第2章 第4节 固体&第5节 液体（Word教参）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

本讲义聚焦固体与液体核心知识，系统梳理晶体与非晶体的区别、晶体微观结构，以及液体表面张力、浸润与不浸润、毛细现象和液晶特性，构建从宏观现象到微观解释的知识支架。 通过实验观察（如石蜡熔化实验）、生活实例（荷叶水珠、水黾现象）及科学推理（分子力分析），培养物理观念与科学思维，课中辅助教师互动教学，课后练习题及解析帮助学生查漏补缺，强化理解。

第4节　固　体　 第5节　液　体 　 1．知道晶体和非晶体、单晶体和多晶体的概念，知道各向异性现象和各向同性现象，掌握晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别。　2.学会用晶体的微观结构特点来解释晶体外形的规则性和物理性质的各向异性。　3.掌握通过实验观察液体的表面张力现象的方法。　4.理解浸润和不浸润的概念，会分析其产生的原因；学会用分子动理论解释毛细现象，理解液晶的微观结构。 一、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、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．晶体有天然的、规则的几何形状。非晶体没有规则的外形。我们在初中已经学过，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。由于多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体没有确定的几何形状，也不显示各向异性。 说明：具有各向异性的一定是单晶体，具有各向同性的可能是非晶体，也可能是多晶体。 二、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 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。例如石墨和金刚石。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。有些晶体在一定条件下可以转化为非晶体，有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体。 三、液体的表面张力 1．表面层：液体表面有一层跟气体接触的薄层，叫作表面层。 2．分子力的特点 在液体内部，分子间的平均距离r略小于r0，分子间的作用力表现为斥力；在表面层，分子比较稀疏，分子间距离r略大于r0，分子间的作用力表现为引力。 3．表面张力 (1)定义：液体表面的这种力使液体表面绷紧，叫作液体的表面张力。 (2)作用效果：使液体表面有收缩的趋势。 说明：表面张力使液体表面收缩到最小。 四、浸润和不浸润 1．浸润和不浸润 (1)一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上，这种现象叫作浸润；一种液体不会润 湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面，这种现象叫作不浸润。 (2)浸润和不浸润是分子力作用的表现。 2．毛细现象 (1)毛细现象：浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象，称为毛细现象。 (2)毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关，毛细管的内径越小，高度差越大。 五、液晶 1．液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态。液晶态既具有液体的流动性，又在一定程度上具有晶体分子的规则排列的性质。分子取向排列的液晶具有光学各向异性。 2．出现液晶态的条件：有些物质在特定的温度范围之内具有液晶态，另一些物质，在适当的溶剂中溶解时，在一定的浓度范围内具有液晶态。 判断下列说法是否正确。 (1)具有各向同性的固体一定是非晶体。(　　) (2)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。(　　) (3)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着的。(　　) (4)表面张力使液体表面具有向外扩张的趋势。(　　) (5)有些昆虫可以在水面上自由走动是由于液体表面张力的存在。(　　) (6)若某种液体浸润某一固体，那么它对所有固体都浸润。(　　) (7)液晶的各种物理性质均表现为各向异性。(　　) (8)液晶具有液体的流动性，液晶的分子排列与液态相同。(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√ (6)×　(7)×　(8)× 知识点一　晶体和非晶体 　 1．图甲是日常生活中常见的几种晶体，图乙是生活中常见的几种非晶体，请在图片基础上思考以下问题： (1)晶体与非晶体在外观上有什么不同？ (2)没有规则几何外形的固体一定是非晶体吗？ 