4.固体-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步课堂高效讲义教师用书（人教版）

本讲义聚焦固体的晶体与非晶体分类及微观结构核心知识点，先通过雪花、石蜡等情境导入，梳理晶体与非晶体在外形、熔点、各向异性/同性上的宏观差异，再结合分子动理论阐释晶体微观规则排列，形成从现象到本质的认知脉络，辅以实验互动、归纳表格、例题练习等学习支架。 该资料以情境图片和师生互动实验（如玻璃与云母的石蜡熔化对比）引导科学探究，用微观结构解释宏观性质培养科学思维，体现物质观念。课中助力教师实验教学直观化，课后通过针对练帮助学生巩固晶体与非晶体区别及微观本质，有效查漏补缺。

4.固体 【素养目标】　1.知道晶体和非晶体在外形以及物理性质上的区别。2.理解各向同性和各向异性，提高分析解释的能力。3.了解晶体的微观结构，能从分子动理论的角度解释晶体的微观结构。 知识点一　晶体和非晶体 【情境导入】　观察雪花、石蜡和天然金刚石的图片，回答以下问题： (1)它们在外形上有什么区别？ (2)根据有无规则的几何外形，可不可以把它们进行分类？ 提示：(1)石蜡没有规则的外形，雪花、天然金刚石有天然的、规则的几何形状。 (2)可以。 【教材梳理】 (阅读教材P31—P33完成下列填空) 1.固体分类：固体可以分为晶体和非晶体两类。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。 2.晶体具有确定的熔点，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。 4.单晶体有规则的形状且各向异性；多晶体没有确定的几何形状，也不显示各向异性。 学生用书⬇第51页 【师生互动】　把熔化了的石蜡薄薄地涂在薄玻璃片上，把一支缝衣针烧热，然后用针尖接触涂有石蜡薄层的玻璃片背面，不要移动，观察到石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，结果如图乙所示。 任务1.玻璃和云母哪个是晶体？ 任务2.在玻璃片上和云母片上，石蜡熔化区域形状的不同说明了什么？ 提示：任务1.云母。 任务2.在玻璃片上石蜡熔化区域的形状为圆形，说明玻璃在各个方向上导热均匀，玻璃的导热性能表现为各向同性；在云母片上石蜡熔化区域为椭圆形，说明云母在不同方向上的导热性能不同，表现为各向异性。 【探究归纳】 1.单晶体、多晶体和非晶体的比较 分类 宏观外形 物理性质 晶 体 单晶体 有天然的、规则的几何形状 (1)有确定的熔点。 (2)物理性质表现为各向异性 多晶体 没有确定的几何形状 (1)有确定的熔点。 (2)物理性质表现为各向同性 非晶体 没有规则的外形 (1)没有确定的熔化温度。 (2)物理性质表现为各向同性 2.单晶体的各向异性的理解 (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)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(弹性、硬度、光学性质、导热性能、导电性能、磁性等)上表现出各向异性，某种单晶体一般是在某一个或几个物理性质上表现为各向异性。例如： ①云母、石膏晶体在导热性能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能上表现出显著的各向异性——沿不同方向电阻率不同。 ③方解石晶体在光的折射性能上表现出各向异性——沿不同方向折射率不同。 (2025·山东烟台高二月考)在甲、乙、丙三种固体薄片上薄薄地涂上石蜡，用烧热的针尖分别接触它们的背面，石蜡熔化区域的形状如图1所示；另外甲、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2所示，则下列说法可能正确的是(　　) A.甲、乙是非晶体，丙是晶体 B.甲、丙是非晶体，乙是晶体 C.甲、丙是多晶体，乙是晶体 D.甲是多晶体，乙是非晶体，丙是单晶体 答案：D 解析：单晶体具有各向异性，非晶体和多晶体具有各向同性，丙表面石蜡熔化区域的形状是椭圆形，说明丙沿不同方向的导热性能不同，甲、乙表面石蜡熔化区域的形状是圆形，说明甲、乙具有各向同性，因此丙为单晶体，甲、乙可能是多晶体或非晶体；结合温度随加热时间变化的关系，可知甲是多晶体，乙是非晶体。故选D。 针对练1.(2025·江苏徐州高二统考)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(　　) A.天上飘下的雪花是晶体 B.晶体和非晶体都有确定的熔点 C.金属没有规则外形，所以是非晶体 D.普通的玻璃可以划成正方形，所以玻璃是晶体 答案：A 解析：天上飘落的雪花是由水蒸气凝华形成的晶体，故A正确。晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔化温度，故B错误。金属没有规则外形，但有确定的熔点，属于晶体；玻璃可以划成正方形，但没有确定的熔化温度，属于非晶体，故C、D错误。故选A。 针对练2.