第二章 第四节 固体-【创新教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册五维课堂同步课件PPT（人教版）

该高中物理课件聚焦“固体”核心内容，系统讲解晶体与非晶体的分类、单晶体各向异性与多晶体各向同性的特性及微观结构规则性，通过雪花形状、石墨与金刚石差异等生活实例导入，以自主预习、合作探究等支架衔接宏观现象与微观本质。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，通过蜂蜡熔化实验对比晶体与非晶体导热差异，结合石墨烯等前沿科技案例，帮助学生建立微观结构决定宏观性质的物理观念，既激发学生探究兴趣，也为教师提供结构化教学资源，提升课堂效率。

物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 物理选择性必修第三册 合作探究攻重难 自主预习探新知 课堂自测夯基础 课后素养提升练 第四节　固体 学习目标 核心素养 1.知道什么是晶体、非晶体、单晶体、多晶体． 2．知道晶体、非晶体在外形和物理性质方面的区别． 3．会用晶体的微观结构特点解释晶体外形的规则性和物理性质的各向异性. 1.物理观念：晶体、非晶体、各向同性、各向异性． 2．科学思维：理解晶体的各向异性，掌握晶体的微观结构． 3．科学方法：实验法、对比法、作图法. [知识点1]　晶体和非晶体　 1．固体可以分为　晶体　和　非晶体　两类．石英、云母、明矾、食盐、味精、蔗糖等是　晶体　，玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是　非晶体　. 2．单晶体具有　确定　的几何形状，多晶体和非晶体没有　确定　的几何形状，我们在初中已经学过，晶体　有确定　的熔点，非晶体　没有确定　的熔点． 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，这类现象称为　各向异性　.非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，这叫作　各向同性　.由于多晶体是许多　单晶体　杂乱无章地组合而成的，所以多晶体是　各向同性　的． 说明：具有各向异性的一定是单晶体，具有各向同性的则可能是非晶体或多晶体． [知识点2]　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　的周期性． 2．变化或转化 在不同条件下，同种物质的微粒按照　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　可以转化为非晶体，例如天然水晶熔化后再凝固成石英玻璃． [自我检测] 1．思维辨析 (1)单晶体和多晶体都有规则的几何外形．( × ) (2)所有的晶体都具有各向异性．( × ) (3)所有晶体在不同方向上物质微粒的排列情况都相同．( × ) (4)晶体内部微粒的排列毫无规则．( × ) 2．基础理解 石墨和金刚石都是由碳原子组成的，为什么石墨很软，而金刚石却很坚硬呢？ 提示：金刚石中碳原子的作用力很强，而石墨中网层之间的碳原子间的作用力很弱，所以金刚石很坚硬，石墨却很松软． 晶体和非晶体 ◆[探究导引] 雪花的形状极多，而且十分美丽．如果把雪花放在放大镜下，可以发现每片雪花都是一副极其精美的图案，连许多艺术家都赞叹不已．但是，各种各样的雪花大多是什么形状的呢？它们又是怎样形成的呢？你不妨拿放大镜来观察一下！或者上网去搜一下吧！ 提示：雪花大多是六角形的，这是因为雪花属于六方晶系．雪花的“胚胎”是小冰晶，主要有两种形状：一种呈六棱体状，长而细，叫柱晶，但有时它的两端是尖的，样子像一根针，叫针晶；另一种则呈六角形的薄片状，就像从六棱铅笔上切下来的薄片那样，叫片晶． ◆[探究归纳] 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． [例1]　(多选)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(　　) 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，如果沿其各条直线方向的导电性不同，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 思路点拨：(1)晶体有固定熔点，而非晶体没有． (2)单晶体具有各向异性，多晶体与非晶体都具有各向同性． [解析]　判断固体是否为晶体的标准是看是否有固定的熔点，多晶体和非晶体都具有各向同性和无规则的外形，单晶体具有各向异性和规则的几何外形，C、D正确． [答案]　CD [规律方法] 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，单晶体表现出各向异性，而多晶体表现出各向同性． ◆[跟踪训练] [训练角度1]　晶体与非晶体、单晶体与多晶体性质的理解 1．某球形固体物质，其导热性能沿各个方向相同，则该物体(　　) A．一定是非晶体 B．可能具有确定的熔点 C．一定是单晶体，因为它有规则的几何外形 D．一定是多晶体，因为其物理性质具有各向同性 解析：B　[导热性能沿各个方向相同的物体可能是非晶体，也可能是晶体，晶体具有确定的熔点，故A、D错误，B正确；物体几何外形是否规则不是判断是否为单晶体的依据，应该说，单晶体具有规则的几何外形是“天生”的，而多晶体和非晶体也可以具有规则的几何外形，当然，这只能是“后天”加工的，故C错误．] [训练角度2]　区分晶体和非晶体的实验 2．把熔化了的蜂蜡薄薄地涂在薄玻璃片上．把一支缝衣针烧热，然后用针尖接触蜂蜡层的背面，不要移动，观察蜂蜡熔化区域的形状(如图甲所示)．把玻璃片换成单层云母片，再做以上实验(如图乙所示)．在玻璃片上和云母片上，蜂蜡熔化区域形状的不同说明了什么？ 甲　　　　　　　　乙 蜂蜡熔化区域的形状 解析：玻璃是非晶体，表现为各向同性，因此各个方向上导热均匀，蜂蜡熔化区域形状为圆形；云母片为单晶体，表现为各向异性，因此不同方向上导热性能不一样，最终蜂蜡熔化区域为椭圆形． 答案：见解析 晶体的微观结构 ◆[探究导引] 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，而石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． ◆[探究归纳] 1．晶体内部的微粒是按各自的规则排列着的，具有空间上的周期性．如图所示是食盐晶体中氯离子和钠离子分布的示意图． 2．同种元素的微粒能够按照不同规则在空间分布形成不同的物质．例如，碳原子如果按图甲那样排列，就成为石墨，而按图乙那样排列，就成为金刚石． 甲(石墨)　　　乙(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，天然水晶是晶体，而熔化以后再凝固的水晶(即石英玻璃)就是非晶体．