《2018-2019版高中物理 第三章 固體和液體 1 晶體和非晶體學案 教科版選修3-3》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2018-2019版高中物理 第三章 固體和液體 1 晶體和非晶體學案 教科版選修3-3（9頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 1　晶體和非晶體 [學習目標]　1.知道固體分為晶體和非晶體兩大類，知道晶體和非晶體在外形上和物理性質上的區(qū)別.2.知道晶體分為單晶體和多晶體.3.了解晶體的微觀結構和固體性質的微觀解釋． 一、晶體和非晶體 1．固體可以分為晶體和非晶體兩類．晶體又可以分為單晶體與多晶體． 2．金剛石、食鹽、石英、云母、明礬、硫酸銅、味精、蔗糖等是晶體，玻璃、松香、瀝青、橡膠、蜂蠟等是非晶體． 3．晶體和非晶體的區(qū)別 分類 宏觀外形 物理性質 非晶體 沒有(填“有”或“沒有”)天然規(guī)則的幾何形狀 ①沒有(填“有”或“沒有”)確定的熔點； ②導電、導熱、光學性質表現(xiàn)為各向同性(填“

2、異性”或“同性”) 晶體 單晶體 有(填“有”或“沒有”)天然規(guī)則的幾何形狀 ①有(填“有”或“沒有”)確定的熔點； ②導電、導熱、光學等某些物理性質表現(xiàn)為各向異性(填“異性”或“同性”) 多晶體 沒有(填“有”或“沒有”)天然規(guī)則的幾何形狀 ①有(填“有”或“沒有”)確定的熔點； ②導電、導熱、光學性質表現(xiàn)為各向同性(填“異性”或“同性”) 二、晶體的微觀結構和固體性質的微觀解釋 1．晶體的微觀結構 晶體中的微粒是有規(guī)則的、周期排列的結構稱為點陣結構，并影響晶體的許多特性． 2．固體性質的微觀解釋 (1)構成固體的微粒排列緊密，絕大多數(shù)粒子只能在各自平衡位置附

3、近做小范圍的無規(guī)則振動，所以固體具有固定的形狀和體積． (2)同一種物質微粒，因為排列結構不同可以形成不同的晶體結構，從而表現(xiàn)出不同的物理性質． [即學即用] 1．判斷下列說法的正誤． (1)所有晶體都具有天然、規(guī)則的幾何外形．(×) (2)沒有固定熔點的固體一定是非晶體．(√) (3)物理性質表現(xiàn)為各向同性的一定是非晶體．(×) (4)同一種物質只能形成一種晶體．(×) (5)有些非晶體在一定條件下可以轉化為晶體．(√) 2．某球形固體物質，其各向導熱性能不相同，則該物體一定是________． 答案　晶體 一、晶體和非晶體 [導學探究]　(1)如圖1甲所示是日常

4、生活中常見的幾種晶體，圖乙是生活中常見的幾種非晶體，請在圖片基礎上思考以下問題： 甲 乙 圖1 ①晶體與非晶體在外觀上有什么不同？ ②沒有規(guī)則幾何外形的固體一定是非晶體嗎？ (2)在云母片和玻璃片上分別涂上一層很薄的石蠟，然后用燒熱的鋼針去接觸云母片及玻璃片的另一面，石蠟熔化，如圖2所示，那么你看到的現(xiàn)象及得出的結論是什么？ 圖2 答案　(1)①單晶體有規(guī)則的幾何外形，多晶體和非晶體無規(guī)則的幾何外形． ②不是．由于多晶體是許多單晶體雜亂無章地組合而成的，所以多晶體也沒有確定的幾何外形． (2)玻璃片上石蠟的熔化區(qū)呈圓形，說明玻璃片沿各個方向的導熱性能相同．云母片

5、上石蠟的熔化區(qū)呈橢圓形，說明云母片沿各個方向的導熱性能不相同． [知識深化] 1．判斷晶體與非晶體、單晶體與多晶體的方法 (1)區(qū)分晶體與非晶體的方法：看其有無確定的熔點，晶體具有確定的熔點，而非晶體沒有確定的熔點．僅從各向同性或者幾何形狀不能判斷某一固體是晶體還是非晶體． (2)區(qū)分單晶體和多晶體的方法：看其是否具有各向異性，單晶體表現(xiàn)出各向異性，而多晶體表現(xiàn)出各向同性． 2．各向異性的表現(xiàn) 在物理性質上，單晶體具有各向異性，而非晶體及多晶體則是各向同性的． 通常所說的物理性質包括彈性、硬度、導熱性能、導電性能、光的折射性能等． 單晶體的各向異性是指單晶體在不同方向上物理性質

