第2章 第4节 固体(Word教参)-【学霸笔记·同步精讲】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

本讲义聚焦固体的分类与特性核心知识点，先从宏观梳理晶体（单晶体、多晶体）与非晶体的区别，包括外形规则性、熔点确定性及各向异性/同性现象，再通过微观结构（微粒排列规则性）解释宏观特性，构建“宏观现象-微观本质”的学习支架。 资料通过实验情境（如石蜡在玻璃与云母片上的熔化对比）、微观结构示意图及判断题设计，突出科学思维（模型建构、科学推理）和科学探究（质疑创新）。例如用云母片导热各向异性实验引导推理微观排列差异，课中辅助教师直观教学，课后通过例题与练习题帮助学生巩固物质观念，查漏补缺。

第4节　固　体 1．知道晶体和非晶体、单晶体和多晶体的概念。　2.知道各向异性现象和各向同性现象。　3.掌握晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别。　4.学会用晶体的微观结构特点来解释晶体外形的规则性和物理性质的各向异性。　 一、晶体和非晶体 1．固体可以分为__________和__________两类。石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、味精等是__________，玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是__________。 2．晶体有天然的、规则的几何形状。非晶体没有规则的外形。我们在初中已经学过，晶体具有确定的____________，非晶体没有确定的熔化温度。 3．有些晶体沿不同方向的导热或导电性能不同，有些晶体沿不同方向的光学性质不同，这类现象叫作________。非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，这叫作________。由于多晶体是许多________杂乱无章地组合而成的，所以多晶体没有确定的几何形状，也不显示各向异性。 说明：具有各向异性的一定是单晶体，具有各向同性的可能是非晶体，也可能是多晶体。 二、晶体的微观结构 1．规则性：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________性。 2．变化或转化 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__________在空间分布。例如石墨和金刚石。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。有些晶体在一定条件下可以转化为非晶体，有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体。 判断下列说法是否正确。 (1)铁块没有规则的几何形状，是非晶体。(　　) (2)晶体具有确定的熔点。(　　) (3)具有各向同性的固体一定是非晶体。(　　) (4)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。(　　) (5)玻璃没有确定的熔点，也没有天然规则的几何形状。(　　) (6)晶体内部的微粒是静止的，而非晶体内部的物质微粒是不停地运动着的。(　　) 提示：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√　(6)× [答案自填] 晶体　非晶体　晶体　非晶体　熔点　各向异性　各向同性　单晶体 周期　不同规则 知识点一　晶体和非晶体 1．图甲是日常生活中常见的几种晶体，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： (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，如图丙所示，那么你看到的现象及得出的结论是什么？ [提示]　1.(1)单晶体有天然规则的几何外形，多晶体和非晶体无天然规则的几何外形。 (2)不是。由于多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体也没有天然规则的几何外形。 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。　 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，物理性质表现为各向同性，但组成多晶体的晶粒都有天然规则的几何形状，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。 3．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。 4．判断晶体与非晶体、单晶体与多晶体 (1)区分晶体与非晶体的方法：看其有无确定的熔点。 (2)区分单晶体和多晶体的方法：看其是否具有各向异性。 角度1　晶体和非晶体的区别 　(2024·贵州贵阳阶段练)下列关于晶体和非晶体的描述错误的是(　　) A．将一块非晶体敲碎后，得到的小颗粒是晶体 B．单晶体有天然的、规则的几何形状，非晶体没有规则的外形 C．晶体具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔化温度 D．在合适的条件下，某些晶体与非晶体之间可相互转化 [解析]　将一块非晶体敲碎后，物质结构没有发生变化，得到的小颗粒仍然是非晶体，故A错误，符合题意；单晶体有天然的、规则的几何形状，非晶体没有规则的外形，故B正确，不符合题意；晶体具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔化温度，只是在一定温度范围内熔化，故C正确，不符合题意；在合适的条件下，某些晶体与非晶体之间可相互转化，如天然石英为晶体，熔化后再凝固将变为非晶体，故D正确，不符合题意。 [答案]　A 　(2024·山东淄博期中)玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，玻璃是一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的有(　　) A．没有确定的熔化温度 B．天然具有规则的几何形状 C．沿不同方向的导热性能不相同 D．分子在空间上周期性排列 [解析]　根据非晶体的特点可知非晶体是指组成物质的分子(或原子、离子)在空间上不呈规则周期性排列的固体；它没有天然的、规则的几何形状；它的物理性质在各个方向上是相同的，叫“各向同性”；它没有确定的熔化温度。 [答案]　A 角度2　晶体性质的理解 　如图所示，ACBD是一块厚度均匀的由同一种微粒构成的圆板，AB和CD是互相垂直的两条直径，把圆板从图示位置转90°后电流表示数发生了变化(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 D．不知有无固定熔点，无法判定是晶体还是非晶体 [解析]　电流表示数发生变化，说明圆板沿AB和CD两个方向的导电性能不同，即圆板具有各向异性，所以圆板是单晶体。 [答案]　C 　(2024·江苏扬州期中)方解石双折射现象的图片如图所示，关于方解石的说法正确的是(　　) A．是多晶体 B．具有确定的熔点 C．导电等性能也是各向异性 D．没有天然规则的几何形状 [解析]　单晶体具有天然规则的几何形状、各向异性和具有确定的熔点等性质；光在晶体中的双折射现象就是光学各向异性的表现，所以题图中方解石的双折射现象说明方解石是单晶体，故A错误。方解石是单晶体，具有确定的熔点和天然规则的几何形状，故B正确，D错误；单晶体具有各向异性，但不是所有性能都表现出各向异性，虽然光在方解石中的双折射现象就是其光学各向异性的表现，但是不能确定其导电等性能也表现出各向异性，C错误。 [答案]　B 知识点二　晶体的微观结构 1．单晶体具有天然规则的几何外形，物理性质方面表现为各向异性，而非晶体却没有天然规则的几何外形，并且物理性质方面表现为各向同性。产生这些不同的根本原因是什么呢？ 2．金刚石和石墨都是由碳原子构成的，但它们在硬度上却差别很大，这是因为什么？又说明了什么问题？ [提示]　1.它们的微观结构不同。 2．金刚石是网状结构，原子间的作用力强，所以金刚石的硬度大。石墨是层状结构，原子间的作用力弱，所以石墨的硬度小。这说明组成物质的微粒按照不同的规则在空间分布会形成不同的晶体。　 1．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。由于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。 2．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，而熔化以后再凝固的水晶(石英玻璃)就是非晶体。有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体。 　(2024·江苏泰州一模)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．有确定的熔点 D．各向性质均相同 [解析]　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，具有确定的熔点，具有各向异性的特点。 [答案]　C 　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，其原子以一定的规则有序排列。下列说法正确的是(　　) A．黑磷是晶体材料 B．黑磷熔化过程中温度升高 C．黑磷中每个分子都是固定不动的 D．同质量的白磷和黑磷分子数目不同 [解析]　根据题图可知，黑磷的微观结构在空间上呈现规则排列，具有空间上的周期性，属于晶体材料，因而黑磷具有确定的熔点，熔化过程中温度不变，故A正确，B错误；组成物质的分子总是在做无规则热运动，故C错误；组成白磷和黑磷的分子是同一种分子，所以同质量的白磷和黑磷分子数目相同，故D错误。 [答案]　A 1．(晶体和非晶体)(多选)【教材经典P34科学漫步改编】如图为石墨中分离出的新材料，其中碳原子紧密结合成单层六边形晶格结构，则(　　) A.石墨是晶体 B．石墨研磨成的细粉末就是石墨烯 C．单层石墨烯的厚度约3 μm D．碳原子在六边形顶点附近不停地振动 解析：选AD。石墨是晶体，故A正确；石墨烯是石墨中提取出来的新材料，故B错误；单层石墨烯厚度约为原子尺寸10－10 m，故C错误；根据分子动理论可知，固体分子(或者原子、离子)在平衡位置附近不停地振动，则碳原子在六边形顶点附近不停地振动，故D正确。 2．(晶体和非晶体)(2024·新疆阿克苏阶段练)下列说法正确的是(　　) A．只有非晶体才显示各向同性 B．多晶体不显示各向异性 C．晶体的导电性能比非晶体好 D．金刚石是晶体，石墨是非晶体 解析：选B。非晶体和多晶体显示各向同性，单晶体显示各向异性，故A错误，B正确；单晶体的导电性能好，多晶体和非晶体导电性能差，故C错误；金刚石和石墨都是晶体，故D错误。 3．(晶体的微观结构)(2024·江苏南通期中)2023年10月3日，我国发现的“铌包头矿”获得国际矿物协会新矿物命名。铌包头矿是一种富含Ba、Nb、Ti、Fe、Cl的硅酸盐矿物，微观结构如图所示，则“铌包头矿”颗粒(　　) A．是非晶体 B．有确定的熔点 C．没有规则的外形 D．各向性质均相同 解析：选B。由题图可知，该颗粒属于晶体，其有规则的外形，且有确定的熔点，表现为各向异性。 4．(晶体的微观结构)(多选)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(　　) A．同种物质不可能呈现晶体和非晶体两种不同的形态 B．晶体中原子(或分子、离子)都按照一定规则排列，具有空间上的周期性 C．单晶体和多晶体都具有各向异性的物理性质 D．单晶体具有规则的外形是由于它的微粒按一定规律排列 解析：选BD。有些非晶体在适当的条件下会变成晶体，A错误；晶体中分子的排列有规则，在空间上有周期性，B、D正确；单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性，C错误。 学科网（北京）股份有限公司 $