人教版高中物理选修3-3第九章固体液体和物态变化学案1

学案1固体[目标定位]1.能说出晶体和非晶体的特点及区分方法.2.能说出单晶体与多晶体的区别.3.了解晶体结构的认识过程，知道晶体内部结构的特点．一、晶体和非晶体[问题设计]1．观察玻璃、蜂蜡、塑料、食盐、蔗糖、石英，比较它们的外形有何不同？答案玻璃、蜂蜡、塑料没有规则的几何外形，盐粒、蔗糖、石英有规则的几何外形．2.在云母片和玻璃片上分别涂上一层很薄的石蜡，然后用烧热的钢针去接触云母片及玻璃片的另一面，石蜡熔化，如图1所示，那么你看到的现象及得出的结论是什么？图1答案玻璃片上石蜡的熔化区呈圆形，说明玻璃片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，说明云母片沿各个方向的导热性能不相同．[要点提炼]晶体与非晶体的区别比较内容固体分类宏观外形物理性质非晶体没有(“有”或“没有”)确定的几何形状①没有确定的熔点②导电、导热、光学性质表现为各向同性晶体单晶体有(“有”或“没有”)天然规则的形状①有确定的熔点②导热、导电、光学性质表现为各向异性多晶体一个个小晶体粒粘在一起，没有(“有”或“没有”)确定的几何形状①有确定的熔点②导热、导电、光学等性质表现为各向同性[延伸思考]1．如何区分晶体和非晶体？如何区分单晶体和多晶体？答案有确定的熔点的是晶体，没有确定熔点的是非晶体．单晶体和多晶体虽都有确定的熔点，但还有两点不同：其一，单晶体有天然规则的形状，多晶体没有；其二，单晶体物理性质上表现为各向异性，多晶体则表现为各向同性．2．金属物体没有固定、规则的几何外形，但它们都有确定的熔点，那么金属是晶体，还是非晶体？答案金属是多晶体，多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的，没有规则的几何外形，在物理性质上表现为各向同性，但它们有确定的熔点．二、晶体的微观结构[问题设计]1．单晶体具有规则的外形，物理性质方面表现为各向异性，而非晶体却没有规则的外形，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？答案它们的微观结构不同．2．金刚石和石墨都是由碳原子构成的，但它们在硬度上差别很大，这说明什么问题？答案金刚石是网状结构，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．[要点提炼]1．组成晶体的原子(或分子、离子)，按照一定的规则排列，具有空间上的周期性．2．微观结构的不同，造成晶体与非晶体形状和物理性质的不同．3．组成晶体的微粒间的相互作用很强，它们只能在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动．[延伸思考]天然水晶是晶体，而熔化以后再凝固的水晶则是非晶体，这说明了什么？答案有些晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化．一、晶体和非晶体例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．大盐粒磨成细盐，就变成了非晶体D．所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点解析只有单晶体才表现为各向异性，故A错；单晶体有规则的几何形状，而多晶体无规则的几何形状，金属属于多晶体，故B错；大盐粒磨成细盐，细盐仍是形状规则的晶体，在放大镜下能清楚地观察到，故C错；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点，故D对．答案D例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2(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如图(b)所示，则()图2A．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，丙是单晶体答案B解析由题图(a)知，甲、乙的导热性呈各向同性，丙的导热性呈各向异性；由题图(b)知，甲、丙有固定的熔点，乙没有固定的熔点．所以甲是多晶体，乙是非晶体，丙是单晶体．二、晶体的微观结构例3下列说法正确的是()A．晶体具有天然规则的几何形状，是因为其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，是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解析晶体的外形、物理性质都是由晶体的微观结构决定的，A、B、D正确；各向同性的物质不一定是非晶体，也有可能是多晶体，C错误．答案ABD针对训练2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈·海姆和康斯坦丁·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的粘贴与撕开使得石墨片的厚度逐渐减小，最终寻找到了厚度只有0.34nm的石墨烯，是碳的二维结构．如图3所示为石墨、石墨烯的微观结构，根据以上信息和已学知识判断，下列说法中正确的是()图3A．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答案CD解析石墨、石墨烯、金刚石都为晶体且都为单质，A、B错误，C正确；两位科学家是通过物理变化的方法获得石墨烯的，D正确．故正确的答案为C、D.1．(晶体和非晶体)下列哪些现象能说明晶体与非晶体的区别()A．盐粒是正方体，而蜂蜡无规则形状B．石墨可导电，沥青不能导电C．冰熔化时，温度保持不变；松香受热熔化时，温度持续升高D．金刚石密度大，石墨密度小答案AC解析单晶体有规则的几何外形和确定的熔点，而非晶体没有，据此知A、C正确．2．(晶体和非晶体)某球形固体物质，其各向导热性能相同，则该物体()A．一定是非晶体B．可能具有确定的熔点C．一定是单晶体，因为它有规则的几何外形D.一定不是单晶体，因为它具有各向同性的物理性质答案B解析导热性能各向相同的物体可能是非晶体，也可能是多晶体，因此，A选项错误；多晶体具有确定的熔点，因此B选项正确；物体外形是否规则不是判断是否是单晶体的依据，应该说，单晶体具有规则的几何外形是“天生”的，而多晶体和非晶体也可以有规则的几何外形，当然这只能是“后天”人为加工的，因此C选项错误；单晶体也不一定各个物理特性都具有各向异性，故D选项错误．