6、不同，也就是沿不同方向去測試單晶體的物理性能時測量結果不同． 例1　下列關于晶體和非晶體的說法，正確的是(　　) A．所有的晶體都表現(xiàn)為各向異性 B．晶體一定有規(guī)則的幾何形狀，形狀不規(guī)則的金屬一定是非晶體 C．大鹽粒磨成細鹽，就變成了非晶體 D．所有的晶體都有確定的熔點，而非晶體沒有確定的熔點 答案　D 解析　只有單晶體才表現(xiàn)為各向異性，故A錯；單晶體有規(guī)則的幾何形狀，而多晶體無規(guī)則的幾何形狀，常見的金屬屬于多晶體，故B錯；大鹽粒磨成細鹽，細鹽仍是形狀規(guī)則的晶體，故C錯；晶體和非晶體的一個重要區(qū)別就是晶體有確定的熔點，而非晶體沒有確定的熔點，故D對． 例2　在甲、乙、丙三種固體

7、薄片上涂上蠟，用燒熱的針接觸其背面一點，蠟熔化的范圍如圖3(a)所示，而甲、乙、丙三種固體在熔化過程中溫度隨加熱時間變化的關系如圖(b)所示，則(　　) 圖3 A．甲、乙是非晶體，丙是晶體 B．甲、丙是晶體，乙是非晶體 C．甲、丙是非晶體，乙是晶體 D．甲是非晶體，乙是多晶體，丙是單晶體 答案　B 解析　由題圖(a)知，甲、乙的導熱性能呈各向同性，丙的導熱性能呈各向異性；由題圖(b)知，甲、丙有固定的熔點，乙沒有固定的熔點．所以甲、丙是晶體，乙是非晶體． 判斷晶體與非晶體的關鍵是看有無確定的熔點. 單晶體與多晶體的區(qū)別關鍵看有無規(guī)則的幾何外形以及是否為各向異性.

8、 二、晶體的微觀結構　固體性質的微觀解釋 [導學探究]　(1)單晶體具有規(guī)則的幾何外形，物理性質方面表現(xiàn)為各向異性，而非晶體卻沒有規(guī)則的幾何外形，并且物理性質方面表現(xiàn)為各向同性．產生這些不同的根本原因是什么呢？ (2)金剛石和石墨都是由碳原子構成的，但它們在硬度上差別很大，這說明什么問題？ (3)固體為什么有一定的體積和形狀？晶體為什么會表現(xiàn)各向異性？ 答案　(1)它們的微觀結構不同． (2)金剛石是網(wǎng)狀結構，原子間的作用力很強，所以金剛石的硬度大．石墨是層狀結構，原子間的作用力較弱，所以石墨的硬度小．這說明組成物質的微粒按照不同的規(guī)則在空間分布會形成不同的晶體． (3)構成固體(

9、晶體或非晶體)的微粒排列非常緊密，微粒之間的引力很大，絕大多數(shù)粒子只在各自的平衡位置附近做小范圍的無規(guī)則振動，所以固體具有固定的形狀和體積．晶體在不同的方向上微粒排列的情況不同，所以晶體在不同的方向上會表現(xiàn)出不同的物理性質，即各向異性． [知識深化] 1．單晶體、多晶體及非晶體的異同 分類 微觀結構 宏觀表現(xiàn) 外形 物理性質 晶體 單晶體 組成晶體的物質微粒(原子、分子、離子)在空間按一定規(guī)則排列——空間點陣 幾何形狀天然、有規(guī)則 某些物理性質各向異性 有確定 的熔點 多晶體 由無數(shù)的晶體微粒(小晶粒)無規(guī)則排列組成 無天然、規(guī)則的幾何外形　 各向同性 非

