2.4 固体（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

气体、固体和液体 第4节　固体 第二章 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 物理观念 科学思维 科学态度与责任 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。 　　会用晶体的微观结构解释其宏观性质，并能解决相关问题。 　　掌握晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别，培养严谨的科学态度，激发学生探索科学的兴趣。 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 一、晶体和非晶体 1．固体的分类 (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。 必备知识 自主学习 石英 玻璃 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 必备知识 自主学习 有 没有 有 没有 异性 同性 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 必备知识 自主学习 杂乱无章 没有 不 熔点 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 必备知识 自主学习 周期性 不同规则 一定条件下 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 必备知识 自主学习 × √ × × √ 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 1．单晶体的特征 (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。 (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。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 D 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 1．晶体内部的微粒是按各自的规则排列的，具有空间上的周期性。食盐晶体中氯离子和钠离子分布的示意图如图所示。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 ABD 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 D 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 素养训练 学业评价 BD 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 素养训练 学业评价 ABC 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 素养训练 学业评价 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 素养训练 学业评价 A 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 素养训练 学业评价 ACD 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 谢谢观看 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 2．晶体和非晶体的比较 (1)单晶体__天然规则的几何形状，非晶体____天然规则的几何形状。 　　　　　　　 　　　　 ↑ (2)晶体__确定的熔点，非晶体____确定的熔化温度；某些单晶体的物理性质表现为各向____，非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，表现为各向____。 3．多晶体 一些固体，由许多小的晶粒(单晶体)组成，这些小的单晶体的取向________，____确定的几何外形，也__显示各向异性，仅保留了在一定压强下具有确定____的特征，我们把它称为多晶体。 二、晶体的微观结构 1．组成晶体的原子(或分子、离子)，按照一定的规则排列，具有空间上的______。 2．微观结构的不同，造成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________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__________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。 判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)所有晶体都具有天然、规则的几何外形。(　　　　) (2)没有确定的熔化温度的固体一定是非晶体。(　　　　) (3)物理性质表现为各向同性的一定是非晶体。(　　 　　) (4)同一种物质只能形成一种晶体。(　　 　　) (5)有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体。(　　 　　) 探究点一___晶体和非晶体 2．多晶体和非晶体 (1)多晶体虽无天然规则的几何形状，物理性质表现为各向同性，但组成多晶体的晶粒都有规则的几何形状，每一个晶粒都具有单晶体的特征和物理性质，这是多晶体和非晶体在内部结构上的区别。 (2)多晶体与非晶体在宏观上的区别在于多晶体具有一定的熔点，非晶体则没有。例如，很多同学认为玻璃应是多晶体，但实验证明玻璃没有一定的熔化温度，故应是非晶体。 3．正确理解单晶体的各向异性 (1)在物理性质上，单晶体表现为各向异性，而非晶体则表现为各向同性。 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质时，测试结果不同。 ②通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、磁性等。 (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、石膏晶体在导热性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上表现出显著的各向异性——沿不同方向电阻率不同。 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。 【例1】 关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(　　) A．所有晶体都表现为各向异性 B．黄金可以切割加工成任意形状，所以是非晶体 C．一定条件下晶体可以转化成非晶体，但非晶体不能转化成晶体 D．晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点 单晶体具有各向异性，而多晶体表现为各向同性，A错误；黄金的延展性好，可以切割加工成任意形状，黄金有固定的熔点，是晶体，B错误；在合适的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体，C错误；晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点，D正确。 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，单晶体某些物理性质表现出各向异性，而多晶体表现出各向同性。 探究点二___晶体的微观结构 2．同种元素的微粒能够按照不同规则在空间分布进而形成不同的物质。例如，碳原子如果按图甲排列，就成为石墨，而按图乙排列，就成为金刚石。 3．说明 (1)原子(或者分子、离子)并不是像结构图上所画的那些点一样静止不动，它们时刻都在不停地振动，结构图中所画的那些点，是它们振动的平衡位置。 (2)同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，也就是说，物质是晶体还是非晶体，并不是绝对的。例如，天然石英是晶体，熔化以后再凝固就变成了石英玻璃，而石英玻璃是非晶体。有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体。 4．对晶体的微观解释 (1)对单晶体各向异性的解释 一个平面上单晶体物质微粒的排列情况如图所示。在沿不同方向所画的等长线段AB、AC、AD上物质微粒的数目不同。线段AB上物质微粒较多，线段AD上较少，线段AC上更少。因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起单晶体在不同方向上物理性质的不同。 (2)对晶体具有确定熔点的解释 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。 【例2】 (2024·江苏南通高二期末)石墨烯是从石墨中分离出的单层结构，其中碳原子紧密结合成单层六边形晶格结构，如图所示，则(　　) A．石墨是非晶体 B．石墨研磨成的细粉末就是石墨烯 C．石墨烯在熔化过程中，温度不变，内能增加 D．碳原子在某一特定位置固定不动 碳原子紧密结合成单层六边形晶格结构，石墨是晶体，A错误；石墨烯是从石墨中分离出的单层结构，石墨研磨成的细粉末不是石墨烯，B错误；石墨是晶体，石墨烯在熔化过程中，温度不变，吸收能量，内能增加，C正确；碳原子不是固定不动的，而是在不停地振动，D错误。 [练1] (多选)晶体不同于非晶体，它具有规则的几何外形，在不同方向上物理性质不同，而且具有一定的熔点，下列说法可以用来解释晶体的上述特性的有(　　) A．组成晶体的物质微粒，在空间按一定的规律排成整齐的行列，构成特定的空间点阵 B．晶体在不同方向上物理性质不同，是因为不同方向上微粒数目不同，微粒间距不同 C．晶体在不同方向上物理性质不同，是由于不同方向上的物质微粒的性质不同 D．晶体在熔化时吸收的热量，全部用来瓦解晶体的空间点阵，转化为分子间势能，因此晶体在熔化过程中保持一定的温度不变，只有空间点阵完全被瓦解，晶体完全变为液体后，继续加热，晶体温度才会升高 很多晶体都是由相同的物质微粒组成的，例如，金刚石和石墨都是由碳原子组成的，不同方向上的物质微粒完全一样，可见其各向异性不是不同方向上的粒子性质不同引起的，而是粒子的数目和粒子间距不相同造成的。 探究点三___解决实际问题 [练2] (科技情境)(2024·江苏连云港高二期末)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。他们利用透明胶带对石墨进行反复地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。如图所示为石墨、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 石墨、石墨烯都是单晶体。石墨与石墨烯都是碳元素的单质，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异性，C错误；他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的，D正确。 [练3] (2024·江苏南通高二检测)白磷在高温、高压环境下可以转化为一种新型二维半导体材料——黑磷，如图为黑磷微观结构，其分子以一定的规则有序排列。下列说法正确的是(　　) A．黑磷是非晶体材料 B．黑磷熔化过程中温度保持不变 C．黑磷中每个分子都是固定不动的 D．黑磷的各种物理性质均为各向同性 根据图示可知，黑磷的微观结构呈现空间上规则排列，具有空间上的周期性，属于晶体材料，因而黑磷具有固定的熔点，熔化过程中温度不变，A错误，B正确；组成物质的分子总是在做无规则热运动，C错误；黑磷为晶体，它的各种物理性质均为各向异性，D错误。 1．(多选)关于晶体与非晶体，下列说法正确的是(　　) A．固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体、非晶体是绝对的，是不可以相互转化的 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．晶体沿不同方向的导热或导电性能不同，但沿不同方向的光学性质一定相同 D．单晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点 固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体、非晶体不是绝对的，是可以相互转化的，例如天然石英是晶体，熔化以后再凝固的水晶却是非晶体，A错误；多晶体是由许许多多的单晶体集合而成的，所以多晶体没有确定的几何形状，B正确；单晶体沿不同方向的导热或导电性能不相同，沿不同方向的光学性质不一定相同，C错误；单晶体和多晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点，D正确。 2．(多选)(2024·青海西宁模拟)下列关于晶体、非晶体的说法正确的是(　　) A．玻璃是非晶体 B．蔗糖、食盐和味精都是晶体 C．有些非晶体在一定的条件下可以转化为晶体 D．单晶体有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点 玻璃是非晶体，蔗糖、食盐和味精都是晶体，A、B正确；有些非晶体在一定的条件下可以转化为晶体，C正确；单晶体和多晶体都有固定的熔点，D错误。 3．(2024·江苏泰州模拟)2023年5月，中国科学技术大学团队利用纳米纤维与合成云母纳米片研制出一种能适应极端环境的纤维素基纳米纸材料。如图所示为某合成云母的微观结构示意图，则该合成云母(　　) A．是非晶体 B．没有规则的外形 C．有固定的熔点 D．各向性质均相同 由题图可知，该合成云母中所含分子在三维空间中呈规则、周期性排列，是晶体，具有一定的几何外形，具有固定的熔点，具有各向异性的特点。 4．(2024·江苏镇江高二期末)对下列几种固体物质的认识，正确的有(　　) 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片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体 C．天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则 D．石墨和金刚石的物理性质不同，是由于石墨是非晶体，金刚石是晶体 食盐熔化过程中，温度保持不变，即有固定的熔点，说明食盐是晶体，A正确；烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，只能说明云母片是晶体，B错误；天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列规则，C错误；石墨和金刚石都是由碳原子组成的，它们的物理性质不同，是由于碳原子排列结构不同，D错误。 5．(多选)下列关于晶体空间点阵的说法正确的是(　　) A．构成晶体空间点阵的物质微粒，可以是分子，也可以是原子或离子 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作用很强，所有物质微粒都被牢牢地束缚在空间点阵的结点上不动 C．所谓空间点阵与空间点阵的结点，都是抽象的概念。空间点阵的结点是指组成晶体的物质微粒做永不停息的微小振动的平衡位置，物质微粒在结点附近的微小振动，就是热运动 D．相同的物质微粒，可以构成不同的空间点阵，也就是同一种物质能够生成不同的晶体，从而能够具有不同的物理性质 组成晶体的物质微粒可以是分子、原子或离子，这些物质微粒也就是分子动理论所说的“分子”。显然，组成晶体的物质微粒在永不停息地做无规则的热运动，但同时物质微粒之间还存在相互作用。组成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。相同的物质微粒，可构成不同的空间点阵，如金刚石和石墨。综上可知A、C、D正确，B错误。 $$