4. 固体（培优教学课件）物理人教版选择性必修第三册

第二章 气体、固体和液体 选择性必修三•人教版 4.固体 物体是由大量分子组成的，分子在做永不停息的无规则运动，分子之间存在着相互作用力。这些因素决定了分子的三种不同的聚集状态：气体、固体和液体。物体处于不同状态时具有不同的物理性质。 人类对物质属性的认识是从宏观到微观不断深入的过程。相应地，人们对新材料或传统材料新功能的开发和研制也从来没有停止过。从远古的石器时代，到后来的青铜器时代、铁器时代……新材料在人类文明进程中扮演了重要的角色。 导入新课 观察食盐颗粒和松香的外形，它们的外形各有怎样的特征？再用显微镜观察精盐和松香粉末的外形，两者有什么样的差别吗？ 物理观念 知道固体分为晶体和非晶体两大类，知道它们物理性质的区别。 科学思维 知道品体分为单品体和多晶体，知道它们物理性质的异同。 科学探究 了解晶体的微观结构，知道晶体的微观结构决定了晶体的宏观性质。 科学态度 与责任 联系生活中晶体、非晶体材料的应用，体会理论指导实践的思想，增强科学服务社会的责任感。 学习目标 重点难点 重点 1.晶体与非晶体的宏观性质差异，单晶体、多晶体的结构特点与性质规律。 2.晶体微观结构与宏观特性的对应关系，空间点阵模型的物理意义。 难点 从分子动理论角度解释晶体各向异性的微观本质，区分晶体与非晶体的微观结构差异。 一、晶体和非晶体 4.固体 一、晶体和非晶体 石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、味精等是晶体。雪花是水蒸气凝华时形成的晶体，它们都具有相似的几何形状，即图案中都有六个角。食盐晶体是正六面体形，明矾晶体总是八面体形，天然石英晶体（俗称水晶）的中间是一个六棱柱，两端是六棱锥。晶体有天然的、规则的几何形状。 一、晶体和非晶体 立方体 八面体 石 英 六面棱柱和2个六面棱锥 明矾 食盐 一、晶体和非晶体 玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体。非晶体没有规则的外形。 沥青 一、晶体和非晶体 分类 宏观外形 物理性质 非晶体 没有确定的几何形状 1.没有确定的熔点 2.物理性质各向同性 晶 体 单晶 有天然规则的几何形状 1.有确定的熔点 2物理性质各向异性 多晶 没有确定的几何形状 1.有确定的熔点 2.物理性质各向同性 晶体与非晶体的比较 包括弹性、硬度、导热性能，导电性能、光的折射性能等。 物理性质： 一、晶体和非晶体 实验：观察玻璃和云母片上石蜡熔化区域的形状 一、晶体和非晶体 玻璃片上石蜡熔化区域的形状近似于圆形；表明玻璃沿各个方向的导热性能相同 云母片上石蜡熔化区域的形状呈椭圆形；表明云母沿不同方向的导热性能不同 晶体导热性的各向异性 一、晶体和非晶体 晶体： 单晶体 多晶体 ：有确定的几何形状、有熔点、各向异性； ：没有规则的外形、有熔点、各向同性； 多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的 二、晶体的结构 4.固体 二、晶体的结构 为什么晶体的形状和物理性质会与非晶体不同？人们认为很可能是它们的微观结构不一样。从17世纪到19世纪，陆续出现了一些假说。 劳厄预言可以用X射线通过晶体得到的衍射图像确定晶体结构。布拉格父子在劳厄的基础上，成功地测定了NaCl、KCl等的晶体结构，并提出了作为晶体衍射基础的著名公式─布拉格定律，他们于1915年共同获得诺贝尔物理学奖。 X射线结晶图谱 二、晶体的结构 到了20世纪初，通过X射线在晶体上衍射的实验，这种假说才得到证实。在20世纪70年代，人们又用电子显微镜观察到了铀、钍原子的像。1982年，人们用扫描隧道显微镜观察到物质表面原子的排列。 二、晶体的结构 1、晶体内部的规则排列决定了晶体有规则外形 食盐的晶体结构 在各种晶体中，原子都会按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性。 石墨的晶体结构 金刚石的晶体结构 平衡位置 二、晶体的结构 （1）、食盐晶体的微观结构 食盐的晶体是由钠离子Na+和氯离子CI－组成的，它们等距离、交错地排列 在三组相互垂直的平行线上，因而食盐具有正立方体的外形。 原子（或者分子、离子）并不是静止不动的。它们在不停地振动，图中所画的那些点，是它们振动的平衡位置。 二、晶体的结构 2、同一物质在不同条件下能够生成不同的晶体 因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布。 石墨的密度小，金刚石的密度大；石墨能导电，金刚石不能导电。 