10、晶體 內部物質微粒是無規(guī)則排列的 沒有確定的熔點 2.對晶體的微觀解釋 (1)對單晶體各向異性的解釋圖4為在一個平面上單晶體物質微粒的排列情況．在沿不同方向所畫的等長線段AB、AC、AD上物質微粒的數(shù)目不同．線段AB上物質微粒較多，線段AD上較少，線段AC上更少．因為在不同方向上物質微粒的排列情況不同，才引起單晶體在不同方向上物理性質的不同． 圖4 (2)對晶體具有確定熔點的解釋 給晶體加熱到一定溫度時，一部分微粒有足夠的動能克服微粒間的作用力，離開平衡位置，使規(guī)則的排列被破壞，晶體開始熔化，熔化時晶體吸收的熱量全部用來破壞規(guī)則的排列，溫度不發(fā)生變化． 3．有的物質有幾

11、種晶體，這是由于它們的物質微粒能夠形成不同的晶體結構．例如碳原子按不同的結構排列可形成石墨和金剛石，二者在物理性質上有很大的不同． 特別提醒　多晶體是由許多雜亂無章地排列著的小晶體(晶粒)組成，每個小晶粒都是一個小單晶體，具有各向異性的物理性質和規(guī)則的幾何外形，由于晶粒在多晶體內雜亂無章地排列著，所以多晶體沒有規(guī)則的幾何形狀，也不顯示各向異性． 例3　(多選)下列說法正確的是(　　) A．晶體具有天然規(guī)則的幾何形狀，是因為物質微粒是規(guī)則排列的 B．有的物質能夠生成種類不同的幾種晶體，因為它們的物質微粒能夠形成不同的空間結構 C．凡具有各向同性的物質一定是非晶體 D．晶體的各向異性是

12、由晶體內部結構決定的 答案　ABD 解析　晶體的外形、物理性質都是由晶體的微觀結構決定的，A、B、D正確；具有各向同性的物質不一定是非晶體，多晶體也具有這樣的性質，C錯誤． 例4　(多選)2010年諾貝爾物理學獎授予安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，以表彰他們在石墨烯材料方面的卓越研究．他們通過透明膠帶對石墨進行反復的粘貼與撕開使得石墨片的厚度逐漸減小，最終尋找到了厚度只有0.34nm的石墨烯，是碳的二維結構．如圖5所示為石墨、石墨烯的微觀結構，根據(jù)以上信息和已學知識判斷，下列說法中正確的是(　　) 圖5 A．石墨是晶體，石墨烯是非晶體 B．石墨是單質，石墨烯是化合物 C．

13、石墨、石墨烯與金剛石都是晶體 D．他們是通過物理變化的方法獲得石墨烯的 答案　CD 解析　石墨、石墨烯、金剛石都為晶體且都為單質，A、B錯誤，C正確；兩位科學家是通過物理變化的方法獲得石墨烯的，D正確． 1.(晶體和非晶體)下列固體中全是由晶體組成的是(　　) A．石英、云母、明礬、食鹽、銅 B．石英、玻璃、云母、銅 C．食鹽、雪花、云母、硫酸銅、松香 D．蜂蠟、松香、橡膠、瀝青 答案　A 2．(晶體和非晶體的微觀結構)(多選)下列關于晶體和非晶體，正確的說法是(　　) A．晶體內部的物質微粒是規(guī)則排列的，而非晶體內部的物質微粒排列是不規(guī)則的 B．晶體內部的微粒是靜止的

14、，而非晶體內部的物質微粒是不停地運動著的 C．晶體和非晶體并不是絕對的 D．在物質內部的各個平面上，微粒數(shù)相等的是晶體，微粒數(shù)不等的是非晶體 答案　AC 解析　晶體內部的微粒是按一定規(guī)律排列的，而非晶體則無這一特點，A正確；物質內部的微粒都在運動，B錯誤；晶體和非晶體在一定條件下可相互轉化，C正確；即使是晶體，各個平面上的微粒數(shù)也不一定相等，D錯誤． 一、選擇題 考點一　晶體和非晶體 1．下列說法中正確的是(　　) A．玻璃是晶體 B．食鹽是非晶體 C．云母是晶體 D．石英是非晶體 答案　C 解析　玻璃是非晶體，食鹽、云母、石英都是晶體，故選項C正確． 2.一塊厚度

15、和密度都均勻分布的長方體被測樣品，長AB是寬AD的兩倍，如圖1所示．如果用多用電表的歐姆擋沿兩個對稱軸O1O1′和O2O2′方向測量，結果阻值均為R，則這塊樣品可能是(　　) 圖1 A．單晶體 B．多晶體 C．非晶體 D．普通金屬 答案　A 解析　用多用電表的歐姆擋沿兩個對稱軸O1O1′、O2O2′方向測量結果均相同，說明該物體沿O1O1′和O2O2′方向電阻率(即導電性能)不同，即物理性質表現(xiàn)為各向異性，所以A正確，B、C錯誤．如果是普通金屬，可以分析出沿O1O1′方向電阻比較大，D錯誤． 3．(多選)如圖2是兩種不同物質的熔化曲線，根據(jù)曲線判斷下列說法正確的是(　　)

