3.1 晶体和非晶体 学案（2020年教科版高中物理选修3-3）

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1、3.1 晶体和非晶体晶体和非晶体 学习目标 1.知道固体分为晶体和非晶体两大类， 知道晶体和非晶体在外形上和物理性质上 的区别.2.知道晶体分为单晶体和多晶体.3.了解晶体的微观结构和固体性质的微观解释 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金刚石、食盐、石英、云母、明矾、硫酸铜、味精、蔗糖等是晶体，玻璃、松香、沥青、 橡胶、蜂蜡等是非晶体 3晶体和非晶体的区别 分类 宏观外形 物理性质 非晶体 没有(填“有”或“没有”) 天然规则的几何形状 没有(填“有”或“没有”)确定的熔点； 导电、 导热、 光学性质表现为各向同性(填 “异性”或“同性”) 晶体

2、 单晶体 有(填“有”或“没有”)天 然规则的几何形状 有(填“有”或“没有”)确定的熔点； 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”) 多晶体 没有(填“有”或“没有”) 天然规则的几何形状 有(填“有”或“没有”)确定的熔点； 导电、 导热、 光学性质表现为各向同性(填 “异性”或“同性”) 二、晶体的微观结构和固体性质的微观解释 1晶体的微观结构 晶体中的微粒是有规则的、周期排列的结构称为点阵结构，并影响晶体的许多特性 2固体性质的微观解释 (1)构成固体的微粒排列紧密，绝大多数粒子只能在各自平衡位置附近做小范围的无规则振 动，所以固体具有固定的形状和体积 (

3、2)同一种物质微粒，因为排列结构不同可以形成不同的晶体结构，从而表现出不同的物理性 质 即学即用 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() (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 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： 甲 乙 图 1 晶体与非晶体在外观上有什么不同？

4、 没有规则几何外形的固体一定是非晶体吗？ (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 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)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 不是由于多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体也没有确定的几何外 形 (2)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 知识深化 1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，

5、晶体具有确定的熔点，而非晶体没有确 定的熔点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，单晶体表现出各向异性，而多晶体 表现出各向同性 2各向异性的表现 在物理性质上，单晶体具有各向异性，而非晶体及多晶体则是各向同性的 通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、光的折射性能等 单晶体的各向异性是指单晶体在不同方向上物理性质不同，也就是沿不同方向去测试单晶体 的物理性能时测量结果不同 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

6、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 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点， 故 D 对 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 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如图(b)所示， 则( ) 图 3 A甲、乙是非晶体，丙是晶体 B甲

7、、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、乙的导热性能呈各向同性，丙的导热性能呈各向异性；由题图(b) 知，甲、丙有固定的熔点，乙没有固定的熔点所以甲、丙是晶体，乙是非晶体 判断晶体与非晶体的关键是看有无确定的熔点. 单晶体与多晶体的区别关键看有无规则的几何外形以及是否为各向异性. 二、晶体的微观结构 固体性质的微观解释 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，而非晶体却没 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

8、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？ (3)固体为什么有一定的体积和形状？晶体为什么会表现各向异性？ 答案 (1)它们的微观结构不同 (2)金刚石是网状结构，原子间的作用力很强，所以金刚石的硬度大石墨是层状结构，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 (3)构成固体(晶体或非晶体)的微粒排列非常紧密，微粒之间的引力很大，绝大多数粒子只在 各自的平衡位置附近做小范围的无规则振动，所以固体具有固定的形状和体积晶体在不同 的方向上微粒排列的情况不同，所以晶体在不同的方向上会表现出不同的物理性质，即各向 异性 知识深化

9、1单晶体、多晶体及非晶体的异同 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 几 何 形 状 天 然、有规则 某些物理性 质各向异性 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 无天然、规则 的几何外形 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 熔点 2.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

10、 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 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的不同 特别提醒 多晶体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体(晶粒)组成，每个小晶粒都是一个小 单晶体，具有各向异性的物理性质和规则的几何外形，由于晶粒在多晶体

11、内杂乱无章地排列 着，所以多晶体没有规则的几何形状，也不显示各向异性 例 3 (多选)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凡具有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 ABD 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；具有各向同性 的物质不一定是非晶体，多晶体也具有这样的性质，C 错误 例 4 (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

12、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 0.34 nm 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，下列说法中正确的是( ) 图 5 A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)下列固体中全是由晶体组成的是( ) A石英、云母、明矾、食盐、铜 B石英、

13、玻璃、云母、铜 C食盐、雪花、云母、硫酸铜、松香 D蜂蜡、松香、橡胶、沥青 答案 A 2(晶体和非晶体的微观结构)(多选)下列关于晶体和非晶体，正确的说法是( ) A晶体内部的物质微粒是规则排列的，而非晶体内部的物质微粒排列是不规则的 B晶体内部的微粒是静止的，而非晶体内部的物质微粒是不停地运动着的 C晶体和非晶体并不是绝对的 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 AC 解析 晶体内部的微粒是按一定规律排列的，而非晶体则无这一特点，A 正确；物质内部的 微粒都在运动，B 错误；晶体和非晶体在一定条件下可相互转化，C 正确；即使是晶体，各 个平面上的微粒数也不一定相等，D 错误