(多选)下列关于晶体和非晶体的描述正确的是(　　) 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.不具有光学各向异性的固体一定是非晶体 答案：BC 解析：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；单晶体具有天然的、规则的几何形状，非晶体没有规则的外形，故B正确；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；多晶体的物理性质也表现为各向同性，故D错误。故选BC。 学生用书⬇第52页 知识点二　晶体的微观结构 【情境导入】　我们知道金刚石和石墨是同素异形体，两者在物理性质上有很大差异，金刚石质地坚硬，而石墨质地柔软。请思考：金刚石和石墨性质差异的原因是什么？ 提示：两者碳原子的微观排列结构不同。 【教材梳理】 (阅读教材P33—P34完成下列填空) 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。 3.同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。 【师生互动】　如图是一个平面上单晶体微粒排列的情况。 任务1.请观察沿不同方向单位长度上微粒的数目是否相同？ 任务2.晶体微粒排列的情况决定了单晶体具有什么特性？ 提示：任务1.不相同。任务2.各向异性。 【探究归纳】 1.晶体微观结构的理解 (1)晶体内部的微粒都是按一定的规则排列的，具有空间上的周期性。如图甲是食盐晶体中氯离子和钠离子分布的示意图。 (2)晶体内部微粒间的相互作用很强，微粒的热运动主要表现为在平衡位置附近做微小的振动。微粒的热运动不足以使它们克服微粒间的相互作用而远离。 (3)物质微粒的微观排列结构决定其宏观物理性质，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，碳原子如果按图乙排列，就成为石墨，而按图丙排列，就成为金刚石。 (4)由于物质微观结构的变化，有些晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。如天然石英是晶体，而熔化以后再凝固变成的石英玻璃就是非晶体。 2.用微观结构理论解释晶体的性质 (1)对各向异性的微观解释 如图为在一个平面上单晶体物质微粒的排列情况。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。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。 学生用书⬇第53页 (2)对熔点的解释 把晶体加热到一定温度时，一部分微粒具有足够大的动能，能克服微粒间的相互作用，离开振动的平衡位置，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(从能量角度来看是增加了分子势能)，温度并不发生变化。 诺贝尔物理学奖得主安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫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约0.34 nm的单层石墨烯，是碳的二维结构。如图甲、乙分别为石墨、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.安德烈是通过物理变化的方法获得石墨烯的 答案：D 解析：石墨、石墨烯都是单晶体，故A、B错误；石墨、石墨烯的物理性质都表现为各向异性，故C错误；安德烈是通过物理变化的方法获得石墨烯的，故D正确。 针对练1.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。下列说法中正确的是(　　) A.A处的晶体分子可以沿三条线段发生定向移动 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 答案：C 解析：晶体中的分子只在平衡位置附近做微小的振动，不会沿三条线段发生定向移动，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C正确，B、D错误。 针对练2.(2025·广西河池高二期末)某研究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，在该单层云母片涂上薄薄的石蜡并加热时，融化的石蜡呈现椭圆状，则该合成云母(　　) A.没有规则的外形 B.有确定的熔点 C.各原子都保持静止不动 D.是多晶体 答案：B 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，具有一定规则的几何外形，具有确定的熔点，故A错误，B正确；组成物质的分子、原子或离子并不是静止不动的，它们在不停地振动，题图中所画的点是它们振动的平衡位置，故C错误；由于该云母片在融化石蜡过程中表现出导热性能的各向异性，可以判断该合成云母为单晶体，故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $