2.4 固体 教案-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

该教案聚焦固体的分类（晶体与非晶体、单晶体与多晶体）及微观结构，通过提问“自然界最硬物质”引出金刚石，播放纳米材料视频激发兴趣，衔接气体性质学习，为液体预习铺垫，构建知识支架。 特色在于融合科学探究与现代科技，通过云母片和玻璃片石蜡熔化实验让学生观察导热差异，培养科学探究能力。结合石墨烯等实例渗透科学态度与责任，表格填写和例题分析提升科学思维，实验演示与小组讨论助学生深化理解，为教师提供丰富教学资源。

第4节　固体 教学分析 · 教学目标 1.知道晶体和非晶体、单晶体和多晶体,了解各向异性、各向同性及晶体的微观结构,能解释相关的现象。 2.会分析晶体的微观结构,掌握单晶体的各向异性,能够解决相关的问题。 3.能通过实验探究晶体与非晶体物理性质的差异,学会认真观察并与他人合作,提高实验技能。 4.掌握晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别,培养严谨的科学态度,激发探索兴趣。 · 教学重难点 重点:晶体和非晶体、晶体的微观结构。 难点:晶体与非晶体、单晶体与多晶体的区别。 · 教学方法 实验演示法、探究法、启发式教学法、小组合作讨论法。 · 课时安排 1课时 · 教学准备 实验器材、多媒体辅助教学设备、学案等。 教学设计 一、新课引入 [提出问题]自然界中最硬的物质是什么?它属于哪种物质存在形式? [学生回答]金刚石。固体。 [激发兴趣]本节课我们来学习固体。石器时代,人类只会将石头制成简单的工具。而今,人类已经可以操控原子,将原子按需要排列起来,制成新的材料。这就是纳米技术,依靠纳米技术就可以制造出比金刚石还硬的物质。下面我们来看一段关于纳米材料的视频。 [播放视频]播放纳米材料相关视频,了解纳米材料的特点及应用。 [教师总结] 新材料的研究无论对科技发展还是对日常生活都很重要。应用材料、改善材料的前提是认识材料、了解材料。下面学习固体材料的分类及特性。 二、探究新课 (一)晶体和非晶体 1.固体的分类:固体可以分为晶体和非晶体两类。 [播放视频]播放包含各种晶体和非晶体的视频。 [提出问题]晶体和非晶体的外形有何特点? [学生回答]雪花的形状虽然不同,但都有六个角。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。而玻璃、松香以及沥青等没有规则的外形。 [教师总结]晶体和非晶体的外形有明显区别,晶体具有天然的、规则的几何外形,非晶体没有规则的几何外形。 [演示实验]分别在单层云母片和薄玻璃片上涂一层薄石蜡,将烧热的铁球放在上面,观察云母片和玻璃片上石蜡的熔化情况。 　 (a)玻璃片 (b)云母片 [提出问题]云母片和玻璃片上石蜡的熔化区域是什么形状?说明两者的导热性能有什么区别? [学生回答]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。 [教师总结]有些晶体的某些物理性质与方向有关,这种特性叫作各向异性。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。 [提出问题]回顾初中所学知识,晶体和非晶体在熔点上有什么特点? [学生回答]晶体有确定的熔点,非晶体没有确定的熔化温度。 2.晶体的分类 [提出问题]常见的金属没有规则的几何形状,却有确定的熔点。金属是晶体还是非晶体? [图片展示]金属的显微图样。 [学生回答]金属是由许多细小的晶粒组成的,每个小晶粒都是一个小的单晶体,但是这些小的单晶体的取向杂乱无章,所以金属没有规则的几何形状,也不显示各向异性,仅保留了在一定压强下具有确定熔点的特性。 [教师总结]晶体分为单晶体和多晶体。整个物体就是一个晶粒的叫作单晶体。如果整个物体是由许多杂乱无章地排列着的单晶体组成的,这样的物体就叫作多晶体。多晶体的物理性质是各向同性的。 3.单晶体、多晶体和非晶体的区别与联系 [提出问题]将下列表格填写完整。 分类 外形 物理性质 晶体 　　  　　　　　  各向　    　　  　　　　　  各向　  非晶体   [学生回答] 分类 外形 物理性质 晶体 单晶体 天然的、规则的几何外形 各向异性 有确定的熔点 多晶体 没有规则的几何外形 各向同性 非晶体 没有确定的熔化温度 (二)晶体的微观结构 [阅读思考]阅读教材并思考,为什么晶体的外形和物理性质会与非晶体不同?