2.1 固体类型及微观结构（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版2019）

物理选择性必修 第三册 第 2 章 固体与液体 第1节　固体类型及微观结构 核心素养 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1.了解固体的微观结构。知道固体分为晶体和非晶体两大类，并知道晶体和非晶体的特点。能列举生活中的晶体和非晶体。 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。 会用晶体的微观结构特点解释单晶体的规则几何形状和物理性质的各向异性。 培养将物理知识应用于生活和生产实践的意识。 返回导航 物理选择性必修 第三册 第1节　固体类型及微观结构 [对应学生用书P37] 知识点一 晶体和非晶体❶ 必备知识/自主学习 1. 固体的分类：固体通常可分为_____和_______❷两大类。 2．晶体可分为_______和______❸两类。 3．单晶体(1)结构特点：具有______的几何形状，外形都是由若干个_____围成的________。(2)物理性质：某些物理性质具有________，有______的熔点。 4．多晶体(1)结构特点：没有规则的几何形状，由大量细微的单晶体________地排列在一起构成的晶体。(2)物理性质：物理性质上________，有______的熔点。 晶体 非晶体 单晶体 多晶体 规则 平面 多面体 各向异性 固定 杂乱无章 固定 各向同性 返回导航 物理选择性必修 第三册 第1节　固体类型及微观结构 知识点二 固体的微观结构 5．晶体与非晶体的转化晶体与非晶体在一定的条件下可以_________。 1. 微观结构(1)单晶体❹：单晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况是_______的，所以单晶体在物理性质上表现为各向异性。(2)非晶体：非晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本______，所以非晶体在物理性质上表现为各向同性。 2．同素异形体❺同种物质微粒在不同的条件下有可能生成不同的晶体，虽然构成这些晶体的物质微粒都相同，但是由于它们的_________不同，物理性质也不同。如金刚石、石墨都是由碳原子构成的晶体，但是它们的物理性质有很大差异。 相互转化 不一样 相同 排列形式 返回导航 物理选择性必修 第三册 第1节　固体类型及微观结构 思考判断 1．常见的金属材料都是单晶体。( ) 2．凡是具有天然规则的几何形状的物体必定是单晶体。( ) 3．非晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本相同。( ) 分子势能 √ × 3．晶体具有确定熔点的解释晶体在熔化成液体的过程中，规则排列的分子之间的距离要增加，分子间的作用力表现为引力，外界提供的热量用来克服分子的引力做功，使_________增大，而分子__________不变，所以熔化过程中温度不变，吸收的热量只转化成分子势能。 平均动能 √ 返回导航 物理选择性必修 第三册 第1节　固体类型及微观结构 批注❶：常见的晶体、非晶体 批注❷：非晶体的物理性质 通常指物体的机械强度、弹性、硬度、导热性、导电性、导磁性等。批注❸：常见的多晶体 金属　　 粘在一起的糖块 返回导航 物理选择性必修 第三册 第1节　固体类型及微观结构 批注❹：晶体内部各微粒之间存在着很强的相互作用力，微粒被约束在一定的平衡位置上；热运动时，组成晶体的物质微粒只能在各自的平衡位置附近做微小振动。 批注❺：石墨、石墨烯的微观结构 返回导航 物理选择性必修 第三册 第1节　固体类型及微观结构 关键能力/互动探究 [对应学生用书P39] 探究点一　晶体和非晶体　(物质观念之形成) ▶情境探究 在外形上单晶体和非晶体有什么区别？ 答案： 单晶体有规则的形状，非晶体没有规则的形状。 返回导航 物理选择性必修 第三册 第1节　固体类型及微观结构 ▶探究归纳 1．单晶体、多晶体及非晶体的异同比较 分类 微观结构 宏观表现 外形 物理性质 晶体 单晶体 组成晶体的物质微粒(原子、分子、离子)在空间中按一定规则排列 有天然、规则的几何形状 各向异性 有确定的熔点 多晶体 由无数的晶体微粒(单晶粒)无规则排列组成 没有天然、规则的几何形状 各向同性 非晶体 内部物质微粒是无规则排列的 没有确定的熔点 返回导航 物理选择性必修 第三册 第1节　固体类型及微观结构 2.对单晶体各向异性的理解 (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。 (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，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——沿不同方向的电阻率不同。 ③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。 ④方解石晶体在光的折射上表现出各向异性——沿不同方向的折射率不同。 返回导航 物理选择性必修 第三册 第1节　固体类型及微观结构 ▶对点例练 【例1】(2021·山东青岛高二期末)甲、乙、丙三种固体薄片涂上蜡，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，下列说法正确的是(　　) A．甲、乙为非晶体，丙是晶体 B．甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体 C．甲、丙为非晶体，丙是晶体 D．甲、乙、丙都是晶体 B 解析： 由题图甲、乙、丙可知，甲和乙具有各向同性，丙具有各向异性；由题图丁可知，甲和丙有固定的熔点，乙无固定的熔化温度。所以甲、丙为晶体，乙为非晶体，其中甲为多晶体，丙为单晶体，B正确。 返回导航 物理选择性必修 第三册 第1节　固体类型及微观结构 方法技巧 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点。仅根据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，单晶体的某些物理性质表现出各向异性，而多晶体表现出各向同性。 返回导航 物理选择性必修 第三册 第1节　固体类型及微观结构 食盐晶体是正六面体形，A正确；食盐具有各向异性，但并非所有的物理性质都具有各向异性，B错误；食盐颗粒受潮粘连成食盐块时，形状不规则，但仍是晶体，C错误；食盐在熔化时，要吸收热量，温度保持不变，所以内能增加，D错误。 解析： [练1] (2022·江苏南京高二期末)食盐是我们生活中不可缺少的调味品，中国人大约在神农氏与黄帝的时期就开始煮盐。通过研究，我们知道了食盐的微观结构如图所示，则下列说法正确的是(　　)A．食盐晶体是正六面体形B．食盐所有的物理性质都具有各向异性C．食盐颗粒受潮粘连成食盐块时，形状不规则，是非晶体D．食盐在熔化时，要吸收热量，温度保持不变，所以内能也不变 A 返回导航 物理选择性必修 第三册 第1节　固体类型及微观结构 探究点二　固体的微观结构　(科学思维之提升) ▶要点归纳 1．单晶体具有各向异性 如图所示的是一个平面上单晶体物质内部微粒的排列情况。在沿不同方向所画的等长线段AB、AC、AD上，微粒的数目不同。因为在不同方向上物质内部微粒的排列情况不同，引起了单晶体在不同方向上物理性质的不同。 2．晶体具有确定的熔点 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。 返回导航 物理选择性必修 第三册 第1节　固体类型及微观结构 ▶对点训练 【例2】(2022·江苏苏州高二期末)2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究，他们通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开，使得石墨片的厚度逐渐减小，最终寻找到了厚度只有0.34 nm的石墨烯，是碳的二维结构。如图所示的是石墨、石墨烯的微观结构。根据以上信息和已学知识判断，下列说法中正确的是(　　) A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体 B．石墨是单晶体，石墨烯是多晶体 C．石墨的物理性质表现为各向异性，石墨烯的物理性质表现为各向同性 D．他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的 D 石墨、石墨烯都是单晶体，石墨与石墨烯等都是碳元素的单质，它们互为同素异形体，A、B错误；石墨、石墨烯的物理性质都表现为各向同性，C错误；他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的，D正确。 解析： 返回导航 物理选择性必修 第三册 第1节　固体类型及微观结构 [练2](2022·山东济南高二期中)北京冬奥会中国科研团队打破人工造雪核心技术“冰状雪”的国家封锁，成功制造出适应大陆性季风气候特点的合格“冰状雪”。“冰状雪”可以减小雪道表面与滑雪板间的摩擦力，保证雪道表面不易变形。即使在运动员高速转向的情况下，也能保证雪道表面平整光滑。不论选手第几个出场，雪道都可以处于相对完美的状态，以此确保比赛的公平性。已知普通雪的密度是每立方厘米0.1克至0.4克，而“冰状雪”密度则需要达到每立方厘米0.65克。下列说法正确的是(　　) A．“冰状雪”没有规则的形状是非晶体 B．在同样条件下，同体积的“冰状雪”比自然雪融化得慢 C．3 ℃的水通过造雪机转化为雪时，需要吸收热量 D．“冰状雪”融化成水的过程中温度会不断变化 B “冰状雪”有固定的熔点，是晶体，A错误；“冰状雪”密度较大，在同样条件下，同体积的“冰状雪”比自然雪融化得慢，B正确；3 ℃的水通过造雪机转化为雪时，需要放出热量，C错误；“冰状雪”是晶体，融化成水的过程中温度不变，D错误。 解析： 返回导航 物理选择性必修 第三册 第1节　固体类型及微观结构 探究点三　解决实际问题　(科学态度与责任之落实) [练3] (科技情境)(2021·山东济宁高二期末)石墨是碳原子按图甲所示方式排列形成的，其微观结构为层状结构。图乙为石墨烯的微观结构，单碳层石墨烯是单层的石墨，厚1毫米的石墨大概包含大约三百万层石墨烯。石墨烯是现有材料中厚度最薄、强度最高、导热性最好的新型材料。则(　　) A．石墨中的碳原子静止不动B．碳原子的直径大约为3×10-9 mC．石墨烯碳原子间只存在分子引力D. 石墨烯的熔解过程中，碳原子的 平均动能不变 解析： D 返回导航 物理选择性必修 第三册 第1节　固体类型及微观结构 [练4] (生活情境)大自然之中存在许多绚丽夺目的晶体，这些晶体不仅美丽，而且由于化学成分和结构各不相同而呈现出千姿百态：高贵如钻石，平凡如雪花，都是由无数原子严谨而有序地组成。关于晶体与非晶体，正确的说法是(　　) A.不具有规则几何形状的物体一定不是晶体 B．多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体没有确定的几何形状 C．单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的，非晶体是各向同性的 D．天然水晶是晶体，熔化后再凝固的水晶(即石英玻璃)也是晶体 B 多晶体没有规则的几何形状，是晶体，A错误；多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体没有确定的几何形状，B正确；单晶体的物理性质是各向异性的，多晶体和非晶体是各向同性的，C错误；天然水晶是晶体，熔化后再凝固的水晶(即石英玻璃)是非晶体，D错误。 解析： 返回导航 物理选择性必修 第三册 第1节　固体类型及微观结构 [练5] (科技情境)(多选)(2021·江苏南京高二期末)2020年，“嫦娥五号”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．有确定的几何形状 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。 解析： 返回导航 物理选择性必修 第三册 第1节　固体类型及微观结构 谢谢观看！ 石墨中的碳原子是运动的，A错误；由题意可知单层的距离为d＝ eq \f(1×10-3,3×106) m≈3×10-10 m，且层与层之间有间距，B错误；石墨烯碳原子间不仅存在分子引力，同时也存在分子斥力，C错误；石墨烯是晶体，在熔解过程中，温度不变，故碳原子的平均动能不变，D正确。 $$