第二章 4. 固体-【精讲精练】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册同步学习方案（人教版2019）

第二章气体、固体和液体© 4.(2024·全国甲卷)如图所示， (1)求外力增加到200N时，卡销b对活塞 一竖直放置的汽缸内密封有一 支持力的大小； 定量的气体，一不计厚度的轻 (2)再将汽缸内气体加热使气体温度缓慢 质活塞可在汽缸内无摩擦滑 升高，求当活塞刚好能离开卡销b时气体 动，移动范围被限制在卡销a、b之间，b与 的温度。 汽缸底部的距离bc=10ab,活塞的面积为 1.0×102m2。初始时，活塞在卡销a处， 汽缸内气体的压强、温度与活塞外大气的 压强、温度相同，分别为1.0×105Pa和 300K。在活塞上施加竖直向下的外力， 逐渐增大外力使活塞缓慢到达卡销b处 (过程中气体温度视为不变)，外力增加到 请完成[知能达标训练]作业（六） 200N并保持不变。 固体 [学业要求 1.通过对固体性质的了解，知道什么是晶体，什么是非晶体。 2.通过学习晶体的微观结构理论，会解释晶体的各项性质。 3.了解固体材料在生产、生活及科学研究等方面的应用。 5:3818 预习案必备知识·问题导学 /通教材·理知识·素养初成 一、晶体和非晶体 二、晶体的微观结构 1.固体分类 1.规则性：单晶体的原子（或分子、离子）都是按 (1)晶体：如 、云母、明矾、食盐、硫 照各自的规则排列，具有空间上的 酸铜、味精等。 2.变化或转化：在不同条件下，同种物质的微 (2)非晶体：如 蜂蜡、松香、沥青、 粒按照 在空间排列，可以生 橡胶等。 成不同的 ,如石墨和金刚石。有 2.晶体与非晶体的区别 些晶体在一定条件下可以转化为非晶体。 固体 比较内容 例如，天然石英熔化后再凝固成石英玻璃。 分类 宏观外形 物理性质 [自我诊断] (1)没有确定的 ； 没有确定 1.下列说法正确的是 非晶体 (2)导热、导电、光学性 的 质表现为各向 A.所有晶体都具有天然、规则的几何外形 B.没有固定熔点的固体一定是非晶体 单 (1)有确定的 有规则 (2)导热、导电、光学性 C.物理性质表现为各向同性的一定是非 的 晶 质表现为各向 晶体 体 多 (1)有确定的 没有确定 ； D.同一种物质只能形成一种晶体 (2)导热、导电、光学性 的 2.某球形固体物质，其各向导热性能不相同， 质表现为各向 则该物体一定是 45 ©物理·选择性必修第三册（配RJ版） 探究案关键能力·互动探究 /析考点·悟规律·素养提开 探究点一 晶体和非晶体 1.单晶体、多晶体及非晶体的区别与联系 C.非晶体的各种物理性质，在各个方向上 (1)区别： 都是相同的 相同点：单晶体、非晶体具有一定形状、 D.晶体的各种物理性质，在各个方向上都 体积，不易压缩 一不同点：单晶体有固定熔点，各向异性： 是不同的 非品体无固定熔点，各向同性 单晶体 相同点：有固定的熔点 非品体 ©核心素养·思维升华 不同点：单晶体有规则外形，各向异性， 多品体没有规侧外形，各向同性 多晶体 判断晶体与非晶体的关健是看有无确定的 ,相同点：没有规则外形，各向同性 熔点。 →不同点：多品体有固定熔点，非品体 没有固定熔点 单晶体与多晶体的区别关键看有无规则的 (2)联系：在一定条件下，晶体可以变为非 几何外形以及是否为各向异性。 晶体，非晶体也可以变为晶体。 。针对训练 2.各向异性的表现 1.关于晶体和非晶体，下列说法正确的是 在物理性质上，单晶体具有各向异性，而非 () 晶体及多晶体则是各向同性的。 A.