2.4固体 学案（含答案）－2021年高中物理人教版（新教材）选择性必修第三册

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1、第第 4 4 节节 固固 体体 核 心 素 养 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度 与责任 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。 1.通过实验体验得到 单晶体和非晶体物理 性质不同结论的过 程。 2.了解固体材料在各 个方面的应用。 实验探究晶 体和非晶体 各项物理性 质的异同。 晶体的各 向异性在 生产生活 中 的 应 用。 知识点一 晶体和非晶体 观图助学 如图观察食盐颗粒和松香的外形，它们的外形各有怎样的特征？ 再用显微镜观察精盐和松香粉末的外形，

2、两者有什么样的差别吗？ 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；晶体的某些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。 思考判断 (1)所有晶体都具有天然、

3、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。() 知识点二 晶体的微观结构 观图助学 观察食盐晶体和金刚石的微观结构图，看它们的原子(或离子)排列有什么特点？ 食盐晶体的微观结构 金刚石的微观结构 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，例如天然水 晶熔化后再凝固成石英玻璃。 思考判断 (1)同一种物

4、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。() 雪花是水蒸气凝华时形成的晶体，它们的形状虽不同，但都是六角形的图案。食 盐晶体总是立方体形，明矾晶体总是八面体形，石英晶体(俗称水晶)的中间是一 个六棱柱，两端是六棱锥，像雪花、食盐小颗粒、明矾等都是单晶体。 几种晶体的几何形状 (1)单晶体的某些物理性质与方向有关，在不同的方向上物理性质各不相同称为各 向异性。 (2)多晶体和非晶体的物理性质与方向无关，在各个方向都相同，称为各向同性。 (3)单晶体的各种物理性质并不是均表现为各向异性。 各向异性的微观理解 如图所示是一平面上晶

5、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，才引起晶体在不同方向上物理性质不同。 (1)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。 (2)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

6、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。 核心要点 对晶体和非晶体的理解 观察探究 (1)几种常见的晶体的几何形状和外形。 晶体的外形 (2)几种常见的非晶体。 请分析归纳单晶体、多晶体及非晶体的异同。 探究归纳 晶体分为单晶体和多晶体，其区别和联系如下： 试题案例 例 1 下列关于晶体和非晶体的说法中正确的是 ( ) 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.大粒盐磨成细盐，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

7、 错误；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 错误；大粒盐磨成细盐，而细 盐仍是形状规则的晶体，在放大镜下能清楚地观察到，故 C 错误；晶体和非晶体 的一个重要区别就是晶体有确定的熔点，而非晶体无确定的熔点，故 D 正确。 答案 D 方法凝炼 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。 针对训练 1

8、 在甲、乙、丙三种固体薄片上涂蜡，由烧热的针接触其上一点，蜡 熔化的范围如图甲、乙、丙所示，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丁所示，以下说法可能正确的是( ) A.甲、乙为非晶体，丙是晶体 B.甲、乙为晶体，丙是非晶体 C.甲、丙为非晶体，乙是晶体 D.甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体 解析 由图甲、乙、丙可知：甲、乙各向同性，丙各向异性；由图丁可知：甲、 丙有固定熔点，乙无固定熔点，所以甲、丙为晶体，乙为非晶体，其中甲可能为 多晶体，丙为单晶体，故 D 正确。 答案 D 核心要点 晶体的微观结构 要点归纳 晶体的微观结构及特点 (1)组成晶体的微粒(分子、原子

9、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。 试题案例 例 2 (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

10、规律 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。 答案 BD 温馨提示 物体的宏观性质是由微观结构决定的，单晶体和非晶体的物理性质不 同，是因为微观结构不同，单晶体具有各向异性也是由微观粒子排列的特点决定 的。 针对训练 2 在晶体中，原子(或分子、离子)都是按照各自的规律排列的，具有 空间上的周期性。晶体的这种微观结构可用来解释( ) A.单晶体具有规则的几何形状，非晶体没有规则的几何形状 B.晶体能溶于水，非晶体不能溶于水

11、 C.晶体的导电性比非晶体强 D.晶体的机械强度不如非晶体 解析 单晶体内的原子按一定规律排列，因此具有规则的几何外形，在物理性质 上具有各向异性的特点，而非晶体没有规则的几何形状，A 正确；这种微观结构 不能解释晶体能溶于水、晶体的导电性、机械强度，也不能解释非晶体的各向同 性，B、C、D 错误。 答案 A 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、雪花、铜 B.石英、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)(多选)关于晶体和非晶体的几种说法中，正确的是( ) A.不具有规则几何形

12、状的物体一定不是晶体 B.有些晶体的物理性质与方向有关，这种特性叫做各向异性 C.若物体表现为各向同性，它就一定是非晶体 D.晶体有一定的熔化温度，非晶体没有一定的熔化温度 解析 只有单晶体有规则的几何形状，而多晶体没有确定的几何形状，选项 A 错 误；有些晶体的物理性质与方向有关，这种特性叫各向异性，选项 B 正确；若物 体表现为各向同性，则可能是多晶体，也可能是非晶体，选项 C 错误；晶体有一 定的熔化温度，非晶体没有一定的熔化温度，选项 D 正确。 答案 BD 3.(晶体的微观结构)(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

13、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 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。 答案 ABD 4.(晶体的微观结构)(多选)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 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 A、D 正确。 答案 AD