在空间中整齐地排列的，表现在外形上具有规则的几何形状，且不同类型的晶体结构，决定了各种晶体的不同外形。所以食盐晶体呈立方体形，明矾晶体呈八面体等。在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起晶体的不同方向上物理性质的不同。所以才有晶体的各向异性。 晶体和非晶体的差异 06. 高中物理选择性必修第三册 1.外形上： 晶体有规则的几何形状；非晶体则没有规则的几何形状. 2.物理性质上： 晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点． 3.熔点： 并不是每种晶体在各种物理性质上都表现出各向异性． 晶体的物理性质与方向有关（各向异性） 非晶体的物理性质在各个方向是相同的（各向同性） 晶体和非晶体间的转化 07. 高中物理选择性必修第三册 1.一种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现。 2.许多非晶体在一定的条件下可以转化为晶体。 天然水晶是晶体 石英玻璃是非晶体 熔化后再凝固 石英等晶体 漫长的地址年代 火山玻璃（火山喷发出来的熔岩，迅速冷却来不及结晶而形成的一种玻璃质结构岩石） 总结提升 第三部分 高中物理选择性必修第三册 课堂小结 01 02 晶体和非晶体 晶体都具有相似的几何形状，非晶体没有规则的外形。 晶体的微观结构 组成晶体的物质微粒（分子或原子、离子）依照一定的规律在空间中整齐地排列，具有空间上的周期性. 例题1 例题精选 01. 【参考答案】B 高中物理选择性必修第三册 2024年4月25日北京大学科研团队公布了我国在光学晶体理论方面的原创性突破一菱方氮化硼晶体，这是目前已知最薄的光学晶体。下列关于晶体的说法正确的是（　　） A．单晶体有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点 B．晶体熔化过程中，分子平均动能不变 C．晶体熔化过程中，分子平均势能不变 D．单晶体的光学性质一定各向异性 解析 例题解析 02. 高中物理选择性必修第三册 【解析】A．单晶体和多晶体均有固定的熔点，故A错误； B．晶体熔化过程中温度不变，分子平均动能不变，故B正确； C．晶体熔化吸收热量，内能增加，由于分子平均动能不变，所以分子平均势能必增加，故C错误； D．单晶体在某些物理性质上是各向异性的，但其光学性质不一定各向异性，故D错误。故选B。 例题2 例题精选 03. 【参考答案】A 高中物理选择性必修第三册 北京冬奥会给世界各地的人们带来了寒冬中的温暖，雪花形主火炬的创意展现中国智慧，符合科学事实（图乙）。下列关于雪花的说法正确的是（　　） A．雪花是晶体 B．雪花各向同性 C．0℃雪花的分子的平均动能比0℃液态水分子的小 D．雪花漫天飞舞可以作为雪花分子在做无规则运动的证据 解析 例题解析 04. 高中物理选择性必修第三册 【解析】AB．根据雪花具有形状规则的几何形状，且雪花在熔化时，吸收热量温度不变，具有确定的熔点，所以雪花是单晶体，则单晶体具有各向异性的物理性质，故B错误，A正确； C．平均动能与温度有关系，故0°C雪花的水分子的平均动能与0°C液态水分子的相同，故C错误； D．雪花是固体颗粒，飞舞时，是宏观上的机械运动，不能说明分子在做无规则运动，故D错误。故选A。 例题3 例题精选 05. 【参考答案】D 高中物理选择性必修第三册 如图1所示，透过方解石观察下方的线条可以看到两个像，这称为双折射现象，再透过缓慢旋转的偏振片会观察到两个像交替出现，如图2所示，则下列说法错误的是（    ） A．方解石是单晶体 B．方解石光学性质各向异性 C．透过方解石的光是偏振光 D．透过方解石的光波是纵波 解析 例题解析 06. 高中物理选择性必修第三册 【解析】AB．单晶体具有各向异性，会产生双折射现象，方解石能产生双折射现象，则方解石是单晶体，其光学性质各向异性，故AB正确； CD．通过方解石的光能够通过偏振片观察到两个像交替出现，即发生了偏振现象，说明透过方解石的光是偏振光，只有横波才能发生偏振现象，则透过方解石的光波是横波，故C正确，D错误。 本题是选错误的，故选D。 例题4 例题精选 07. 【参考答案】B 高中物理选择性必修第三册 江西景德镇陶瓷享誉世界。如图，向陶瓷茶杯倒入半杯热水，盖上杯盖过一段时间后，发现杯盖拿起来比较费力。下列说法正确的是（　　） A．杯盖拿起来比较费力的主要原因是杯盖与杯子间的密封性 较好，杯盖与杯子间的分子的引力作用 B．杯盖拿起来比较费力的主要原因是杯盖与杯子间的密封性 较好，杯子内气体的温度下降、压强减小 C．杯子内的气体温度降低，气体每个分子的动能都减小 D．向杯子中倒入热水后，杯子四周变热的速度一样快，说明陶瓷是各向异性材料 解析 例题解析 08. 高中物理选择性必修第三册 【解析】AB．杯盖拿起来比较费力的原因是杯子内部的气体温度降低，导致气体的压强减小，杯子外部压强大于杯子内部的压强，所以将杯盖拿起来比较费力，故A错误，B正确； C．杯子内的气体温度降低，气体分子的平均动能减小，并不是每个分子的动能都减小，故C错误； D．向杯子中倒入热水后，杯子四周变热的速度一样快，说明该陶瓷在传热性能上是各向同性材料，故D错误。故选B。   THANKS cqw (c) - Lavf59.6.100 Lavf59.6.100 $$