新教材同步系列2024春高中物理第二章氣體固體和液體4固體課件新人教版選擇性必修第三冊

第二章氣體、固體和液體4固體學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)法與考法1．知道晶體和非晶體、單晶體和多晶體的異同點(diǎn)(重點(diǎn))2．知道各向異性和各向同性現(xiàn)象(重點(diǎn))3．學(xué)會用單晶體的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來解釋單晶體外形的規(guī)則性和物理性質(zhì)的各向異性(難點(diǎn))學(xué)法：①通過閱讀，能說出晶體和非晶體的特點(diǎn)及區(qū)分方法．②通過討論能說出單晶體與多晶體的區(qū)別考法：①考查單晶體、多晶體和非晶體的特點(diǎn)及它們之間的區(qū)別．②考查對晶體微觀結(jié)構(gòu)的理解知識導(dǎo)圖

課前?自主預(yù)習(xí)晶體和非晶體1．固體分類固體可以分為________和__________兩類．石英、云母、明礬、食鹽、味精、蔗糖等是________，玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠等是________．2．晶體單晶體具有______的幾何形狀，多晶體和非晶體沒有______的幾何形狀，晶體________的熔點(diǎn)，非晶體__________________．晶體非晶體晶體非晶體確定確定有確定沒有確定的熔點(diǎn)3．晶體特點(diǎn)有些晶體沿不同方向的導(dǎo)熱或?qū)щ娦阅懿煌?，有些晶體沿不同方向的光學(xué)性質(zhì)不同，這類現(xiàn)象稱為____________．非晶體沿各個(gè)方向的物理性質(zhì)都是一樣的，這叫作__________．由于多晶體是許多________雜亂無章地組合而成的，所以多晶體是______________的．各向異性各向同性單晶體各向同性的可以根據(jù)各向異性或各向同性來鑒別單晶體和多晶體嗎？【答案】不能，單晶體具有各向異性，并不是說每一種單晶體都能在各種物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性．

(多選)關(guān)于晶體和非晶體，下列說法正確的是 (

)A．有規(guī)則的幾何外形的固體一定是晶體B．只有單晶體才有天然規(guī)則的幾何外形C．晶體在物理性質(zhì)上一定是各向異性的D．晶體熔化時(shí)具有確定的熔點(diǎn)【答案】BD【解析】單晶體有規(guī)則的幾何外形，多晶體與非晶體都沒有規(guī)則的幾何外形，如果固體有規(guī)則的幾何外形但不是天然的，而是人為加工的，則其不一定是晶體，A錯(cuò)誤，B正確；單晶體只在某些物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向異性，并非所有的物理性質(zhì)都表現(xiàn)為各向異性，多晶體在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性，C錯(cuò)誤；晶體有確定的熔點(diǎn)，D正確．晶體的微觀結(jié)構(gòu)1．規(guī)則性單晶體的原子(分子、離子)都是按照各自的規(guī)則排列，具有_______的周期性．2．變化或轉(zhuǎn)化在不同條件下，同種物質(zhì)的微粒按照__________在空間排列，可以生成不同的晶體，例如石墨和金剛石．有些晶體_______________可以轉(zhuǎn)化為非晶體，例如天然水晶熔化后再凝固成石英玻璃．空間上不同規(guī)則在一定條件下組成石墨和金剛石的物質(zhì)微粒是按不同的規(guī)則排列的嗎？【答案】是的，同一種物質(zhì)微?？赡苄纬刹煌木w結(jié)構(gòu)，從而生成種類不同的幾種晶體，金剛石與石墨是它的一個(gè)特例．關(guān)于石墨和金剛石的區(qū)別，下列說法正確的是 (

