2.4 固体 课件-2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

该高中物理课件聚焦固体的分类，系统讲解晶体与非晶体的特点及区分方法，单晶体与多晶体的差异，以及晶体微观结构对宏观性质的解释。通过灯饰水晶球、黑磷转化等情境探究，结合生活实例搭建从现象到概念的学习支架，衔接前后知识。 其亮点在于以物理观念为核心，通过科学思维建立微观结构与宏观性质的联系，如用石墨和金刚石的结构差异解释硬度不同，结合熔化石蜡形状、温度-时间图像等实验分析。这帮助学生深化物理观念和科学思维，教师可借助系统实例提升教学效率。

第二章 4.固体 学习目标 1.了解固体的分类,知道晶体和非晶体的特点及区分方法。(物理观念) 2.知道单晶体和多晶体的区别。(物理观念) 3.理解单晶体的各向异性、多晶体和非晶体的各向同性。(物理观念) 4.会用晶体的微观结构解释其宏观性质。(科学思维) 基础落实·必备知识全过关 一、晶体和非晶体 1.固体可以分为　　　　和　　　　两类。石英、云母、明矾、食盐、味精、硫酸铜等是　　　　,玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是　　　　。  2.单晶体具有　　 　　的外形,多晶体和非晶体没有_______　　　　的几何形状,我们在初中已经学过,晶体　　　　　　的熔点,非晶体 　　　　　的熔点。  区别晶体和非晶体的唯一标准 晶体 非晶体 晶体 非晶体 天然的、规则 规则 有确定　 没有确定 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　　　　　　。非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的,这叫作　　　　　　。由于多晶体是许多　　　　　杂乱无章地组合而成的,所以多晶体是　　　　　　的。  单晶体 各向异性 各向同性 单晶体 各向同性 【要点提示】 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或多晶体。 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　　　　排列的,具有　　　　　　的周期性。  2.变化或转化 在不同条件下,同种物质的微粒按照　　　　　　　　在空间排列,可以生成不同的晶体,例如石墨和金刚石。有些晶体　　　　　　　　可以转化为非晶体,例如天然石英晶体熔化以后再凝固就变成了石英玻璃,而石英玻璃是非晶体。  规则 空间上 不同规则 在一定条件下 微思考·情境探究 情境1如图是常见的灯饰水晶球。通过其外形,判断其是晶体还是非晶体?有什么方法可以进一步验证你的判断? 提示 简单观察灯饰水晶球发现其外观规则,故可初步判断其为晶体。为进一步验证,可加热水晶球使其熔化并记录温度,看其是否有确定的熔点,有则为晶体。 情境2白磷在高温、高压环境下可以转化为黑磷,黑磷微观结构如图所示,其原子以一定的规则有序排列。 (1)黑磷是晶体材料还是非晶体材料? (2)黑磷中每个分子都是固定不动的吗? 提示 (1)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。 (2)组成物质的分子总是在做无规则热运动。 基础转化·夯实基础提能力 基础转化点1 依据熔点区分晶体与非晶体 AI解读能根据有无固定熔点,准确区分晶体与非晶体,抓住最本质特征。常见于加热实验、材料识别等情境。 1.如图所示,甲、乙、丙三种固体物质,质量相等,加热这三种物质,从它们的温度随时间变化的图像可以判断(　　) A.甲是晶体,乙、丙是非晶体 B.乙是晶体,甲、丙是非晶体 C.乙是非晶体,甲的熔点比丙的低 D.乙是非晶体,甲的熔点比丙的高 D 解析 晶体有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点,由题图可知,甲、丙两物质在熔化过程中都有温度不变的过程,所以甲、丙是晶体,同理可知,乙是非晶体。甲的熔点为t2,丙的熔点为t3,由题图可知t2>t1,则甲的熔点比丙的熔点高。故选D。 2.一透明的正方体物块如图所示。下列说法正确的是(　　) A.由于该物块有规则的形状,所以它一定为晶体 B.由于该物块透明,所以它一定为晶体 C.若该物块为绝缘体,则它一定为非晶体 D.