3．(晶体的微观结构)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答案AD解析晶体的各向异性取决于晶体内部结构的有规则性，即不同方向上物质微粒的排列情况不同．故正确答案为A、D.4．(晶体的微观结构)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是()A．它们由不同的空间点阵构成B．晶体内部的物质微粒是有规则地排列的，非晶体内部的物质微粒在不停地运动着C．晶体内部的物质微粒是静止的，而非晶体内部的物质微粒是不停地运动着的D．在物质内部的各个平面上，微粒数相等的是晶体，微粒数不等的是非晶体答案B解析空间点阵是晶体的一个特殊结构，是晶体的一个特性，所以A是错误的；不管是晶体还是非晶体，组成物质的微粒永远在做热运动，所以C是错误的；非晶体提不到层面的问题，即使是晶体，各个层面的微粒数也不一定相等，所以D也是错误的．故正确答案为B.固体eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(晶体\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(单晶体\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(物理性质各向异性,有规则的几何外形,有确定的熔点)),多晶体\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(物理性质各向同性,有确定的熔点)),晶体的微观结构)),非晶体\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(物理性质各向同性,无规则的几何外形,无确定的熔点))))题组一单晶体、多晶体和非晶体的区别1．关于晶体和非晶体，下列说法正确的是()A．金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体B．晶体的分子(或原子、离子)排列是有规则的C．单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点D．单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的，非晶体是各向同性的答案BC解析金刚石、食盐、水晶是晶体，玻璃是非晶体，选项A错误；单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性，选项D错误；晶体分子的排列是有规则的，且有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，选项B、C正确．2．如图1所示是两种不同物质的熔化曲线，根据曲线判断下列说法正确的是()图1A．甲是晶体B．乙是晶体C．甲是非晶体D．乙是非晶体解析在晶体熔化过程中，不断吸热，但温度却保持不变(熔点对应的温度)，而非晶体没有确定的熔点，不断加热，非晶体先变软，然后熔化，温度却不断上升，因此甲对应的是晶体，乙对应的是非晶体．答案AD3.如图2所示，ACBD是一厚度均匀的由同一种材料构成的圆板．AB和CD是互相垂直的两条直径，把圆板从图示位置转90°后电流表读数发生了变化(两种情况下都接触良好)．关于圆板，下列说法正确的是()图2A．圆板是非晶体B．圆板是多晶体C．圆板是单晶体D．圆板沿各个方向导电性能不同答案CD4．关于一块长方体的铜条，下列说法正确的是()A．它是一块晶体，因为它有规则的几何外形B．它是一块晶体，因为它有确定的熔点C．它是一块多晶体，因为它是由许多晶粒杂乱无章排列而成的D．它是一块非晶体，因为它的物理性质表现为各向同性答案BC解析金属铜条是多晶体，有固定的熔点，它内部的晶体颗粒的排列是杂乱无章的．5．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”，透过它其内部设施尽收眼底，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．具有固定的熔点D．没有固定的熔点答案AD解析因为这种材料属于非晶体，因此在物理性质上具有各向同性，没有固定的熔点，选项A、D正确．题组二对晶体的微观结构的理解6．下列说法中正确的是()A．化学成分相同的物质只能生成同一种晶体B．因为石英是晶体，所以由石英制成的玻璃也是晶体C．普通玻璃是非晶体D．一块铁的物理性质虽然呈各向同性，但它是晶体答案CD解析化学成分相同的物质可以生成多种不同的晶体，如石墨和金刚石，故A错误；石英制成的玻璃是混合物不是晶体，故B错误，C正确；铁为多晶体，物理性质表现为各向同性，故D正确．7．下列叙述中正确的是()A．晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点阵结构排列B．单晶体具有规则的几何外形是由于它的微粒按一定规则排列C．非晶体有规则的几何形状和确定的熔点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答案AB8．下列关于晶体空间点阵的说法，正确的是()A．构成晶体空间点阵的物质微粒，可以是分子，也可以是原子或离子B．晶体的物质微粒之所以能构成空间点阵，是由于晶体中物质微粒之间相互作用很强，所有物质微粒都被牢牢地束缚在空间点阵的结点上不动C．所谓空间点阵与空间点阵的结点，都是抽象的概念；结点是指组成晶体的物质微粒做永不停息的微小振动的平衡位置；物质微粒在结点附近的微小振动，就是热运动D．相同的物质微粒，可以构成不同的空间点阵，也就是同一种物质能够生成不同的晶体，从而能够具有不同的物理性质答案ACD解析组成晶体的物质微粒可以是分子、原子或离子．这些物质微粒也就是分子动理论中所说的分子．显然，组成晶体的物质微粒处在永不停息的无规则的热运动之中，物质微粒之间还存在相互作用，晶体的物质微粒之所以能构成空间点阵，是由于晶体中物质微粒之间的相互作用很强，物质微粒的热运动不足以克服这种相互作用而彼此远离，所以选项B的说法错误，故正确答案为A、C、D.9．利用扫描隧道显微镜(STM)可以得到物质表面原子排列的图象，从而可以研究物质的构成规律．如图3所示的照片是一些晶体材料表面的STM图象，通过观察、比较，可以看到这些材料都是由原子在空间排列而构成的，具有一定的结构特征．则构成这些材料的原子在物质