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

第二章 气体、固体和液体 4 固体 High school physics 了解晶体的微观结构，知道晶体和非晶体形状和物理性质不同的原因。 02 知道晶体和非晶体的特点及其区分方法，明确单晶体和多晶体的区别。 01 重点 难点 横看成岭侧成峰, 远近高低各不同。 不识庐山真面目, 只缘身在此山中。 这首诗说明不同的角度看庐山，会有不同的感觉，所以说庐山具有各向异性。 情境导入 世界上没有两片完全相同的雪花，你知道这是为什么吗？ 观察与思考 01 晶体和非晶体 1.以下两组图片是用显微镜观察各种物质的外形，两者有什么样的差别？ 食盐 明矾 雪花 水晶 松香 石蜡 甲 乙 答案　图甲中各物体的外形规则，图乙中物体的外形不规则。 观察与思考 有规则的几何外形 固体 晶体 非晶体 雪花 味精 食盐 云母 金刚石 明矾 不具有规则的几何外形 玻璃 松香 沥青 轮胎 晶体和非晶体除了形状是否规则以外，你还知道哪些在物理性质上的不同？ t 180 200 220 240 ℃ 1 2 3 4 5 6 7 松香 (非晶体) 海波 (晶体) 晶体有固定的熔点，非晶体没有固定熔点 t 180 200 220 240 ℃ 1 2 3 4 5 6 7 晶体方解石在不同方向上光学性质不同， 非晶体玻璃在不同方向上光学性质相同。 o e 双折射 （如方解石） 普通折射 （如玻璃等非晶体） 方解石（冰洲石）的双折射现象 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未涂蜡的一面，石蜡熔化，如图所示，那么你看到的现象及得出的结论是什么？ 观察与思考 云母片上石蜡的熔化区域呈椭圆形，说明云母片沿各个方向的导热性能不相同。 玻璃片上石蜡的熔化区域呈圆形，说明玻璃片沿各个方向的导热性能相同。 玻璃片融化区域 云母片融化区域 有些晶体的 与方向有关 各向异性： 导热性能 光学性质 导电性能 弹性 抗压性 …… 各向同性： 非晶体的物理性质沿不同方向都相同 核心知识 固体的分类及性质 固体 天然外形 物理性质(导热性能、机械强度、导电性能) 有无确定熔点 晶体 具有规则的几何外形，如金刚石、云母、明矾、雪花、食盐、味精等 各向同性或各向异性 有确定 熔点 非晶体 不具有规则的几何外形，如玻璃、松香、沥青、橡胶等 各向同性 无确定的熔化温度 核心知识 晶体 构成 物理性质 有无确定熔点 单晶体 大块晶体 各向异性 有确定熔点 多晶体 由许多晶粒构成 各向同性 有确定熔点 受潮 多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的 固体的分类及性质 核心知识 自然铜 1.常见的金属没有规则的形状，但具有确定的熔点。它们是晶体还是非晶体？ 晶体 思考与讨论 2.某人为了检验一块均匀薄片物质是否为晶体，做了一个实验。他以薄片的正中央O为坐标原点，建立Oxy平面直角坐标系，在两个坐标轴上分别取两点x1和y1，使x1和y1到O点的距离相等。在x1和y1上分别固定一个测温元件，再把一个针状热源放在O点，发现x1点和y1点的温度在缓慢升高，但两点温度的高低没有差异。于是得出结论：这块均匀薄片是非晶体。请说明：以上结论科学吗？为什么？ 答案　不科学。晶体也有可能在导热性能上表现为各向同性，而在其他性质上表现为各向异性； 此外，由于多晶体具有各向同性，该薄片也有可能是多晶体。 (1)所有晶体都具有天然、规则的几何外形。(　　) (2)没有确定的熔化温度的固体一定是非晶体。(　　) (3)物理性质表现为各向同性的一定是非晶体。(　　) (4)单晶体的各向异性是指在每一种物理性质上都表现为各向异性。 (　　) (5)某一大块多晶体粉碎成形状相同的颗粒，每个颗粒为一个单晶体。 (　　) √ × × × × 辨析 1.(2024·扬州市高二期中)如图所示为方解石的双折射现象的照片，关于方解石的说法正确的是  A.是多晶体 B.具有固定的熔点 C.导电等性能也一定是各向异性 D.没有规则的几何形状 √ 例题 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，具有固定的熔点和规则的几何形状，故B正确，D错误； 单晶体具有各向异性，但不是所有性能都具有各向异性，C错误。 2.