可以根据各向异性或各向同性来鉴别 通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热 晶体和非晶体 性能、导电性能、光的折射性能等。 B.一块均匀薄片，沿各个方面对它施加拉 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 力，发现其强度一样，则此薄片一定是 试单晶体的物理性能时测试结果不同。 非晶体 例①（多选）关于晶体和非晶体，下列说 C.一个固体球，如果沿其各条直径方向的 法中正确的是 ( 导电性不同，则该球体一定是单晶体 A.单晶体具有各向异性 D.一块晶体，若其各个方向的导热性相 B.多晶体也具有各向异性 同，则这块晶体一定是多晶体 探究点二 晶体的微观结构 1.对单晶体各向异性的解释 少，直线AC上更少。正因为在不同方向 如图所示，这是在一个 B 上物质微粒的排列情况不同，才引起单晶 平面上单晶体物质微 .0 体在不同方向上物理性质的不同。 粒的排列情况。从图 2.对晶体具有一定熔点的解释 上可以看出，在沿不同方向所画的等长直 给晶体加热到一定温度时，一部分微粒有 线AB、AC、AD上物质微粒的数目不同。 足够的动能克服微粒间的作用力，离开平 直线AB上物质微粒较多，直线AD上较 衡位置，使规则的排列被破坏，晶体开始熔 46 第二章气体、固体和液体 解，熔解时晶体吸收的热量全部用来破坏 例3 (多选)晶体具有各向异性是由于 规则的排列，温度不发生变化。 3.对同素异构体的解释 A.晶体在不同方向上物质微粒的排列情 这是由于它们的物质微粒能够形成不同的 况不同 晶体结构，如碳原子按不同的结构排列可 B.晶体在不同方向上物质微粒的排列情 形成石墨和金刚石，二者在物理性质上有 况相同 很大不同。白磷和红磷的化学成分相同， 但白磷具有立方体结构，而红磷具有与石 C.晶体内部结构的无规则性 墨一样的层状结构。 D.品体内部结构的有规则性 4.多晶体的微观结构及性质 ○核心素养·思维升华 (1)多晶体是由许多杂乱无章地排列着的 (1)注意多晶体与非晶体都具有各向同性，不能 小晶体（晶粒）组成的。平常见到的各种金 根据物体是否具有各向同性判断物体是不是非 属材料都是多晶体。把纯铁做成的样品放 晶体，但具有各向异性的物体一定是晶体。晶体 在显微镜下观察，可以看到它是由许许多 与非晶体的区别是是否具有固定的熔点。 多晶粒组成的，晶粒有大有小。 (2)晶体具有各向异性，并不是每种晶体在各种 (2)每个晶粒都是一个小单晶体，具有各向 物理性质上都表现出各向异性。有些晶体在导 异性的物理性质和规则的几何形状，因为 热性质上表现出显著的各向异性，如云母、石膏 晶粒在多晶体里杂乱无章地排列着，所以 晶体；有些晶体在导电性质上表现出显著的各向 多晶体没有规则的几何形状，也不显示各 异性，如方铅矿；有些晶体在弹性上表现出显著 向异性。它在不同方向的物理性质是相同 的各向异性，如立方体形的铜晶体；有些晶体在 的，即各向同性，但还有确定的熔点。 光学性质上表现出显著的各向异性，如方解石。 例2（多选）下列关于晶体空间点阵的说 (3)一种物质组成的物体可以是晶体也可以是非 法，正确的是 ( 晶体，非晶体在适当的条件下可向晶体转化。同 A.构成晶体空间点阵的物质微粒，可以是 一种物质微观结构不同，存在形式就不同，宏观 分子，也可以是原子或离子 性质可能有很大差异。 B.晶体的物质微粒之所以能构成空间点 阵，是由于晶体中物质微粒之间的相互 。针对训练 作用很强，所有物质微粒都被牢牢地束 2.下列说法错误的是 缚在空间点阵的结点上不动 A.晶体具有天然规则的几何形状，是因为 C.所谓空间点阵与空间点阵的结点，都是 物质微粒是规则排列的 抽象的概念。空间点阵的结点是指组 B.