第二章 4 固体-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册学习手册（人教版）

4.固 知识梳理 川知识点1晶体和非晶体 固体分类：固体可分为 两类。 (1)外形：单晶体具有规则的几何形状，非 晶体则 确定的几何形状。 (2)物理性质：晶体有确定的 一，非 晶体没有确定的 (3)常见的晶体：石英、云母、明矾、食盐、 硫酸铜、蔗糖、味精、雪花；常见的非 晶体：玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶。 川知识点2单晶体和多晶体 1.单晶体：有规则的几何形状，外形是由若 干个平面围成的多面体，这样的固体叫 ， 单晶体就是单个晶体颗粒。单 晶体在导热、导电、光学等物理性质上表 现为 2.多晶体：由许多无规则排列的晶粒构成的 晶体。多晶体 规则的几何形状。 多晶体有 的熔点，导热、导电、 光学等物理性质上表现为 川知识点3晶体的微观结构 1.规则性：单晶体的原子（分子、离子）都 是按照各自的规则排列，具有空间上的周 期性。 2.变化或转化：在不同条件下，同种物质的 第二章气体、固体和液体。 体 微粒按照不同规则在空间排列，可以生成 不同的晶体，例如石墨和金刚石。有些晶 体在一定条件下 转化为非晶体， 例如天然水晶熔化后再凝固成石英玻璃。 要点突破 川要点1对晶体和非晶体的理解 1外形：单晶体具有规则的几何形状，而非 晶体没有。食盐、明矾、石英都是晶体， 有些晶体可以具有多种不同的几何形状， 例如雪花可以有多种不同的几何形状，非 晶体则没有规则的几何形状。 2.物理性质：单晶体具有各向异性，而非晶 体则是各向同性的。物理性质包括弹性、 硬度、导热性能、导电性能、光的折射性 能等。晶体的各向异性是指晶体在不同方 向上的物理性质不同。例如晶体在不同的 方向上可以有不同的硬度、弹性、导热性 能、导电性能等。 3.熔点：晶体具有一定的熔点，而非晶体没 有一定的熔点。 例1（多选）如图所示是a、b两种不同物 质的熔化曲线，根据曲线下列说法正确的是 例1题图 学 47 高中物理选择性必修第三册（人教版） A.a是晶体 B.b是晶体 C.a是非晶体 D.b是非晶体 思路点拨 注意理解晶体和非晶体的区分关键 是看有无确定的熔点。晶体具有一定的 熔点，而非晶体没有一定的熔点。 B变式训练① 关于晶体和非晶体，下列说法正确的是 A.所有的晶体都表现为各向异性 B.晶体一定有规则的几何形状，形状不规 则的金属一定是非晶体 C.大块塑料粉碎成形状相同的颗粒，每个 颗粒即为一个单晶体 D.所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体 没有确定的熔点 川要点2单晶体和多晶体 1.单晶体和多晶体：单晶体具有规则的几何 形状，单晶体是单个的晶体颗粒。多晶体 是单晶体的组合，是由许多无规则排列的 晶体颗粒构成的晶体。 2.单晶体、多晶体、非晶体比较 晶体 比较分类 非晶体 单晶体 多晶体 外形 规则 不规则 不规则 熔点 确定 确定 不确定 物理性质 各向异性 各向同性 各向同性 原子排列 有规则 每个晶体的 排列无规则 无规则 48) 学 续表 晶体 比较分类 非晶体 单晶体 多晶体 典型物质 石英、云母、食盐、硫 玻璃、蜂蜡 酸铜 松香 有的物质在不同条件下能够生成不同的 形成与 晶体，同一物质可能以晶体和非晶体两 转化 种不同的形态出现，有些非晶体在一定 条件下也可以转化为晶体 3.几点说明 (1)晶体和非晶体区分的关键看有无确定的 熔点，而不是用是否有规则的几何形状 来辨别。单晶体和多晶体的区分关键看 有无规则的几何外形及物理性质是各向 同性还是各向异性。 (2)注意理解单晶体在物理性质上的各向异 性。单晶体具有各向异性，并不是说每 一种单晶体都在各种物理性质上表现出 各向异性，如云母、石膏晶体在导热性 上表现出显著的各向异性，即沿不同方 向传热快慢不同；立方体形的铜晶体在 弹性上表现出显著的各向异性，即沿不 同方向弹性不同。 例2关于晶体和非晶体，下列说法中正确 的是() A.