都是碳原子 二、晶体的结构 一种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，也就是说一种物质是晶体还是非晶体，并不是绝对的。 许多非晶体在一定的条件下可以转化为晶体。 石英（晶体） 石英玻璃（非晶体） 熔化以后再凝固的水晶 三、课堂总结 4.固体 固体 晶体和非晶体 单晶体：有规则的几何外形，有确定的熔点、物理性质各向异性 晶体的微观结构 在各种晶体中,原子(或分子、离子)按照一定的规则排列，具有空间上的周期性 多晶体：无规则的几何外形，有确定的熔点、 物理性质各向同性 非晶体：无规则的几何外形，无确定的熔点、 物理性质各向同性 四、练习与应用 4.固体 四、练习与应用 1.(2025·唐山市开滦第二中学高二月考)在图甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡，用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(b)所示，以下说法正确的是  A.甲为单晶体 B.乙为非晶体 C.丙为多晶体 D.甲、丙为非晶体，乙为晶体 四、练习与应用 【答案】B 【解析】由题图可知，丙表现为各向异性，且有固定的熔点，可知丙为单晶体；甲、乙表现为各向同性，且甲有固定的熔点，乙没有固定的熔点，可知甲为多晶体，乙为非晶体。故选B。 四、练习与应用 2.食盐是生活中不可缺少的调味品，如图是食盐中氯离子和钠离子的分布示意图。则 A.氯离子和钠离子是静止不动的 B.离子的空间点阵分布特点说明食盐是晶体 C.盐粒受潮粘在一起形成的盐块是非晶体 D.食盐加热熔化过程中分子平均动能增加 四、练习与应用 【答案】B 【解析】食盐晶体中的氯离子和钠离子并不是像题中结构图上所画的那些点一样静止不动的，它们时刻都在不停地振动，结构图中所画的那些点是它们的平衡位置，故A错误； 离子的空间点阵分布特点说明食盐形状规则，即食盐是晶体，故B正确； 盐粒受潮粘在一起形成的盐块，形状不规则，但仍然是晶体，故C错误； 食盐加热熔化过程中温度不变，所以分子平均动能不变，故D错误。 四、练习与应用 3.(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，下列说法中正确的是(　　) 四、练习与应用 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 【答案】CD 【解析】石墨、石墨烯、金刚石都为晶体且都为单质，A、B错误，C正确；两位科学家是通过物理变化的方法获得石墨烯的，D正确． 【答案】CD 【解析】石墨、石墨烯、金刚石都为晶体且都为单质，A、B错误，C正确；两位科学家是通过物理变化的方法获得石墨烯的，D正确． 六、练习与应用 五、提升训练 4.固体 五、提升训练 1.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，其分子以一定的规则有序排列．下列说法正确的是(　　) A．黑磷是非晶体材料 B．黑磷熔化过程中温度保持不变 C．黑磷中每个分子都是固定不动的 D．黑磷的各种物理性质均为各向同性 五、提升训练 【答案】B 【解析】根据图示可知，黑磷的微观结构呈现空间上规则排列，具有空间上的周期性，属于晶体材料，因而黑磷具有固定的熔点，熔化过程中温度不变，A错误、B正确；组成物质的分子总是在做无规则热运动，C错误；黑磷为单晶体，它的物理性质表现为各向异性，D错误． 五、提升训练 2．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 五、提升训练 【答案】D 【解析】因为外形可以用人工的方法处理，A错误；多晶体在物理性质上是各向同性的，B错误；实验证明非晶体在适当的条件下可以转化为晶体，C错误；晶体与非晶体的区别表现在是否有确定的熔点，D正确． 五、提升训练 3．北京冬奥会的雪花形主火炬由96块小雪花和6块橄榄枝组成．关于雪花，下列说法正确的是(　　) A．雪花是水蒸气凝华时形成的晶体 B．一片雪花大约由5 000个水分子组成 C．雪花熔化过程温度不变，内能不变 D．没有两片雪花是相同的，因此雪花属于非晶体 五、提升训练 【答案】A 【解析】雪花是水蒸气凝华时形成的晶体，A正确；水分子大小的数量级在10-10 m，一片雪花由远大于5 000个水分子组成，B错误；雪花熔化过程温度不变，则分子动能不变，但熔化吸热，增加了分子势能，则内能变大，C错误；没有两片雪花是相同的，指雪花无规则的形状，雪花属于晶体，D错误． Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.1 Lavf59.6.100 $