物理人教版选修3-3导学案第九章第1节固体

1固体内容要求固体知道固体可分为晶体和非晶体，了解固体材料在生活、生产、科学研究等方面的应用。晶体和非晶体知道晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别，知道晶体可分为单晶体和多晶体，了解晶体的微观结构。中国古代文人对雪花情有独钟，有很多吟唱雪花的诗句，其中“雪花六出”常用来形容雪花的形状。雪花的形状是多种多样的(如图所示)，可你知道为什么它的边角连线总为正六边形吗？提示：雪花是晶体，有规则的几何外形。一、晶体和非晶体1．固体可分为______和________两类，其中食盐、蔗糖、味精、雪花等是____体，而玻璃、松香、蜂蜡、沥青、橡胶等是______体。2．晶体与非晶体的区别内容分类宏观外形物理性质非晶体没有确定的__________(1)没有确定的______(2)物理性质上表现为各向____性晶体单晶体有天然规则的________(1)有确定的______(2)物理性质上表现为各向____性多晶体没有确定的________(1)有确定的______(2)物理性质上表现为各向____性思考1：某固体没有确定的形状，怎样判断它是非晶体还是多晶体呢？二、晶体的微观结构1．晶体的规则形状和特殊的物理性质是由它们的__________决定的。2．在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是按照__________排列的，具有空间上的______性。3．有的物质在不同条件下可以形成不同的晶体，那是因为组成它们的微粒能够按照________在空间分布，例如______和金刚石。4．同种物质也可能以______和________两种不同的形态出现，有些晶体在一定条件下也可以转化为晶体，这说明物质是晶体还是非晶体，并不是绝对的。思考2：我们知道，金刚石是自然界中硬度最大的物质，石墨却是松软的，它们都是由碳原子构成的，硬度为何差别如此大呢？答案：一、非晶体晶非晶2．几何形状熔点同几何形状熔点异几何形状熔点同思考1提示：看有无确定的熔点，有确定熔点的是多晶体，没有确定熔点的是非晶体。二、2．一定的规则周期3．不同规则石墨4．晶体非晶体思考2提示：这是由于它们的微观结构不同造成的，金刚石是网状结构，原子间的作用力强，而石墨是层状结构，原子间的作用力弱。一、单晶体、多晶体与非晶体间的比较1．晶体与非晶体的区别晶体与非晶体的区别主要表现在有无确定的熔点，而不能靠是否有规则的几何形状辨别，因为虽然单晶体有规则的几何外形，但多晶体与非晶体一样都没有规则的几何外形。2．非晶体与多晶体间的比较(1)相同点：都没有天然规则外形，都具有各向同性的物理性质。(2)不同点：非晶体没有固定的熔点，多晶体有固定的熔点。3．单晶体与多晶体间的比较(1)相同点：都属于晶体，有固定的熔点。(2)不同点：单晶体有天然规则的外形，在某些物理性质上表现为各向异性。多晶体没有天然规则的外形，物理性质表现为各向同性。晶体、非晶体的区分关键是看有无固定的熔点，单晶体与多晶体的区分关键是看有无规则的几何外形及物理性质是各向同性还是各向异性。二、如何正确理解单晶体的各向异性通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性、导电性、光的折射等。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晶体的物理性能时测量结果不同。需要注意的是，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，例如云母、石膏晶体在导热性上表现出显著的各向异性——沿不同方向传热的快慢不同；方铅矿晶体只在导电性上表现出显著的各向异性——沿不同方向电阻率不同；立方体形的铜晶体只在弹性上表现出显著的各向异性——沿不同方向的弹性不同；方解石晶体只在光的折射上表现出显著的各向异性——沿不同方向的折射率不同。只有单晶体才会有各向异性的物理性质，多晶体与非晶体的物理性质都是各向同性的。三、怎样用晶体的微观结构理论解释晶体的特性1．对各向异性的微观解释如图所示是一平面上晶体物质微粒的排列情况，从图中可以看出，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。正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才导致晶体在不同方向上物理性质不同。2．对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。3．有的物质有几种晶体，这是由于它们的物质微粒能够形成不同的晶体结构，例如碳原子按不同的结构排列可形成石墨和金刚石，二者在物理性质上有很大不同，白磷和红磷的化学成分相同，但白磷具有立方体结构，而红磷具有与石墨一样的层状结构。类型一对晶体与非晶体的认识【例1】(2011·昆明高二检测)关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是()。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点拨：了解晶体与非晶体的本质区别是正确处理此类问题的关键。解析：因为外形是否规则可以用人工的方法处理，所以选项A错误；多晶体在物理性质上是各向同性的，B项错误；实验证明非晶体在适当的条件下可以转化为晶体，C项错误；晶体与非晶体的区别表现在是否有确定的熔点，选项D正确。答案：D题后反思：晶体与非晶体最本质的区别是晶体有确定的熔点，而非晶体无确定的熔点，由于多晶体和非晶体都具有各向同性、没有规则外形的特点，仅从各向同性或几何形状不能断定某一固体是晶体还是非晶体。类型二对各向异性(同性)的理解【例2】关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是()。A．可以根据各向同性或各向异性来鉴别晶体和非晶体B．一块均匀薄片，沿各个方向对它施加拉力，发现其强度一样，则此薄片一定是非晶体C．一个固体球，如果沿其各条直线方向的导电性能不同，则该球一定是单晶体D．一块晶体，若其各个方向的导热性能相同，则一定是多晶体点拨：只有单晶体在物理性质上才表现为各向异性，多晶体和非晶体均表现为各向同性。解析：本题考查对晶体的特性——各向异性的理解。解题关键是要明确多晶体和非晶体都显示各向同性，只有单晶体显示各向异性，所以A、B项错误，C项正确。晶体具有各向异性的特性，仅是指某些物理性质，并不是所有的物理性质都是各向异性的，故当晶体某一物理性质显示各向同性，不一定是多晶体，也可能是单晶体，所以选项D错误。答案：C题后反思：物理性质上各向异性，则一定是单晶体；各向同性，则可能是非晶体、多晶体，也可能是单晶体。因为单晶体的某些(个)物理性质具有各向异性，而另外某些物理性质却可能具有各向同性。1．如图所示，四种固体中，属于晶体的是()。2．2008年北京奥运会的国家游泳中心——水立方，像一个透明的水蓝色的“冰块”，透过它，游泳中心内部设施尽收眼底。这种独特的感觉就源于建筑外墙采用了一种叫做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．具有一定的熔点 D．没有一定的熔点3．(2011·福建理综)如图所示，曲线M、N分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程，图中横轴表示时间t，纵轴表示温度T。从图中可以确定的是__________。(填选项前的字母)A．晶体和非晶体均存在固定的熔点T0B．曲线M的bc段表示固液共存状态C．曲线M的ab段、曲线N的ef段均表示固态D．曲线M的cd段、曲线N的fg段均表示液态4．下列说法中错误的是()。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：1．BC石英、食盐为晶体，橡胶、塑料管为非晶体，解决这类问题关键是要对教材中列举的典型的晶体与非晶体的例子心中有数。2．AD非晶体没有一定的熔点，在物理性质上表现为各向同性。3．B晶体有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点