可以根据各向同性或各向异性来鉴别晶 体和非晶体 B.一块均匀的薄片，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 C.一个固体球，如果沿其各条直径方向的 导电性能不同，则该球一定是单晶体 D.一块晶体，若其各个方向的导热性能相 同，则一定是多晶体 思路点拨 本题考查对晶体特性 各向异性 的理解。解题关键是要明确多晶体和非 晶体都显示各向同性，只有单晶体在物 理性质上表现出各向异性。注意区别晶 体和非晶体、单晶体和多晶体各种性质。 方法总结 注意区别晶体和非晶体、单晶体和多晶体： 宏观外形 物理性质 (1)有确定的熔点 单晶体 有天然规 则的形状 (2)导热、导电、光学 晶 性质表现为各向异性 多晶体 没有确定 (1)有确定的熔点 的形状 (2)导热、导电、光学 性质表现为各向同性 非晶体 没有确定 (1)没有确定的熔点 (2)导电、导热、光学 的形状 性质表现为各向同性 变式训练2 (多选)如图所示，ACBD是一厚度均 匀，由同一种微粒构成的圆板，AB和CD 是互相垂直的两条直径，把圆板从图示位置 顺时针转90°后电流表读数发生了变化（两 种情况下都接触良好)，关于圆板，下列说 法正确的是( A.圆板是非晶体 B.圆板是多晶体 C.圆板是单晶体 变式训练2题图 D.圆板在各个方向导电性不同 川要点3晶体的微观结构及特点 1.晶体的微观结构特点 第二章气体、固体和液体。 (1)组成晶体的物质微粒（分子、原子或离 子)，依照一定的规则在空间中整齐地 排列。 (2)晶体中物质微粒的相互作用很强，微粒 的热运动不足以克服它们的相互作用而 远离。 (3)微粒的热运动表现为在一定的平衡位置 附近不停地做微小的振动。 2.晶体与非晶体区别的微观解释 （1)各向异性：如图所示B·乙A 为在一个平面上晶体 c:: 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，才引起单晶体的不同方向上物理 性质的不同。 (2)熔点：给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3（多选）下列叙述错误的是() A.晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点 阵排列 B.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 C.非晶体有规则的几何形状和确定的熔点 D.石墨的硬度比金刚石的差很多，是由于 它的微粒没有按空间点阵分布 学 49 高中物理选择性必修第三册（人教版） 思路点拨 本题考查晶体的微观结构特点。晶 体内部微粒排列的空间结构决定着晶体 的物理性质是否相同，石墨与金刚石的 硬度相差甚远是由于它们内部微粒的排 列结构不同，石墨的层状结构决定了它 的质地柔软，而金刚石的网状结构决定 了其中碳原子间的作用力很强。 方法总结 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 空间上的周期性。同种物质也可以以晶 体和非晶体两种不同形态出现。有些晶 体和非晶体可在一定条件下相互转化。 变式训练③ (多选)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0.34nm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， 5.液 知识梳理 川知识点1液体的表面张力 1.表面层：液体与气体接触的表面存在一个 50)学 根据以上信息和已学知识判断，下列说法正 确的是( 石墨的微观结构 石墨烯的微观结构 变式训练3题图 A.石墨是晶体，石墨烯是非晶体 B.石墨是单质，石墨烯是化合物 C.石墨、石墨烯与金刚石都是晶体 D.他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的 情境拓展 晶须是一种发展中的高强度材料，它是 一些非常细的、非常完整的丝状（横截面为 圆形)晶体。