有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体． [例2]　(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 思路点拨：(1)晶体具有规则的几何外形和确定的熔点，都是因为它的内部微粒有规则的排列． (2)晶体熔化时吸收的热量用来破坏晶体的空间点阵，所以温度不升高. [解析]　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． [答案]　ABD [规律方法] 晶体各向异性的原因 (1)单晶体物理性质的不同取决于其微观结构，单晶体的物质微粒是按照一定的规则在空间中整齐地排列着，有规则的几何外形，在物理性质上表现为各向异性． (2)多晶体是由许许多多晶粒组成的，晶粒在多晶体里杂乱无章地排列着，无规则的几何外形，多晶体在物理性质上表现为各向同性． ◆[跟踪训练] [训练角度1]　晶体和非晶体微观结构 3．关于晶体和非晶体，说法正确的是(　　) A．它们是由不同的空间点阵构成的 B．晶体内部的物质微粒是有规则地排列的，而非晶体内部物质微粒排列是无规则的 C．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的 D．在物质内部的各个平面上，微粒数相等的是晶体，数量不等的是非晶体 解析：B　[空间点阵是晶体的特殊结构，是晶体的一个特性，A错误；组成物质的微粒永不停息地在做热运动，不管是晶体还是非晶体，C错误；非晶体提不到什么层面的问题，即使是晶体各个层面微粒数也不一定相等，D错误．故B正确．] [训练角度2]　单晶体具有各向异性的微观解析 4．(多选)单晶体具有各向异性是由于(　　) A．单晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同 B．单晶体在不同方向上物质微粒的排列情况相同 C．单晶体内部结构的无规则性 D．单晶体内部结构的有规则性 解析：AD　[组成晶体的物质微粒是有规则排列的，由于在不同方向上物质微粒的排列情况不同，造成晶体在不同方向上物理性质的不同．故A、D正确．] 石墨烯 石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料． 石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料． 实际上石墨烯本来就存在于自然界，只是难以剥离出单层结构．石墨烯一层层叠起来就是石墨，厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯．铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯． 2004年，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片．他们从高定向热解石墨中剥离出石墨片，然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带，就能把石墨片一分为二．不断地这样操作，于是薄片越来越薄，最后，他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片，这就是石墨烯． 2018年3月31日，中国首条全自动量产石墨烯有机太阳能光电子器件生产线在山东菏泽启动． [典例展示]　(多选)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．他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的 [解析]　晶体分子在空间分布上具有规则性，故石墨、石墨烯与金刚石都是晶体，且都是单质．获得石墨烯的方法是物理方法．故A、B错误，C、D正确． [答案]　CD 1．(晶体和非晶体的特性)(多选)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(　　) A．单晶体有规则的几何形状 B．晶体在物理性质上一定是各向异性的 C．晶体熔化时具有确定的熔点 D．晶体和非晶体在适当的条件下是可以相互转化的 解析：ACD　[单晶体一定具有规则的几何形状，故A正确；多晶体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体组成的，所以具有各向同性，故B错误；不论是单晶体还是多晶体，熔化时具有确定的熔点，故C正确；晶体和非晶体在适当的条件下是可以相互转化的，如天然石英为晶体，而人为熔化后将变成非晶体，故D正确．] 2．(晶体和非晶体的特性)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(　　) A．有规则几何外形的固体一定是晶体 B．晶体在物理性质上一定是各向异性的 C．非晶体不可能转化为晶体 D．晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点 解析：D　[外形是否规则可以用人工的方法处理，选项A错误；多晶体在物理性质上是各向同性的，选项B错误；实验证明非晶体在适当的条件下可以转化为晶体，选项C错误；晶体与非晶体的区别表现在是否有确定的熔点，选项D正确．] 3．(晶体和非晶体的特性)(多选)下列说法正确的是(　　) A．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质 B．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 C．在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体 D．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变 解析：ABC　[单晶体具有各向异性，有些单晶体沿不同方向上的光学性质不同，故选项A正确．例如金刚石和石墨由同种元素构成，但由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，故选项B正确．晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化，如天然水晶是晶体，熔化以后再凝固的水晶(即石英玻璃)是非晶体，也有些非晶体在一定条件下可转化为晶体，故选项C正确．熔化过程中，晶体的温度不变，但内能改变，故选项D错误．] 4．(晶体和非晶体区别)(多选)下列说法正确的是(　　) A．显示各向异性的物体必定是晶体 B．不显示各向异性的物体必定是非晶体 C．具有确定熔点的物体必定是晶体 D．不具有确定熔点的物体必定是非晶体 解析：ACD　[单晶体具有各向异性，故只要具有各向异性的固体必定是晶体，故A正确；非晶体和多晶体均显示各向同性，故不显示各向异性的物体不一定是非晶体，还可能是多晶体，故B错误；晶体均具有确定的熔点，非晶体不具有确定的熔点，所以具有确定熔点的物体必是晶体，不具有确定的熔点的固体就必定是非晶体，故C、D正确．] 5．(晶体和非晶体区别)(多选)关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是(　　) 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．只有单晶体才表现出各向异性 解析：BD　[理论和实验证明非晶体具有不稳定状态，在适当的条件下会变成晶体，A错误；晶体分子的排列有规则，在空间上有周期性，B正确；单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性，C错误，D正确．] $