石墨和金刚石都是由碳原子构成,但它们在硬度上差别很大,这是为什么? [学生回答]它们的微观结构不同,分子的排列不同。金刚石是立体网状结构,原子间的作用力强,所以金刚石的硬度大;石墨是层状结构,层与层之间距离较大,原子间的作用力较弱,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。 [教师总结] 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.微粒的热运动特点表现为在平衡位置附近不停地振动。 3.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。例如碳原子按不同结构可分别构成石墨和金刚石。 4.同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现。物质是晶体还是非晶体,并不是绝对的。有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体。例如:天然石英是晶体,熔化后成为石英玻璃是非晶体。 【深度学习】 对晶体的微观解释 1.对单晶体各向异性的解释 [观察分析]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上物质微粒的数目是否相同? [学生回答]线段AB上有6个物质微粒,最多;线段AD上有5个物质微粒,较少;线段AC上最少,只有3个物质微粒。 [教师总结]线段AB上物质微粒最多,线段AD上较少,线段AC上最少。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.对晶体具有确定熔点的解释 [教师讲授]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。 [例题展示] 【例题1】下列关于晶体和非晶体的说法,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.黄金可以切割加工成各种形状,所以是非晶体 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 例题分析:只有单晶体才表现为各向异性,A错误;单晶体有规则的几何形状,而多晶体无规则的几何形状,常见的金属属于多晶体,B错误;常见的金属都是多晶体,因而黄金也是多晶体,只是多晶体内部小晶粒的排列杂乱无章,才使黄金没有规则的几何形状,C错误;晶体和非晶体的一个重要区别就是晶体有确定的熔点,而非晶体没有确定的熔化温度,D正确。 答案:D 【例题2】在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡,用烧热的针接触其背面一点,蜡熔化的范围如图(a)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图像如图(b)所示,则(　　) (a) (b) A.甲、乙是非晶体,丙是晶体 B.甲、丙是晶体,乙是非晶体 C.甲、丙是非晶体,乙是晶体 D.甲是非晶体,乙是多晶体,丙是单晶体 例题分析:由题图(b)知,甲、丙有确定的熔点,乙没有确定的熔化温度,所以甲、丙是晶体,乙是非晶体,由题图(a)知,甲、乙的导热性能呈各向同性,丙的导热性能呈各向异性,所以丙是单晶体,B正确。 答案:B 【例题3】关于石墨和金刚石的区别,下列说法正确的是(　　) A.石墨和金刚石是同种物质微粒组成的空间结构相同的晶体 B.金刚石晶体结构紧密,所以质地坚硬,石墨晶体是层状结构,所以质地松软 C.石墨与金刚石是不同的物质微粒组成的不同晶体 D.石墨导电、金刚石不导电是由于组成它们的化学元素不同 例题分析:由化学知识可知,石墨和金刚石是碳的同素异形体,其化学性质相同。它们的分子的空间结构不同,石墨中的碳原子排列为层状结构,层与层之间距离很大,所以其质地松软;金刚石中的碳原子排列紧密,相互作用力很强,所以其质地坚硬。A、C、D错误,B正确。 