(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 √ 例题 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。 单晶体具有各向异性，并不是只有导热性能上的各向异性，也不是每种单晶体在各种物理性质上都会表现出各向异性。 例如，云母片在导热性能上表现出各向异性， 方铅矿在导电性能上表现出各向异性， 方解石在光的折射上表现出各向异性， 铜晶体在弹性上表现出各向异性等等。 对晶体各向异性的理解 总结提升 晶体和非晶体在外形和物理性质上存在那么多的差异，这是为什么呢？ 雪花 水晶 松香 石蜡 观察与思考 02 晶体的微观结构 神奇的石墨烯 情境导入 石墨烯的超导性 单晶体具有规则的几何外形，物理性质方面表现为各向异性，而非晶体没有规则的几何外形，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？ 由表及里，由现象到本质 它们的微观结构不同 猜想？ 观察与思考 晶体的微观结构 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。 食盐晶体结构 食盐形状 立方体 微观 宏观 决定 核心知识 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，例如碳原子按不同的空间分布排列可形成石墨和金刚石。 核心知识 3.同一种物质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可以转化为晶体，晶体在一定条件下可以转化为非晶体。 天然石英 石英玻璃 晶体 熔化 再凝固 非晶体 核心知识 答案　由晶体微粒的排列情况可知，沿不同方向单位长度上微粒的数目均不相同，正是这种不同，使晶体的物理性质表现为各向异性。 1.如图所示是一个平面上晶体微粒排列的情况。请观察沿不同方向单位长度上微粒的数目是否相同，并思考引起晶体各向异性的原因。 晶体各向异性的微观解释 思考与讨论 2.如图为金刚石和石墨的结构图示，金刚石和石墨都是由碳原子组成的，为什么金刚石很坚硬，而石墨却很软呢？ 层状结构 很 硬 网络结构 很 软 答案　金刚石中碳原子间的作用力很强，而石墨是层状结构，层与层之间距离较大，原子间的作用力比较弱，所以金刚石很坚硬，石墨却很松软。 思考与讨论 3.下列关于固体的叙述，正确的是 A.晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点阵排列 B.多晶体内部的分子排列是不规则的 C.同种元素的原子按不同结构排列有相同的物理性质 D.石墨的硬度比金刚石差得多，是由于它的微粒没有按空间点阵分布 √ 例题 晶体内部微粒排列的空间结构决定着晶体的物理性质是否具有各向异性，故A正确； 由晶体的微观结构特点可知，晶体内部的分子是有规则地、周期性地在空间排列，故B错误； 同种元素的原子按不同结构排列有不同的物理性质，故C错误； 石墨与金刚石的硬度相差甚远是由于它们内部微粒的排列结构不同，石墨的层状结构决定了原子间的作用力比较弱，所以石墨质地柔软，而金刚石的网状结构决定了碳原子间的作用力很强，所以金刚石有很大的硬度，故D错误。 4.(2024·南通市高二期末)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 √ 例题 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。 晶体与非晶体在一定的条件下可以相互转化。 如非晶态的玻璃经过加热冷却反复处理，可使其结构有序化，变为多晶体； 传统的金属晶体经过急冷处理，可制得非晶态金属——金属玻璃。 总结提升 固体 晶体： 非晶体： 多晶体 单晶体 有（天然）规则的几何形状 有确定的熔点 某些物理性质（导电、导热、光学性质）可表现为各向异性 无规则的几何形状 导电、导热、光学性质表现为各向同性 无（天然）规则的几何形状 无确定的熔点 导电、导热、光学性质表现为各向同性 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 课堂小结 本 课 结 束 Keep Thinking! FormatFactory : www.pcfreetime.com FormatFactory : www.pcfreetime.com $