2.4 固体（教用Word）-【金榜题名】2025-2026学年高二物理选择性必修第三册同步学案（人教版）

本高中物理讲义聚焦固体的分类与性质，系统梳理晶体（单晶体、多晶体）和非晶体的宏观物理性质差异，从熔点、各向异性/同性切入，再通过微观结构（规则排列、周期性）解释宏观现象，搭建从宏观到微观的学习支架。 该资料以问题探究（如石蜡熔化实验分析导热性）引导科学探究，结合自我诊断题和例题解析强化科学思维，深化物质观念。课中助力教师引导学生构建知识体系，课后通过针对训练帮助学生查漏补缺，巩固物理观念与科学推理能力。

2．4　固体 学习 目标 1.知道固体分子分为晶体和非晶体两大类，能说出它们物理性质的区别。 2．知道晶体分为单晶体和多晶体，能说出它们物理性质的异同。 3．了解晶体的微观结构，记住晶体的微观结构决定了晶体的宏观性质。 一、晶体和非晶体 1．固体可以分为晶体和非晶体两类。晶体又可以分为单晶体与多晶体。 2．石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、味精等是晶体，玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体。 3．非晶体 (1)没有(填“有”或“没有”)规则的外形。 (2)物理性质：a.没有(填“有”或“没有”)确定的熔化温度； b.导电、导热、光学等物理性质表现为各向同性(填“异性”或“同性”)。 4．晶体 (1)单晶体：①有(填“有”或“没有”)天然的规则的几何形状 ②a.有(填“有”或“没有”)确定的熔点； b.导电、导热、光学等某些物理性质表现为各向异性(填“异性”或“同性”)。 (2)多晶体：① 没有(填“有”或“没有”)规则的几何形状 ②a.有(填“有”或“没有”)确定的熔点； b.导电、导热、光学等物理性质表现为各向同性(填“异性”或“同性”) 二、晶体的微观结构 1．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。 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，例如碳原子按不同的空间分布排列可形成石墨和金刚石。 3．同一种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现．有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体。 [自我诊断] 1．判断下列说法的正误 (1)具有各向同性的固体一定是非晶体。 ( × ) (2)晶体一定有规则的几何形状和具有各向异性的物理性质。( × ) (3)固体都具有一定的熔点。 ( × ) (4)非晶体不可能转化为晶体。 ( × ) (5)晶体的物质微粒在各个方向上排列情况不同，但整齐有序，所以有规则的几何外形。( √ ) 2．某球形固体物质，其各向导热性能不相同，则该物体一定是________。 答案：单晶体 一、晶体和非晶体 [问题探究] 　(1)如图甲所示是日常生活中常见的几种晶体，如图乙是生活中常见的几种非晶体，请在图片基础上思考以下问题： 乙 ①晶体与非晶体在外观上有什么不同？ ②没有规则几何外形的固体一定是非晶体吗？ (2)在玻璃片和云母片上分别涂上一层很薄的石蜡，然后用烧热的钢针去接触玻璃片及云母片的另一面，石蜡熔化，如图所示，那么你看到的现象及得出的结论是什么？ 答案：(1)①单晶体有规则的几何外形，多晶体和非晶体无规则的几何外形。 ②不是。由于多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体也没有规则的几何外形。 (2)玻璃片上石蜡的熔化区呈圆形，说明玻璃沿各个方向的导热性能相同。云母片上石蜡的熔化区呈椭圆形，说明云母沿不同方向的导热性能不相同。 [知识深化] 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)具有确定的熔点，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确定的熔点。 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确定的熔点，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确定的熔点，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，单晶体具有各向异性，而非晶体则是各向同性的。 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。 　关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是(　　) A.可以根据各向异性或各向同性来鉴别晶体和非晶体 B.一块均匀薄片，沿各个方面对它施加拉力，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不同，则该球体一定是单晶体 D.一块晶体，若其各个方向的导热性相同，则这块晶体一定是多晶体 解析：选C　根据各向异性和各向同性只能确定是否为单晶体，无法用来鉴别多晶体和非晶体，选项A错误。薄片在力学性质上表现为各向同性，无法确定薄片是多晶体还是非晶体，选项B错误。固体球在导电性质上表现为各向异性，则一定是单晶体，选项C正确。某一晶体的物理性质显示各向同性，并不意味着该物质一定是多晶体，因为单晶体并非所有物理性质都表现为各向异性，选项D错误。 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。仅从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。　　 [针对训练] 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化温度 解析：选D　只有单晶体才表现为各向异性，A错误；单晶体有天然规则的几何形状，而多晶体无确定的几何形状，常见的金属是多晶体，B错误；大块塑料是非晶体，粉碎成形状规则的颗粒，依然是非晶体，C错误；晶体和非晶体的一个重要区别就是晶体有固定的熔点，而非晶体没有，D正确。 