人教版(新教材)高中物理选择性必修3学案：4 固体

人教版(新教材)高中物理选择性必修第三册PAGEPAGE14固体〖学习目标〗1.知道晶体和非晶体的特点及区分方法.2.知道单晶体和多晶体的区别.3.了解晶体的微观结构．一、晶体和非晶体1．固体可以分为晶体和非晶体两类．晶体又可以分为单晶体与多晶体．2．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．3．非晶体(1)没有(填“有”或“没有”)规则的外形．(2)物理性质：a.没有(填“有”或“没有”)确定的熔化温度；b．导电、导热、光学等物理性质表现为各向同性(填“异性”或“同性”)．4．晶体(1)单晶体：①有(填“有”或“没有”)天然的规则的几何形状②a.有(填“有”或“没有”)确定的熔点；b．导电、导热、光学等某些物理性质表现为各向异性(填“异性”或“同性”)．(2)多晶体：①没有(填“有”或“没有”)规则的几何形状②a.有(填“有”或“没有”)确定的熔点；b．导电、导热、光学等物理性质表现为各向同性(填“异性”或“同性”)二、晶体的微观结构1．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．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，例如碳原子按不同的空间分布排列可形成石墨和金刚石．3．同一种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现．有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体．1．判断下列说法的正误．(1)所有晶体都具有天然、规则的几何外形．(×)(2)没有确定的熔化温度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．(×)(4)同一种物质只能形成一种晶体．(×)(5)有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体．(√)2．某球形固体物质，其各向导热性能不相同，则该物体一定是________．〖答案〗单晶体一、晶体和非晶体导学探究(1)如图1甲所示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：图1①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2所示，那么你看到的现象及得出的结论是什么？图2〖答案〗(1)①单晶体有规则的几何外形，多晶体和非晶体无规则的几何外形．②不是．由于多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体也没有规则的几何外形．(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．知识深化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．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化温度〖答案〗D〖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，常见的金属属于多晶体，故B错；大盐粒磨成细盐，细盐仍是形状规则的晶体，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化温度，故D对．判断晶体与非晶体、单晶体与多晶体的方法1．区分晶体与非晶体的方法：看其有无确定的熔点，晶体具有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔化温度．仅从各向同性或者几何形状不能判断某一固体是晶体还是非晶体．2．区分单晶体和多晶体的方法：看其是否具有各向异性，单晶体某些物理性质表现出各向异性，而多晶体表现出各向同性．(2020·广州市培正中学高二月考)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3(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图像如图(b)所示，则()图3A．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(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．二、晶体的微观结构导学探究(1)单晶体具有规则的几何外形，物理性质方面表现为各向异性，而非晶体没有规则的几何外形，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，但它们在硬度上差别很大，这说明什么问题？〖答案〗(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，层与层间距离较大，原子间的作用力较弱，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．知识深化对晶体的微观解释(1)对单晶体各向异性的解释图4为在一个平面上单晶体物质微粒的排列情况．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．图4(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．下列叙述中错误的是()A．晶体的各向异性是由于它的微粒是按各自的规则排列着的B．单晶体具有规则的几何外形是由于它的微粒按一定规律排列C．非晶体的内部微粒是无规则排列的D．石墨的硬度与金刚石差很多，是由于它的微粒没有按空间点阵分布〖答案〗D〖解析〗晶体内部微粒排列的空间结构决定着晶体的物理性质不同；也正是由于它的微粒按一定规律排列，使单晶体具有规则的几何外形，选项A、B正确；非晶体的内部微粒是无规则排列的，选项C正确；石墨与金刚石的硬度相差甚远是由于它们内部微粒的排列结构不同，石墨的层状结构决定了它的质地松软，而金刚石的网状结构决定了其中碳原子间的作用力很强，所以金刚石有很大的硬度，选项D错误．(多选)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地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5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，下列说法正确的是()图5A．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．1．(晶体和非晶体)(2020·盐城市伍佑中学高二月考)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是()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，如果沿其各条直径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，则一定是单晶体〖答案〗C〖解析〗物理性质表现为各向同性的可以是多晶体，也可以是非晶体，故不能根据各向异性或各向同性来鉴别晶体和非晶体，故A错误；沿各个方向对一块均匀薄片施加拉力，发现其强度一样，表现出各向同性，可能是非晶体，也可能是多晶体，故B错误；一个固体球，如果沿其各条直径方向的导电性能不同，即具有各向异性，则该球一定是单晶体，故C正确；一块晶体，若其各个方向的导热性能相同，表现出各向同性，可能是多晶体，故D错误．2．(晶体和非晶体)甲、乙两种薄片的表面分别涂有薄薄的一层石蜡，然后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分别形成如图6所示形状，对这两种薄片，下列说法中正确的是()图6A．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〖答案〗B〖解析〗单晶体是各向异性的，熔化了的石蜡形成椭圆形，非晶体和多晶体是各向同性的，则熔化了的石蜡形成圆形，故B正确．3．(晶体的微观结构)(多选)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方式不同而成为不同的晶体D．在合适的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体〖答案〗BCD〖解析〗晶体有确定的熔点，并不会因为颗粒的大小而改变，即使敲碎为小颗粒，仍旧是晶体，选项A错误；固体分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上光学性质不同，表现出各向异性，选项B正确；同种元素构成的固体可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶体，如金刚石和石墨，选项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，某些非晶体在合适的条件下也可以转化