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的另一面，石蜡熔化，如图丙所示，那么你看到的现象及得出的结论是什么？ [提示]　1.(1)单晶体有天然规则的几何外形，多晶体和非晶体无天然规则的几何外形。 (2)不是。由于多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体也没有天然规则的几何外形。 2．玻璃片上石蜡的熔化区呈圆形，说明玻璃沿各个方向的导热性能相同。云母片上石蜡的熔化区呈椭圆形，说明云母沿不同方向的导热性能不相同。 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)物理性质表现为各向异性，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)具有一定的熔点，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，物理性质表现为各向同性，但组成多晶体的晶粒都有天然规则的几何形状，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。 3．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。 4．判断晶体与非晶体、单晶体与多晶体 (1)区分晶体与非晶体的方法：看其有无确定的熔点。 (2)区分单晶体和多晶体的方法：看其是否具有各向异性。 角度1　晶体和非晶体的区别 　下列关于晶体和非晶体的描述错误的是(　　) 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．在合适的条件下，某些晶体与非晶体之间可相互转化 [解析]　将一块非晶体敲碎后，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，符合题意；单晶体有天然的、规则的几何形状，非晶体没有规则的外形，故B正确，不符合题意；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，不符合题意；在合适的条件下，某些晶体与非晶体之间可相互转化，如天然石英为晶体，熔化后再凝固将变为非晶体，故D正确，不符合题意。 [答案]　A 　玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，玻璃是一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的有(　　) A．没有确定的熔化温度 B．天然具有规则的几何形状 C．沿不同方向的导热性能不相同 D．分子在空间上周期性排列 [解析]　根据非晶体的特点可知非晶体是指组成物质的分子(或原子、离子)在空间上不呈规则周期性排列的固体；它没有天然的、规则的几何形状；它的物理性质在各个方向上是相同的，叫“各向同性”；它没有确定的熔化温度。 [答案]　A 角度2　晶体性质的理解 　如图所示，ACBD是一块厚度均匀的由同一种微粒构成的圆板，AB和CD是互相垂直的两条直径，把圆板从图示位置转90°后电流表示数发生了变化(两种情况下都接触良好)，关于圆板，下列说法正确的是(　　) A．圆板是非晶体 B．圆板是多晶体 C．圆板是单晶体 D．不知有无固定熔点，无法判定是晶体还是非晶体 [解析]　电流表示数发生变化，说明圆板沿AB和CD两个方向的导电性能不同，即圆板具有各向异性，所以圆板是单晶体。 [答案]　C 知识点二　晶体的微观结构 　 1．单晶体具有天然规则的几何外形，物理性质方面表现为各向异性，而非晶体却没有天然规则的几何外形，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？ 2．金刚石和石墨都是由碳原子构成的，但它们在硬度上却差别很大，这是因为什么？又说明了什么问题？ [提示]　1.它们的微观结构不同。 2．金刚石是网状结构，原子间的作用力强，所以金刚石的硬度大。石墨是层状结构，原子间的作用力弱，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。 1．晶体的微观解释 (1)对单晶体各向异性的解释 一个平面上单晶体物质微粒的排列情况如图所示。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。线段AB上物质微粒较多，线段AD上较少，线段AC上更少。由于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 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。 2．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，天然石英是晶体，而熔化以后再凝固的水晶(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。 　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，其原子以一定的规则有序排列。下列说法正确的是(　　) A．黑磷是晶体材料 B．黑磷熔化过程中温度升高 C．黑磷中每个分子都是固定不动的 D．