若将该物块加热到某一温度才开始熔化,且熔化的 过程中温度保持不变,则它一定为晶体 D 解析 单晶体具有天然的、规则的几何形状,但这个正方体物块不一定是天然形成的,所以不一定是晶体,故A错误;晶体并非都是透明的,透明的物体并非都是晶体,例如玻璃是透明的,但不是晶体,故B错误;绝缘体不一定是非晶体,例如金刚石是晶体,也是绝缘体,故C错误;晶体具有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点,故D正确。 基础转化点2 单晶体与多晶体的辨析 AI解读能从几何外形、各向异性、各向同性判断单晶体与多晶体,解决本节易混点。题目多出现在云母、食盐、金属等实例判断中。 3.(多选)嫦娥五号探测器顺利完成月球采样任务并返回地球。探测器上装有用石英制成的传感器,其受压时表面会产生大小相等、符号相反的电荷——压电效应。如图所示,石英晶体沿垂直于x轴晶面上的压电效应最显著,则石英晶体(　　) A.具有各向异性的压电效应 B.没有确定的熔点 C.有规则的几何形状 D.是多晶体 AC 解析 由题意可知,石英晶体沿垂直于x轴晶面上的压电效应最显著,其他方向不明显,因此石英具有各向异性的压电效应,A正确;晶体有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点,石英是单晶体,有确定的熔点,有规则的几何形状,B、D错误,C正确。 4.在显微镜下观察到的铝—锂—锰合金的断裂面如图所示,它是由许多细小的晶粒组成的,由于这些细小晶粒的取向杂乱无章,我们把金属称为多晶体。多晶体仍保留着与单晶体相同的特征是(　　) A.一定压强下有确定的熔点 B.规则的几何形状 C.具有各向异性 D.具有各向同性 A 解析 晶体分为单晶体和多晶体,只有单晶体具有规则的几何外形,物理性质表现为各向异性,而多晶体是由许多小晶粒杂乱无章地排列构成的,因而多晶体没有规则的几何外形,物理性质表现为各向同性,晶体在一定压强下都有确定的熔点。故选A。 基础转化点3 对单晶体的各向异性的理解 AI解读能由云母熔蜡呈椭圆等实验现象,分析单晶体不同方向物理性质不同。建立宏观现象与微观结构的联系,常见实验说理题。 5.甲、乙两种薄片的表面均涂有薄薄的一层石蜡,用烧热钢针的针尖分别接触这两种薄片石蜡涂层的背面,接触点周围熔化了的石蜡形状如图所示,对这两种薄片,下列说法正确的是(　　) A.甲的熔点一定高于乙的熔点 B.甲一定是晶体 C.乙一定是晶体 D.乙一定是非晶体 B 解析 甲、乙的熔点不能从熔化的石蜡形状分析出来,A错误。单晶体是各向异性的,熔化在晶体表面的石蜡是椭圆形;非晶体和多晶体是各向同性的,则熔化在表面的石蜡是圆形,所以甲一定是晶体,且为单晶体,但是乙可能是非晶体,也可能是多晶体,B正确,C、D错误。 基础转化点4 用固体的微观结构解释固体的宏观特性 AI解读能从微粒有序或无序排列,解释晶体规则外形、固定熔点等宏观特点,形成“结构决定性质”的物理观念,常见于简答题。 6.(多选)晶体具有各向异性的特点是由于(　　) A.晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同 B.晶体在不同方向上物质微粒的排列情况相同 C.晶体内部结构的无规则性 D.晶体内部结构的有规则性 AD 解析 晶体的各向异性是由于晶体内部结构的有规则性以及不同的方向上物质微粒的排列情况不同。故选A、D。 7.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 B 解析 石墨和金刚石是碳的同素异形体,其化学性质相同;组成它们的微粒的空间结构不同,石墨中的碳原子排列为层状结构,层与层间距离很大,所以其质地松软;金刚石中的碳原子排列紧密,相互间作用力很强,所以其质地坚硬。故选B。 8.(多选)石墨中分离出的新材料石墨烯,其碳原子紧密结合成单层六边形晶格结构,如图所示,则下列说法正确的是(　　) 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为3 μm D.碳原子在六边形顶点附近不停地振动 AD 解析 石墨是晶体,A正确;石墨烯是石墨中提取出来的新材料,B错误;单层石墨烯的厚度约为原子尺寸,即10-10 m,C错误;根据分子动理论可知,固体分子在平衡点不停地振动,则碳原子在六边形顶点附近不停地振动,D正确。 重难探究·能力素养全提升 命题角度 晶体微观结构的应用 1.晶体与非晶体的区别 分类 宏观外形 物理性质 非晶体 没有规则的几何形状 (1)没有确定的熔点; (2)物理性质上表现为各向同性 晶 体 单晶体 有天然规则的几何形状 (1)有确定的熔点; (2)物理性质上表现为各向异性 多晶体 没有规则的几何形状 (1)有确定的熔点; (2)物理性质上表现为各向同性 联系 在一定的条件下,晶体与非晶体可以相互转化 2.