16、 圖2 A．a是晶體 B．b是晶體 C．a是非晶體 D．b是非晶體 答案　AD 解析　晶體在熔化過程中不斷吸熱，但溫度(熔點對應的溫度)卻保持不變，而非晶體沒有確定的熔點，因此題圖a對應的是晶體，題圖b對應的是非晶體． 4．(多選)云母薄片和玻璃片分別涂一層很薄的石蠟，然后用燒熱的鋼針去接觸云母薄片及玻璃片的反面，石蠟熔化，如圖3所示，那么(　　) 圖3 A．熔化的石蠟呈圓形的是玻璃片 B．熔化的石蠟呈圓形的是云母片 C．實驗說明玻璃有各向同性，可能是非晶體 D．實驗說明云母有各向同性，是晶體 答案　AC 5．(多選)下列說法中正確的是(　　) A．只要是具有

17、各向異性的固體就必定是晶體 B．只要是不顯示各向異性的固體就必定是非晶體 C．只要是具有確定的熔點的固體就必定是晶體 D．只要是不具有確定的熔點的固體就必定是非晶體 答案　ACD 解析　多晶體和非晶體都表現(xiàn)出各向同性，只有單晶體表現(xiàn)出各向異性，故B錯誤，A正確；晶體一定有確定的熔點，而非晶體無確定的熔點，故C、D正確． 6．下列說法正確的是(　　) A．黃金可以切割加工成各種形狀，所以是非晶體 B．同一種物質只能形成一種晶體 C．單晶體的所有物理性質都是各向異性的 D．玻璃沒有確定的熔點，也沒有天然規(guī)則的幾何形狀 答案　D 解析　黃金是多晶體，只是因為組成多晶體的小晶粒

18、的排列雜亂無章，才使黃金沒有規(guī)則的幾何形狀，故A錯；同一種物質可以形成多種晶體，如碳可以形成金剛石和石墨，故B錯；單晶體只在某些物理性質上表現(xiàn)出各向異性，并不是所有物理性質都表現(xiàn)出各向異性，故C錯；玻璃是非晶體，因而沒有確定的熔點和天然規(guī)則的幾何形狀，D對． 考點二　晶體的微觀結構 7．石墨和金剛石，性質有很大差異，是由于(　　) A．石墨是各向異性的，而金剛石是各向同性的 B．它們的化學成分不同 C．它們都是各向同性的 D．組成它們的物質微粒按不同的規(guī)則排列 答案　D 解析　物質的性質由物質微粒的微觀結構決定，故D選項正確． 8．(多選)有關晶體的微觀結構，下列說法中正確的

19、有(　　) A．同種元素的原子按不同結構排列有相同的物理性質 B．同種元素的原子按不同結構排列有不同的物理性質 C．同種元素形成晶體只能有一種排列規(guī)律 D．同種元素形成晶體可能有不同的排列規(guī)律 答案　BD 解析　同種元素的原子可以按不同結構排列，形成不同的物質，不同物質的物理性質不同，如同是由碳元素組成的石墨和金剛石的密度、機械強度、導熱性能、導電性能和光學性質等都有很大差別，所以B、D正確，A、C錯誤． 二、非選擇題 9．(晶體的微觀結構)利用掃描隧道顯微鏡(STM)可以得到物質表面原子排列的圖像，從而可以研究物質的構成規(guī)律．如圖4所示的照片是一些晶體材料表面的STM圖像，通

20、過觀察、比較，可以看到這些材料都是由原子在空間排列而構成的，具有一定的結構特征．則構成這些材料的原子在物質表面排列的共同特點是： 圖4 (1)________________________________________________________________________； (2)________________________________________________________________________． 答案　(1)在確定方向上原子有規(guī)律地排列，在不同方向上原子的排列規(guī)律一般不同　(2)原子排列具有一定的對稱性 解析　從題圖中可以看出，這幾種材料的原子排列均有一定的規(guī)則，因此是晶體，具有晶體的特點． 9