同质量的白磷和黑磷分子数目不同 [解析]　根据题图可知，黑磷的微观结构在空间上呈现规则排列，具有空间上的周期性，属于晶体材料，因而黑磷具有确定的熔点，熔化过程中温度不变，故A正确，B错误；组成物质的分子总是在做无规则热运动，故C错误；组成白磷和黑磷的分子是同一种分子，所以同质量的白磷和黑磷分子数目相同，故D错误。 [答案]　A 知识点三　液体的表面张力 　 如图甲所示，金属框上阴影部分表示肥皂膜。它被棉线分割成a、b两部分。若将肥皂膜的a部分用烧热的针刺破，棉线的形状是图乙中的哪一个？为什么？ [提示]　肥皂膜未被刺破时，作用在棉线两侧的表面张力互相平衡，棉线可以有任意形状。当把a部分肥皂膜刺破后，在b部分肥皂膜表面张力的作用下，棉线将被绷紧。因液体表面有收缩到面积最小的趋势，所以棉线被拉成凹状的圆弧形状。故棉线的形状是图乙中的D。 1．液体表面张力的形成 (1)分子间距离特点：由于蒸发现象，液体表面分子分布比内部稀疏。 (2)分子力特点：液体内部分子间平均距离r略小于r0，分子间作用力表现为斥力，而液体表面层分子之间距离r略大于r0，分子力表现为引力。 (3)表面特性：表面层分子之间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面绷紧。 2．表面张力及作用 (1)表面张力的方向和液面相切，垂直于液面上的各条分界线，如图所示。 (2)表面张力的大小与边界线长度有关，还跟液体的种类、温度有关。 (3)表面张力使液面有收缩的趋势，故往往会误认为收缩后r<r0。实质上液体表面张力是液体表面层分子间距离大于分子间平衡距离r0时，表现出的分子间的吸引力。 　春天来了，雨后荷叶上有很多晶莹剔透的水珠，如图所示。下列说法正确的是(　　) A．荷叶上的水珠呈球形是因为水珠受到重力 B．在水珠表面层，水分子间的作用力表现为引力 C．在水珠表面层，水分子间的作用力表现为斥力 D．在水珠表面层，水分子间的作用力为零 [解析]　荷叶上的水珠呈球形是因为液体的表面张力，故A错误；在水珠表面层，水分子相对于水珠内部分布比较稀疏，水分子间的作用力表现为引力，故B正确，C、D错误。 [答案]　B 　(多选)喷雾型防水剂是现在市场上广泛销售的特殊防水剂。其原理是防水剂在玻璃上形成一层薄薄的保护膜，形成类似于荷叶外表的效果，水滴以椭球形分布在玻璃表面，无法停留在玻璃上，从而在遇到雨水的时候，雨水会自然流走，保持视野清晰，如图所示。下列说法正确的是(　　) A．雨水分子在永不停息地做无规则运动 B．玻璃和水滴之间发生了浸润现象 C．水滴呈椭球形是液体表面张力和重力共同作用的结果 D．水滴表面分子比水滴内部的分子密集 [解析]　所有分子都在永不停息地做无规则运动，故A正确；浸润即液体在与固体表面接触时能够弥散进入固体表面的现象，而玻璃和水滴不浸润，故B错误；液体表面张力使水滴呈球形，但在重力的作用下水滴呈椭球形，故C正确；水滴表面分子比水滴内部的分子稀疏，水滴表面分子间距比水滴内部的分子间距大，表面层分子之间的作用力表现为引力，使表面层分子有收缩的趋势，从而形成椭球形，故D错误。 [答案]　AC 知识点四　浸润、不浸润和毛细现象　液晶 　 1．把一块玻璃分别浸入水和水银里再取出来，可观察到从水银中取出的玻璃上没有附着水银，从水中取出的玻璃上会沾上一层水。为什么会出现上述不同的现象呢？ 2．在日常生活中，如果认真观察的话，你会发现水中游禽会不时地用嘴抹擦身上的羽毛，你知道为什么吗？ [提示]　1.水银不浸润玻璃，而水浸润玻璃。 2．游禽在用嘴把油脂涂到羽毛上，使水不能浸润羽毛。 1．附着层内分子受力情况 液体和固体接触时，附着层的液体分子除受到液体内部的分子吸引外，还受到固体分子的吸引。 2．浸润的成因 当固体分子对附着层的液体分子的吸引力大于液体内部分子对附着层的液体分子的吸引力时，附着层内液体分子比液体内部分子密集，附着层中分子之间表现为斥力。具有扩展的趋势，这时表现为液体浸润固体。 3．不浸润的成因 当固体分子对附着层的液体分子的吸引力小于液体内部分子对附着层的液体分子的吸引力时，附着层内液体分子比液体内部分子稀疏，附着层中分子之间表现为引力。具有收缩的趋势，这时表现为液体不浸润固体。 4．毛细现象 (1)两种表现：浸润液体在细管中上升及不浸润液体在细管中下降。 (2)产生原因：毛细现象的产生与表面张力及浸润现象都有关系。 角度1　浸润、不浸润和毛细现象 　关于下列各图所对应现象的描述，正确的是　(　　) A．图甲中水黾可以停在水面，是因为受到水的浮力作用 B．图乙中玻璃容器中的小水银滴呈球形，是因为表面张力的作用 C．图丙中插入水中的塑料笔芯内水面下降，说明水浸润塑料笔芯 D．图丁中拖拉机锄松土壤，是为了利用毛细现象将土壤里的水分引上来 [解析]　水黾可以停在水面是因为受到水的表面张力的作用，故A错误；水银的表面张力比较大，同时水银和空气之间的相互作用力也比较小，这就导致了水银在接触到其他物体时，会尽可能地减少表面积，从而形成球状，故B正确；当一根内径很细的管垂直插入液体中时，浸润液体在管里上升，而不浸润液体在管内下降，故C错误；拖拉机锄松土壤，是为了破坏毛细现象，减少水分蒸发，故D错误。 [答案]　B 　(多选)如图甲所示，将内径不同，两端开口的洁净细玻璃管竖直插入水中，可以观察到细玻璃管中液面的高度高于水面，内径小的玻璃管中液面比水面高得更多。