单晶体各向异性的解释 在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。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。 3.晶体具有确定熔点的解释 给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。 4.晶体与非晶体转化的解释 在不同条件下,同种物质的微粒按照不同规则在空间排列,可以生成不同的晶体,例如石墨和金刚石。有些晶体在一定条件下可以转化为非晶体,例如天然水晶熔化后再凝固成石英玻璃。 例题1(多选)下列说法正确的是(　　) A.金刚石、食盐、玻璃和天然水晶都是晶体 B.将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体 C.固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同方向上有不同的光学性质 D.在合适的条件下,某些晶体可以转变为非晶体,某些非晶体也可以转变为晶体 CD 解析 金刚石、食盐和天然水晶是晶体,玻璃是非晶体,A错误;晶体并不会因为颗粒的大小而改变,即使敲碎为小颗粒,仍然是晶体,B错误;根据是否有确定的熔点,可以把固体分为晶体和非晶体两类,晶体分为单晶体和多晶体,单晶体有各向异性,多晶体常表现为各向同性,所以有些晶体在不同方向上具有不同的光学性质,C正确;晶体的分子排列结构如果遭到破坏就可能形成非晶体,反之亦然,D正确。 例题2(多选)晶体不同于非晶体,它具有规则的几何外形,在不同方向上物理性质不同,而且具有确定的熔点,下列说法可以用来解释晶体的上述特性的是(　 　) A.组成晶体的物质微粒,在空间按一定的规律排成整齐的行列,构成特定的空间点阵 B.晶体在不同方向上物理性质不同,是因为不同方向上微粒数目不同,微粒间距不同 C.晶体在不同方向上物理性质不同,是由于不同方向上的物质微粒的性质不同 D.晶体在熔化时吸收的热量,全部用来瓦解晶体的规则的排列,转化为分子间势能;因此,晶体在熔化过程中保持一定的温度不变,只有规则的排列完全被瓦解,晶体完全变为液体后,继续加热,温度才会升高 ABD　 解析 很多晶体都是由相同的物质微粒组成的,例如,金刚石和石墨都是由碳原子组成的,不同方向上物质微粒完全一样,可见其各向异性不是因为不同方向上的粒子性质不同引起的,而是粒子的数目和粒子间距不相同造成的,故C错误,A、B正确;由题意可知D正确。 学以致用·随堂检测全达标 1 2 3 4 B 1.(晶体和非晶体的区分)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。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.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 1 2 3 4 解析 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。 1 2 3 4 2.(区别晶体和非晶体)如图所示,四块固体中属于非晶体的是(　　) D 解析 明矾、石英、冰块为晶体,塑料为非晶体。 1 2 3 4 B 3.(晶体的微观结构)中国科学技术大学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。某合成云母的微观结构示意图如图所示,在该单层云母片上涂上薄薄的石蜡并加热,熔化的石蜡呈现椭圆状,则该合成云母(　　) A.没有规则的外形 B.有固定的熔点 C.各原子都保持静止不动 D.是多晶体 1 2 3 4 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,具有规则的几何外形,具有固定的熔点,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,图中所画的点是它们振动的平衡位置,C错误;由于该云母片在熔化石蜡的过程中沿不同方向的导热性能不同,可以判断该云母为单晶体,D错误。 1 2 3 4 4.(非晶体的物理性质)(多选)国家游泳中心——水立方,像一个透明的蓝色的“冰块”。这种独特的感觉就源于建筑外墙采用了一种叫作ETFE(四氟乙烯和乙烯的共聚物)的膜材料。这种膜材料属于非晶体,那么它具有的特性是(　　) A.在物理性质上具有各向同性 B.在物理性质上具有各向异性 C.具有确定的熔点 D.没有确定的熔点 AD 解析 非晶体没有确定的熔点,在物理性质上表现为各向同性。故选A、D。 $