现有一根铁质晶须，直径为d, 用大小为F的力恰好将它拉断，断面呈垂直 于轴线的圆形。已知铁的密度为p,铁的摩 尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA,则拉 断过程中相邻铁原子之间的相互作用力是 M B中 C.E/6Mj号 D.EM子 TPNA 正TpWa 体 薄层，这个薄层叫 层。表面层里 的分子比液体内部 ，分子间的相 互作用力表现为 2.表面张力：液体表面各部分间存在的相互 ，使液体的表面具有收缩的趋高中物理选择性必修第三册（人教版） hS,温度为T,由理想气体状态方程可得phS=phS T T2 得h=票A=00×18cm=16em,对上每分气体 PT 进行分析，根据玻意耳定律可得po(h-h2)S=pLS,得L= 6cm,故此时活塞M距离底端的距离为h4=16cm+6cm= 22cm。 例3BCD【解析】四条直线段 只有ab是等容过程，A错误；连接 Ob、Oc和0d,则Ob、Oc、Od都是 一定质量的理想气体的等容线，依 0e- 据p-T图中等容线的特点（斜率越 大，气体体积越小)，比较这几条图 例3题答图 线的斜率，即可得出V=V>V>V,故B、C、D正确。 m 专题三 气体实验定律与理想气体 状态方程的应用 要点突破 例1(1)-66℃(2)15cm【解析】(1)B刚 要离开桌面时，地面的支持力为O,对物体B:设弹簧 的伸长为，kx,=mg,得x=5cm。对活塞：受力平衡得 PS-pS-k,根据理想气体状态方程有P空=卫2LS 代入数据解得T=207K,t=(207-273)℃=-66℃，故当 B刚要离开桌面时缸内气体的温度2=-66℃。 (2)x1=5cm,当温度降至-66℃之后，若继续降 温，则缸内气体的压强不变，根据盖-吕萨克定律，有 (L-x)S=(L-x-HS,代入数据解得H=15cm。 T, T 例2(1)54cmHg(2)8cm【解】(1)设 左侧A部分气体压强为P1,软管内气体压强为P2,由图 中液面的高度关系可知，p1+h1=p2①；p2+h2=po②； 联立①②解得p1=po(h+h2)=54 cmHg。(2)对A部 分气体：初状态：p1=54cmHg,V=20cmS,T=27℃= 300K,末状态：p1'=?,V'=21cmS,T'=350K,由理 想气休软态方程有学-兴，解得60en:由 于空气柱长度增加1cm,则水银柱向右侧移动1cm, 因此液面高度差h'=8cm,由p1'=po(h'+h2'),解得h2' =8 cmo 例3(1)3.33m(2)20m【解析】(1)当A 向右移动时，设B不移动，对【内气体：由玻意耳 定律得pr子SL,解得p号Po面此时B巾气体 的压强为2p>p1,故B不动。由P=p+Pgh解得水的深度 h=3.33m。(2)该装置放入水下后，由于水的压力 34 A向右移动，I内气体压强逐渐增大，当压强增大到 大于2后B开始向右移动，当A恰好移动到缸底时 所测深度最大，此时原I内气体全部进人Ⅱ内，设B 向右移动x距离，两部分气体压强为P2。对原【内气 体：由玻意耳定律得pSL=pSx,对原Ⅱ内气体：由玻 意耳定律得2pSL=pS(L-x),又pp+Pghm,联立解得 hm=20m。 例425瓶【解析】方法一：假设把n个小钢瓶p1' =1atm的氧气（体积V,'=5nL)装人另一个容器中，容 器体积为△V,压强为p1=30atm。 根据玻意耳定律：p1'V'=pAV①， 以氧气瓶中的氧气与体积为△V的容器内的氧气合 起来作为研究对象，初状态：p1=30atm,V1=V+△V, 末状态：p2=5atm,V2=V+V1',由玻意耳定律，有 PV1s=p2V2总，p1(V+△V)=p2(V+V,')②， ①②联立得p1V+p'V'=p2(V+V),解得n=25(瓶)。 方法二：以氧气瓶中的氧气和个小钢瓶中的氧气 整体为研究对象，由理想气体状态方程的推论得各部分 的pV值（因为是等温变化）之和在变化前后相等，即 pV+p1'V'=p2(V+V'),解得n=25(瓶)。 >"4.