二、晶体的微观结构 [问题探究] 　家庭、学校或机关门锁常用“碰锁”，然而，这种锁使用一段时间后，锁舌就会变涩而不易被碰入，造成关门困难。这时，你可以用铅笔在锁舌上摩擦几下，碰锁便开关自如了，并且可以持续几个月之久。请你动手试一试，并解释其中的道理。 提示：石墨是金刚石的同素异形体，两者的不同结构，造成了两者在物理性质上的很大差异，金刚石质地坚硬，而名墨由于具有层状结构，且层与层之间结合不很紧密，故层与层之间易脱落，能起到润滑作用。用铅笔在纸上写字也是根据这个道理。 [知识深化] 1．对单晶体各向异性的解释 如图所示，这是在一个平面上单晶体物质微粒的排列情况。从图上可以看出，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，才引起单晶体在不同方向上物理性质的不同。 2．对晶体具有一定熔点的解释 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的作用力，离开平衡位置，使规则的排列被破坏，晶体开始熔解，熔解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。 3．对同素异构体的解释 这是由于它们的物质微粒能够形成不同的晶体结构，例如碳原子按不同的结构排列可形成石墨和金刚石，二者在物理性质上有很大不同。白磷和红磷的化学成分相同，但白磷具有立方体结构，而红磷具有与石墨一样的层状结构。 4．多晶体的微观结构及性质 (1)多晶体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体(晶粒)组成的。平常见到的各种金属材料都是多晶体。把纯铁做成的样品放在显微镜下观察，可以看到它是由许许多多晶粒组成的，晶粒有大有小，晟小的只有10－5 cm。 (2)每个晶粒都是一个小单晶体，具有各向异性的物理性质和规则的几何形状，因为晶粒在多晶体里杂乱无章地排列着，所以多晶体没有规则的几何形状，也不显示各向异性。它在不同方向的物理性质是相同的，即各向同性。但还有确定的熔点。 　(多选)有关晶体的微观结构，下列说法中正确的有(　　) A.同种元素的原子按不同结构排列有相同的物理性质 B.同种元素的原子按不同结构排列有不同的物理性质 C.同种元素形成晶体只能有一种排列规律 D.同种元素形成晶体可能有不同的排列规律 解析：选BD　同种元素的原子可以按不同结构排列，形成不同的物质，不同物质的物理性质不同，例如：由碳元素组成的石墨和金刚石的密度、机械强度、导热性能、导电性能和光学性质等都有很大差别，所以B、D正确，A、C错误。 [针对训练] 2．2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈·海姆和康斯坦丁·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，下列说法正确的是(　　) 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.通过物理变化的方法无法获得石墨烯 解析：选C　石墨、石墨烯与金刚石都是晶体，故A错误，C正确；石墨、金刚石、碳60、碳纳米管和石墨烯等都是由碳元素构成的单质，它们互为同素异形体，故B错误；科学家是通过物理变化的方法获得石墨烯的，故D错误。 1．(多选)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(　　) A.金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体 B.晶体的分子(或原子、离子)排列是有规则的 C.单晶体和多晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔化温度 D.单晶体和多晶体的物理性质表现为各向异性，非晶体表现为各向同性 解析：选BC　金刚石、食盐和水晶是晶体，玻璃是非晶体，A错误；晶体的分子(或原子、离子)排列是有规则的，B正确；晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔化温度，C正确；单晶体的物理性质表现为各向异性，而多晶体表现为各向同性，D错误。 2．在图甲、乙、丙三种固体薄片上涂蜡，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，以下说法正确的是(　　) A.甲、乙为非晶体，丙是晶体 B.甲、乙为晶体，丙是非晶体 C.甲、丙为非晶体，乙是晶体 D.甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体 解析：选D　由题图甲、乙、丙可知：甲、乙各向同性，丙各向异性；由题图丁可知：甲、丙有固定熔点，乙无固定熔点，所以甲、丙为晶体，乙为非晶体，其中甲为多晶体，丙为单晶体，故D项正确。 3．晶体内部的分子有序排列为如图所示的空间点阵(图中的小黑点表示晶体分子)，图中AB、AC、AD为等长的三条线段．下列说法正确的是(　　) A.A处的晶体分子可以沿三条线方向发生定向移动 B.三条线段上晶体分子的数目相同，表明晶体的物理性质是各向同性的 C.三条线段上晶体分子的数目不同，表明晶体的物理性质是各向异性的 D.以上说法均不正确 解析：选C　晶体中的分子只在平衡位置附近振动，不会沿三条线方向发生定向移动，故A错误；三条线段上晶体分子的数目不同，表明晶体的物理性质是各向异性的，故B、D错误，C正确。 4．(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，而且具有确定的熔点，下列哪些说法可以用来解释晶体的上述特性(　　) 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，温度才会升高 解析：选ABD　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，不同方向上物质微粒完全一样，可见其各向异性不是因为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。故C错误，A、B、D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $