人教版(新教材)高中物理选择性必修3学案：2 4 固体

人教版(新教材)高中物理选择性必修第三册PAGEPAGE1第4节固体〖学习目标要求〗1.知道什么是晶体和非晶体、单晶体和多晶体；能从微观结构认识、区分单晶体、多晶体和非晶体。2.知道晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别；了解晶体的微观结构。3.了解晶体的各向异性在生产生活中的应用。一、晶体和非晶体1.固体的分类(1)晶体：如石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精等。(2)非晶体：如玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等。2.晶体和非晶体的比较(1)单晶体有天然规则的几何形状，非晶体没有天然规则的几何形状。(2)晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点；某些单晶体的物理性质表现为各向异性，非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，表现为各向同性。3.多晶体一些固体，由许多小的晶粒(单晶体)组成，这些小的单晶体的取向杂乱无章，把它称为多晶体，它没有确定的几何外形，也不显示各向异性，仅保留了在一定压强下具有确定熔点的特征。〖判一判〗(1)所有晶体都具有天然、规则的几何外形。(×)(2)没有固定熔点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。(×)二、晶体的微观结构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.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，例如天然石英熔化后再凝固成石英玻璃。〖判一判〗(1)同一种物质只能形成一种晶体。(×)(2)有些非晶体在一定条件 下可以转化为晶体。(√)(3)金刚石是晶体，石墨是非晶体。(×)探究1晶体和非晶体的理解1.单晶体、多晶体及非晶体的异同比较分类微观结构宏观表现外形物理性质晶体单晶体组成晶体的物质微粒(原子、分子、离子)在空间按一定规则排列——空间点阵有天然、规则的几何形状各向异性有确定的熔点多晶体由无数的晶体微粒(小晶粒)无规则排列组成没有天然、规则的几何形状各向同性非晶体内部物质微粒是无规则排列的没有确定的熔化温度2.对单晶体的各向异性的理解(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能时，测试结果不同。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，举例如下：①云母晶体在导热性能上表现出显著的各向异性——沿不同方向传热的快慢不同。②方铅矿石晶体在导电性能上表现出显著的各向异性——沿不同方向电阻率不同。③立方体形的铜晶体在弹性上表现出显著的各向异性——沿不同方向的弹性不同。④方解石晶体在光的折射上表现出各向异性——沿不同方向的折射率不同。〖例1〗(2021·陕西西安中学高二期末)下列物质是晶体还是非晶体的判断正确的是()A.因为石英是晶体，所以由石英制成的玻璃也是晶体B.食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体C.蔗糖受潮后粘在一起，没有确定的几何形状，所以它是非晶体D.用烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体〖答案〗B〖解析〗因石英有规则的几何外形，且各向异性是晶体，而玻璃没有确定的熔点，为非晶体，故A错误；晶体的特点是在熔化过程中温度保持不变，有固定的熔点，食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体，故B正确；蔗糖受潮后粘在一起，没有确定的几何形状，但是用放大镜看，仍可发现组成糖块的一个个晶粒，所以它是晶体中的多晶体，故C错误；烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明云母片是晶体，故D错误。〖例2〗(2021·福建厦门外国语学校开学考)如图所示，是根据实验绘成的温度—时间图像。下列分析中正确的是()A.该物质是非晶体，其熔点为80℃B.在16分钟时，物质处于凝固过程C.在12分钟时，物质已完全是固态D.物质只在8～18分钟时，向外放热〖答案〗B〖解析〗根据温度—时间图像可以看出随时间的增加有降低的趋势，可得该物质为凝固过程，而图像中降低过程中有一段温度不变，可得该物质是晶体，故A错误；在16分钟时，物质温度不变，故物质处于凝固过程，故B正确；在12分钟时，物质处于凝固过程，此时物质状态为固态和液态共存，故C错误；晶体在整个降温过程中都向外放热，不只是在8～18分钟时向外放热，故D错误。〖针对训练1〗(2021·唐山市十一中开学考)辨别物质是晶体还是非晶体，比较可靠的方法是()A.从外形来判断B.从各向异性或各向同性来判断C.从导电性能来判断D.从是否具有确定的熔点来判断〖答案〗D〖解析〗单晶体有整齐规则的几何外形，多晶体和非晶体一样没有规则的外形，所以不能区分，故A错误；单晶体具有各向异性，多晶体和非晶体具有各向同性，所以不能区分，故B错误；单晶体中载流子遭受散射的几率小，导电性好，多晶体、非晶体导电性都较差，所以不能区分，故C错误；晶体不管是单晶体还是多晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点，所以能区分，故D正确。探究2晶体的微观结构晶体的微观结构及特点(1)组成晶体的微粒(分子、原子或离子)，依照一定的规则在空间中整齐地排列。