固体 知识梳理 知识点1晶体和非晶体 晶体非晶体(1)没有(2)熔点熔点 知识点2单晶体和多晶体 1.单晶体各向异性2.没有确定各向同性 知识点3晶体的微观结构 2.可以 要点突破 例1AD【解析】晶体在熔化过程中不断吸热，但 温度保持不变，这个温度对应的就是熔点的温度，而非 晶体没有确定的熔点，不断加热，非晶体先变软，然后 熔化，温度却不断上升。由图像可得到信息，a是晶体， b是非晶体，A、D正确。 变式训练1D 例2C【解析】多晶体和非晶体都表现出各向同 性，只有单晶体表现出各向异性，各向同性或各向异性 无法鉴别品体和非晶体，A、B错误，C正确；品体具 有各向异性的特性，仅仅是指某些物理性质，并不是所 有的物理性质都是各向异性，故当晶体某一物理性质表 现出各向同性，并不意味着该物质一定是多晶体，D 错误。 变式训练2CD 例3CD【解析】晶体内部微粒排列的空间结构决 定着晶体的物理性质是否相同，晶体的各向异性是由于 它的微粒按空间点阵排列，单晶体具有规则的几何外形 也是由于它的微粒按一定规律排列，A、B正确：非晶 体没有规则的几何形状，C错误；石墨的层状结构决定 了它的质地柔软，而金刚石的网状结构决定了其中碳原 子间的作用力很强，所以金刚石有很大的硬度，D错误。 变式训练3CD 情境拓展 C【解析】铁的摩尔体积：V=业，单个分子的体 。又=号矿，所以分子的半径， 积：V。=M 分千的最大裁面积S·: nd2 4 铁质晶须的横截面上的分子数= 拉断过程中相邻铁原子之间的相互作用力：F=F。 E6M号，C正确。 TPNA >m5.液体 知识梳理 知识点1液体的表面张力 1.表面稀疏引力2.吸引力 知识点2浸润和不浸润及毛细现象 2.（1)润湿(2)不会 第三章 一"1.功、热和内能的改变 知识梳理 知识点1焦耳的实验 1.吸热放热隔热性能热量 2.（1)做功(2)电功 知识点2功与内能的改变 1.做功内能2.做功W 知识点3热与内能的改变 1.热传导2.增加减少0 知识点4做功、传热和内能的改变 1.等效转化转移2.状态过程 要点突破 例1AD【解析】0℃的水和0℃的冰分子平均动 参考答案与解析。 3.(1)上升下降(2)内径大 知识点3液晶 1.(1)流动性(2)各向异性 要点突破 例1BC【解析】液体表面各部分间存在的相互吸 引力叫表面张力，A错误；液体表面层内分子较液体内 部稀疏，故分子力表现为引力，B正确；表面张力的作 用使液面具有收缩的趋势，且其方向沿液面的切线方向 与分界线垂直，C正确，D错误。 变式训练1C 例2AC【解析】因为水能浸润玻璃，A正确；水 银不浸润玻璃，C正确；B、D选项中管内外的浸润情 况不一致，所以是不可能的。 变式训练2BCD 例3CD【解析】液晶不是晶体，液晶是一种介于 固态和液态之间的物质，A错误；液晶分子的空间排列 并不稳定，从某个方向看比较整齐，但从另外一个方向 看则是杂乱无章的，液晶具有各向异性，B错误；液品 在光照、温度、电场等外界作用下，会产生很多的光学 性质，C、D正确。 变式训练3B 情境拓展 C【解析】液体表面张力作用使得水滴呈球形，但 是由于有重力作用使得水滴呈椭球形，A错误；照片中 的玻璃和水滴不浸润，B错误；水滴与玻璃表面接触的 那层水分子间距比水滴内部的水分子间距大，C正确： 照片中水滴表面分子比水滴的内部稀疏，D错误。 热力学定律 能相同，但内能并不相同，水结成冰时要放出热量（忽 略此过程的膨胀功)，说明相同质量的水的内能大（水 的分子势能比冰的分子势能大)，A正确；电流通过电 阻发热，是由于电流做功将电能转化为内能的过程，而 不是热传递过程，故B错误；气体膨胀对外做功，但有 可能吸收更多的热量，C错误；橡皮筋被拉伸时，会产 生弹力，此弹力是分子引力的宏观表现，分子势能随分 子间距离的增大而增大，故D正确。 变式训练1A 例2ABD【解析】物体与活塞碰撞时有机械能损 失，因此物体和活塞重力势能的减少量大于气体内能的 增加量；根据功与内能增加量的关系可知，外界对气体 所做的功W与空气内能的变化量相等，因此△U=W, W<Mgh+mgAh,C正确，A、B、D错误。 35