有的物质能够生成种类不同的几种晶 成晶体的物质微粒做永不停息的微小 体，因为它们的物质微粒能够形成不同 振动的平衡位置，物质微粒在结点附近 的空间结构 的微小振动，就是热运动 C.凡具有各向同性的物质一定是非晶体 D.相同的物质微粒，可以构成不同的空间 D.晶体的各向异性是由晶体内部结构决 点阵，也就是同一种物质能够生成不同 定的 的晶体，从而能够具有不同的物理性质 47 ©物理·选择性必修第三册（配RJ版） 丫提升案随堂演练·基础落实 /夯基础·提技能·素养达成 1.(多选)对下列几种固体物质的认识，正确 M 的有 ( ) 8 A.食盐熔化过程中，温度保持不变，说明 食盐是晶体 B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母 A.晶体和非晶体均存在固定的熔点T。 片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂 B.曲线M的bc段表示固液共存状态 蜡是晶体 C.曲线M的ab段、曲线N的ef段均表 示固态 C.天然石英表现出各向异性，是由于该物 D.曲线M的cd段、曲线N的fg段均表 质的微粒在空间的排列不规则 示液态 D.石墨和金刚石的物理性质不同，是由于 4.(多选)关于石墨与金刚石的区别，下列说 组成它们的物质微粒排列结构不同 法正确的是 ( 2.(晶体与非晶体的区别)下列固体中全是由 A.石墨与金刚石是同种物质微粒组成的 晶体组成的是 () 空间结构不同的晶体 A.石英、云母、明矾、食盐、雪花、铜 B.金刚石晶体结构紧密，所以质地坚硬， B.石英、玻璃、云母、铜 石墨晶体是层状结构，所以质地松软 C.食盐、雪花、云母、硫酸铜、松香 C.石墨与金刚石是不同物质的微粒组成 D.蜂蜡、松香、橡胶、沥青 的不同晶体 3.如图所示，曲线M、N分别表示晶体和非 D.石墨导电、金刚石不导电是由于组成它 晶体在一定压强下的熔化过程，图中横轴 们的化学元素不同 表示时间t,纵轴表示温度T,从图中可以 温馨 确定的是 提示 请完成[知能达标训练」作业（七） 液体 [学业要求] 1.了解液体的表面张力现象，能解释液体表面张力产生的原因。 2.了解液体的微观结构，了解浸润和不浸润现象及毛细现象，了解毛细现象产生的原因。 3.了解液晶的特点及其应用。 预习案必备知识·问题导学 /通教材·理知识·素养初成 一、液体的表面张力 (1)观察并在草稿纸上画出硬币边缘水面 阅读教材，并回答： 的形状。 1.亲自试一试：在杯子里加入清水，水静止后 (2)缓缓加大压力，观察硬币没入水中前水 将一枚硬币轻轻放在水面上，硬币浮在水 面发生的变化？ 面上不下沉。 484.解析(1)活塞从位置a到6过程中，气体做等温变化，： [针对训练 初态p1=1.0×105Pa、V1=S·11ab 2.C晶体的外形、物理性质都是由晶体的微观结构决 定的，A、B、D正确；各向同性的物质不一定是非晶 末态p2=?、V2=S·10ab 体，多晶体也具有这样的性质，C错误。 根据p1V1=p2V2 提升案随堂演练·基础落实 解得p2=1.1×105Pa 此时对活塞根据平衡条件F+p1S=p2S十FN 1.AD晶体的特点是在熔化过程中温度保持不变，有固 解得卡销b对活塞支持力的大小FN=100N。 定的熔，点，食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是 (2)将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高，求当活塞 品体，A正确；蜂蜡是非晶体，B错误；天然石英表现为 刚好能离开卡销b时，气体做等容变化，初态 各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列规则，C p2=1.1×105Pa,T2=300K 错误：石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们 的物质微粒排列结构不同，D正确。 