再将另一组内径不同、两端开口的塑料笔芯竖直插入水中，如图乙所示，可以观察到笔芯中液面的高度低于水面，内径小的塑料笔芯中液面比水面低得更多。下列说法正确的是(　　) A．水能够浸润玻璃管和塑料笔芯 B．水不能够浸润玻璃管但能浸润塑料笔芯 C．甲图中水和玻璃的相互作用比水分子之间的相互作用强 D．甲、乙两图都能说明管的内径越小，毛细现象越明显 [解析]　水在玻璃管中液面会上升是浸润现象，水在塑料笔芯中液面会下降是不浸润现象，故A、B错误；由于题图甲中水能浸润玻璃管，故水和玻璃的相互作用比水分子之间的相互作用强，故C正确；题图甲、乙都能说明管的内径越小，毛细现象越明显，故D正确。 [答案]　CD 角度2　液晶 1．液晶的特性：具有光学上的各向异性，液晶分子的排列不稳定，微小的外界变动都会改变分子排列，从而改变液晶的某些性质。 2．液晶的微观结构：不是所有物质都具有液晶态。通常棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质容易具有液晶态。 　【教材经典P39教材图片改编】液晶在现代生活中扮演着重要角色，广泛应用于手机屏幕、平板电视等显示设备中。下列四幅图哪个是液晶态分子排列图(　　) [解析]　液晶在某个方向上看，其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的，选项A、D中分子排列非常有序，不符合液晶态分子的排列规律，故A、D错误；选项B中分子排列比较整齐，但从另外一个角度看也具有无序性，符合液晶态分子的排列规律，故B正确；选项C中，分子排列是完全无序的，不符合液晶态分子的排列规律，故C错误。 [答案]　B 1．(晶体和非晶体)(多选)【教材经典P34科学漫步改编】如图为石墨中分离出的新材料，其中碳原子紧密结合成单层六边形晶格结构，则　(　　) A．石墨是晶体 B．石墨研磨成的细粉末就是石墨烯 C．单层石墨烯的厚度约3 μm D．碳原子在六边形顶点附近不停地振动 解析：选AD。石墨是晶体，故A正确；石墨烯是石墨中提取出来的新材料，故B错误；单层石墨烯厚度约为原子尺寸10-10 m，故C错误；根据分子动理论可知，固体分子(或者原子、离子)在平衡位置附近不停地振动，则碳原子在六边形顶点附近不停地振动，故D正确。 2．(晶体的微观结构)(多选)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(　　) 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．单晶体具有规则的外形是由于它的微粒按一定规律排列 解析：选BD。有些非晶体在适当的条件下会变成晶体，A错误；晶体中分子的排列有规则，在空间上有周期性，B、D正确；单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性，C错误。 3．(浸润和不浸润)小明将某种材料制作的两端开口的洁净细管竖直插入水中，发现管内液面高于管外液面，如图所示，下列说法正确的是(　　) A．水与该管的现象属于不浸润 B．水与该管的相互作用小于水分子间的相互作用 C．若换成内径更小的同种材料制作的细管，管中液面高度变小 D．不宜用该材料制作防水衣 解析：选D。管内液面高于管外液面，液体浸润管壁，即水与该管的现象属于浸润，所以不宜用该材料制作防水衣，故A错误，D正确；水浸润该管，水与该管的相互作用大于水分子间的相互作用，故B错误；换成内径更小的同种材料制作的细管，毛细现象更显著，管中液面高度变高，故C错误。 4．(毛细现象)(多选)在多次精彩绝伦的太空授课，其中“水”相关实验占太空授课中实验总数的一半以上，下列说法正确的是(　　) A．太空授课时，水球几乎呈完美的球状，是因为水的表面张力 B．水球表面层分子间的作用力表现为分子引力 C．太空授课时，浸润液体在玻璃试管中上升的现象是毛细现象 D．如果改用不浸润的塑料笔芯插入水中，也能观察到水面在笔芯内上升的现象 解析：选ABC。太空授课时，水球几乎呈完美的球状，是因为水的表面张力，故A正确；水球表面层分子间的作用力表现为分子引力，故B正确；太空授课时，浸润液体在玻璃试管中上升的现象是毛细现象，故C正确；如果改用不浸润的塑料笔芯插入水中，不能观察到水面在笔芯内上升的现象，故D错误。 5．(液晶)目前市面上的电脑基本上都是使用液晶显示屏，下列关于液体和液晶的说法不正确的是(　　) A．液体表面张力的方向总是跟液面相切，且与分界线垂直 B．液体表面张力的产生原因是液体表面层分子的分布比较密集 C．液晶显示器能够显示彩色是因为液晶的光学性质具有各向异性 D．液晶态既具有液体的流动性，又在一定程度上具有晶体分子规则排列的性质 解析：选B。液体表面张力产生在液体表面层，它的方向总是跟液面相切，且与分界线垂直，故A正确，不符合题意；液体表面张力的产生原因是液体表面层分子间距离较大，分子力表现为引力，故B错误，符合题意；晶体的各向异性即沿晶格的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不尽相同，由此导致晶体在不同方向的物理化学特性也不同，液晶态既具有液体的流动性，又在一定程度上具有晶体分子规则排列的性质，所以液晶显示器能够显示彩色是因为液晶的光学性质具有各向异性，故C、D正确，不符合题意。 学科网（北京）股份有限公司 $