答案:B 【例题4】(多选)2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈·盖姆和康斯坦丁·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地粘黏,使得石墨片的厚度逐渐减小,最终寻找到了厚度只有0.335 nm的石墨烯,它是碳的二维结构。如图为石墨、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(　　) 　 石墨的微观结构 石墨烯的微观结构 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 例题分析:晶体结构的特点是原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排列的,石墨、石墨烯与金刚石都是晶体,A错误,C正确;石墨、石墨烯都是单质,B错误;通过透明胶带对石墨进行反复地粘黏而得到石墨烯的方法是物理方法,D正确。 答案:CD 评价反馈 1.(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 答案:ACD 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化温度 答案:D 3.(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 答案:ACD [反馈深化] 题号 1、2 3 考查点 晶体和非晶体在形状和物理性质上的区别 晶体和非晶体的微观解释 典型共性错误 概念不清,逻辑不清楚 理解不够深刻 教师讲解要点 建立清晰的概念 深入讲解微观结构 课堂小结 [教师引导]回顾本节课所学内容,总结本节课的收获。 [学生总结]同学们自行总结本节课所学的晶体和非晶体的区别,及其微观结构。 [教师引导]在本节课和之前的课程中我们学习了固体和气体的性质,那么物质存在的形态还有哪一种?它又具有什么样的性质呢?引导学生预习第五节《液体》。 布置作业 1.[掌握巩固]完成教材课后习题和学案。 2.[课外百科]查阅资料,了解新型材料石墨烯研究背后的故事。 教学反思 本节课是对物质存在的三种状态之一的固体的性质进行研究,是在学完气体相关性质及气体实验定律之后学习的。本节的重点内容是晶体与非晶体的区别与联系,以及对固体性质的微观解释。因此本节难度不大,在教学中更加强调学生自主学习和探究学习的重要性,减少不必要的教师讲授,将课堂交给学生。所以在设计上更加注重学生的学习兴趣,引入纳米材料的相关内容,可以提高学生学习的主动性。之后以问题和探究形式,逐步引导学生得出晶体与非晶体的区别和联系。微观结构有一定难度,搭配必要的教师讲授,帮助学生更好地从微观层面理解。 本节容量相对偏小,学生在学完教材知识之后仍有较大空间。可以适当对教材内容进行拓展或增加现代新型材料等内容,例题完成后可以适当增加几道当堂测试题进行巩固训练。 板书设计 第4节　固体 一、晶体和非晶体 1.固体的分类 2.晶体的分类 3.单晶体、多晶体和非晶体的区别与联系 (1)外形 (2)各向异性和各向同性 (3)熔点 二、晶体的微观结构 备课资源 1.纳米晶体材料在现代科技和国防中具有重要的应用。下列关于晶体的说法正确的是(　　) A.晶体内的微观粒子在永不停息地做无规则热运动 B.晶体内的微观粒子间的相互作用很强,使各粒子紧紧地靠在一起 C.晶体的微观粒子在不同方向上排列情况不同 D.晶体的微观粒子在空间排列上没有顺序,无法预测 答案:C 2.下列关于晶体的说法错误的是(　　) A.晶体具有天然规则的几何形状,是因为物质微粒是规则排列的 B.有的物质能够生成种类不同的几种晶体,因为它们的物质微粒能够形成不同的空间结构 C.凡各向同性的物质一定是非晶体 D.晶体的各向异性是由晶体内部结构决定的 答案:C 3.(多选)下列关于探索晶体结构的几个结论正确的是(　　) A.1912年,德国物理学家劳厄用X射线来探测固体内部的原子排列,才证实了晶体内部的物质微粒的确是按一定的规律整齐地排列起来的 B.组成晶体的物质微粒,没有一定的规则,在空间里杂乱无章地排列着,并且晶体的微观结构没有周期性特点 C.晶体内部各微粒之间存在着很强的相互作用力,这些作用力就像可以伸缩的弹簧一样,将微粒约束在一定的平衡位置上 D.热运动时,晶体内部的微粒可以像气体分子那样在任意空间里做剧烈运动 答案:AC 第 8 页 共 9 页 学科网（北京）股份有限公司 $