末态，对活塞根据平衡条件3S=F十p1S 2.A 解得p3=1.2×105Pa 3.B晶体与非晶体间关键区别在于晶体存在固定的熔 设此时温度为T3,根据=奥 T2T3 点，固液共存态时吸热且温度不变，而非晶体没有固定 熔点，故B正确，A、C、D错误。 解得T3≈327K。 答案(1)100N(2)327K 4.AB石墨和金刚石都是碳原子按照不同的排列规律构 成的不同晶体，金刚石中的碳原子间距离相等，有很强 4固体 的相互作用力，因此它结构紧密，质地坚硬，几乎不导 预习案必备知识·问题导学 电，而石墨中的碳原子间距离不相等，形成层状结构，其 一、1.(1)石英(2)玻璃 原子间距离很大，作用力较弱，因此质地松软，由此可知 2.形状熔点同性形状熔点异性形状 A、B正确，C、D错误。 熔点同性 5液体 二、1.周期性2.不同规则晶体 预习案必备知识·问题导学 [自我诊断] 1.B2.品体 一、1.答案：(1)略(2)水面弯曲(3)重力和水面的拉力 2.答案：(1)(2)(3)见教材 探究案关键能力·互动探究 (4)如图所示 探究点一 [例1门[解析]单品体具有各向异性，而多晶体具有各 向同性，故A正确，B错误：非晶体的物理性质，在各个 方向上都是相同的，C正确；品体分为单晶体和多晶体， 多晶体具有各向同性，在各个方向上物理性质都是相同 的，D错误。 [答案]AC [概念·规律] [针对训练] 1.(1)很小(2)固体 (3)快 1.C根据各向异性和各向同性只能确定是否为单晶体， 2.稀疏吸引 无法用来鉴别多晶体和非晶体，选项A错误：薄片在力 二、1.润湿2.不会润湿3.分子力4.上升下降 学性质上表现为各向同性，无法确定薄片是多晶体还是 5.越大 非品体，选项B错误：固体球在导电性质上表现为各向 三、1.流动性 晶体异性2.显示 异性，则一定是单晶体，选项C正确：某一晶体的物理性 [自我诊断] 质显示各向同性，并不意味着该物质一定是多晶体，因 1.AB 为单晶体并非所有物理性质都表现为各向异性，选项D: 2.不浸润表面张力 错误。 探究案关键能力·互动探究 探究点二 探究点一 [例2][解析]组成晶体的物质微粒可以是分子、原子 [例1][解析] 表面张力的作用效果是使液体表面 或离子，这些物质微粒也就是分子动理论所说的“分 收缩 子”。显然，组成晶体的物质微粒处在永不停息的无规 则的热运动之中，但同时物质微粒之间还存在相互作 选项 个性分析 用。组成晶体的物质微粒之所以能构成空间点阵，是由 A错误 液体表面层的分子分布比内部稀疏 于晶体中物质微粒之间的相互作用很强，物质微粒的热 运动不足以克服这种相互作用而彼此远离。相同的物 B错误 表面张力使液体表面积有收缩至最小的 质微粒，可构成不同的空间点阵，如金刚石和石墨，故选 D正确 趋势 项A、C、D正确，B错误。 [答案]ACD 表面层分子间引力、斥力同时存在，分子力 C错误 [例3][解析]组成晶体的物质微粒是有规则排列的， 表现为引力 由于在不同方向上物质微粒的排列情况不同，造成晶体 [答案]D 在不同方向上物理性质的不同。所以，正确答案为 [例2][解析]液晶的微观结构介于晶体（固体）和液 A、D。 体之间，虽然液晶分子在特定方向排列比较整齐，具有 [答案]AD 各向异性，但液晶分子的排列是不稳定的，选项A、B错