(2)晶体中微粒的相互作用很强，微粒的热运动不足以使它们克服相互作用而远离。(3)微粒的热运动表现为在平衡位置附近不停地做微小的振动。物质的微观结构决定其宏观物理性质，改变物质的微观结构可以改变物质的属性，如碳原子可以组成性质差别很大的石墨和金刚石，有些晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。〖例3〗(多选)有关晶体的微观结构，下列说法中正确的有()A.同种元素的原子按不同结构排列有相同的物理性质B.同种元素的原子按不同结构排列有不同的物理性质C.同种元素形成晶体只能有一种排列规律D.同种元素形成晶体可能有不同的排列规律〖答案〗BD〖解析〗同种元素的原子可以按不同结构排列，形成不同的物质，不同物质的物理性质不同，例如：由碳元素组成的石墨和金刚石的密度、机械强度、导热性能、导电性能和光学性质等都有很大差别，所以B、D正确，A、C错误。〖针对训练2〗(2021·江苏南通市高二期末)2020年，“嫦娥五号”探测器胜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，石英是单晶体，其受压时表面会产生大小相等、符号相反的电荷。石英晶体()A.没有确定的熔点 B.具有各向同性的性质C.没有确定的几何形状 D.能够把力学量转换为电学量〖答案〗D〖解析〗晶体有确定的熔点，所以A错误；单晶体具有各向异性，所以B错误；单晶体有确定的几何形状，所以C错误；石英晶体能够把力学量转换为电学量，所以D正确。〖针对训练3〗(多选)大自然中存在许多绚丽夺目的晶体，由于化学成分和结构各不相同，这些晶体呈现出千姿百态；高贵如钻石，平凡如雪花，都是由无数原子严谨而有序地组成的。关于晶体与非晶体，下列说法正确的是()A.晶体沿不同方向的导热或导电性能不同，但沿不同方向的光学性质一定相同B.固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体、非晶体是绝对的，是不可以相互转化的C.有的物质在不同条件下能够生成不同晶体，是因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布D.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〖答案〗CD〖解析〗单晶体沿不同方向的导热或导电性能不相同，沿不同方向的光学性质不一定相同，故A错误；固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体、非晶体不是绝对的，是可以相互转化的，例如天然石英是晶体，熔化以后再凝固的水晶却是非晶体，故B错误；有的物质在不同条件下能够生成不同晶体，是因为组成晶体的微粒能够按照不同规则在空间分布，故C正确；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，故D正确。1.(晶体和非晶体的理解)(2021·江苏响水中学高二期末)关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是()A.凡是晶体，都具有确定的几何外形B.晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点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.晶体都有各向异性，非晶体是各向同性〖答案〗B〖解析〗多晶体，没有确定的几何外形，所以A错误；晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点，所以B正确；晶体内部、非晶体内部的物质微粒都是不停地运动着的，所以C错误；单晶体具有各向异性，多晶体与非晶体都具有各向同性，所以D错误。2.(晶体和非晶体的理解)(2021·湖北宜昌市高二月考)随着科技的发展国家对晶体材料的研究越来越深入，尤其是对稀土晶体的研究，已经走在世界的前列。关于晶体和非晶体，下列说法正确的是()A.晶体都有规则的几何外形，非晶体则没有规则的几何外形B.同种物质不可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现C.多晶体是由单晶体组合而成的，但单晶体表现为各向异性，多晶体表现为各向同性D.石墨和金刚石都是晶体，但石墨是单晶体，金刚石是多晶体〖答案〗C〖解析〗多晶体和非晶体都没有规则的几何外形，故A错误；同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，故B错误；单晶体表现为各向异性，多晶体表现为各向同性，石墨和金刚石都是单晶体，故C正确，D错误。3.(晶体的微观结构)晶体内部的分子有序排列为如图所示的空间点阵(图中的小黑点表示晶体分子)，图中AB、AC、AD为等长的三条线段。下列说法中正确的是()A.A处的晶体分子可以沿三条线段发生定向移动B.三条线段上，晶体分子的数目相同，表明晶体的物理性质是各向同性的C.三条线段上，晶体分子的数目不同，表明晶体的物理性质是各向异性的D.以上说法均不正确〖答案〗C〖解析〗晶体中的分子只在平衡位置附近振动，不会沿三条线段发生定向移动，故A错误；三条线段上晶体分子的数目不同，表明晶体的物理性质是各向异性的，故B、D错误，C正确。4.(晶体的微观结构)(多选)(2021·江苏镇江中学高二月考)下列说法正确的是()A.将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体B.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C.由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列