)A．石墨和金剛石是同種物質(zhì)微粒組成的空間結(jié)構(gòu)相同的晶體B．金剛石晶體結(jié)構(gòu)緊密，所以質(zhì)地堅(jiān)硬；石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，所以質(zhì)地松軟C．石墨與金剛石是不同的物質(zhì)微粒組成的不同晶體D．石墨導(dǎo)電、金剛石不導(dǎo)電是由于組成它們的化學(xué)元素不同【答案】B【解析】由化學(xué)知識知道，石墨和金剛石是碳的同素異形體，其化學(xué)性質(zhì)相同．它們的分子的空間結(jié)構(gòu)不同，石墨中的碳原子排列為層狀結(jié)構(gòu)，層與層間距離很大，所以其質(zhì)地松軟；金剛石中的碳原子排列緊密，相互間作用力很強(qiáng)，所以其質(zhì)地堅(jiān)硬．顯然A、C、D錯(cuò)誤，B正確．課堂?重難探究－探究晶體和非晶體1．晶體與非晶體的區(qū)別固體分類宏觀外形物理性質(zhì)非晶體沒有確定的幾何形狀①?zèng)]有確定的熔點(diǎn)②導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性固體分類宏觀外形物理性質(zhì)晶體單晶體有天然規(guī)則的形狀①有確定的熔點(diǎn)②導(dǎo)熱、導(dǎo)電、光學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性多晶體一個(gè)個(gè)單晶體組合在一起，沒有確定的幾何形狀①有確定的熔點(diǎn)②導(dǎo)熱、導(dǎo)電、光學(xué)等性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性2．正確理解單晶體的各向異性(1)在物理性質(zhì)上，單晶體具有各向異性，而非晶體則是各向同性的．①單晶體的各向異性是指單晶體在不同方向上的物理性質(zhì)不同，也就是沿不同方向去測試單晶體的物理性質(zhì)時(shí)，測試結(jié)果不同．②通常所說的物理性質(zhì)包括彈性、硬度、導(dǎo)熱性能、導(dǎo)電性能、磁性等．(2)單晶體具有各向異性，并不是說每一種單晶體都能在各種物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性，舉例如下：①云母、石膏晶體在導(dǎo)熱性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向傳熱的快慢不同．②方鉛礦石晶體在導(dǎo)電性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向電阻率不同．③立方體形的銅晶體在彈性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向的彈性不同．④方解石晶體在光的折射上表現(xiàn)出各向異性——沿不同方向的折射率不同．對晶體和非晶體的理解例1如圖所示，方解石形成的雙折射現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)的照片，下列關(guān)于方解石的說法正確的是 (

)A．是非晶體B．具有固定的熔點(diǎn)C．所有的物理性質(zhì)都是各向異性D．是由許多單晶體雜亂無章排列組成的【答案】B

【解析】光在晶體中的雙折射現(xiàn)象就是光學(xué)各向異性的表現(xiàn)，所以圖中方解石的雙折射現(xiàn)象說明方解石是晶體，具有固定的熔點(diǎn)，A錯(cuò)誤，B正確；單晶體具有規(guī)則的幾何形狀、各向異性和一定的熔點(diǎn)等性質(zhì)；而多晶體是由許多小的晶體雜亂無章地排列在一起組成的，使得多晶體不再具有規(guī)則的幾何外形，而且也看不出各向異性的特點(diǎn)，C、D錯(cuò)誤．變式1在圖甲、乙、丙三種固體薄片上涂蠟，由燒熱的針接觸其上一點(diǎn)，蠟熔化的范圍如圖甲、乙、丙所示，而甲、乙、丙三種固體在熔化過程中溫度隨加熱時(shí)間變化的關(guān)系如圖丁所示，以下說法正確的是

(

)甲

乙

丙

丁A．甲、乙為非晶體，丙是晶體B．甲、乙為晶體，丙是非晶體C．甲、丙為非晶體，乙是晶體D．甲為多晶體，乙為非晶體，丙為單晶體【答案】D【解析】由題圖甲、乙、丙可知：甲、乙各向同性，丙各向異性；由題圖丁可知：甲、丙有固定熔點(diǎn)，乙無固定熔點(diǎn)，所以甲、丙為晶體，乙為非晶體．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(diǎn)，晶體具有確定的熔點(diǎn)，而非晶體沒有確定的熔點(diǎn)，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．－探究晶體的微觀結(jié)構(gòu)1．對單晶體各向異性的解釋如圖所示，這是在一個(gè)平面上單晶體物質(zhì)微粒的排列情況．從圖上可以看出，在沿不同方向所畫的等長直線AB、AC、AD上物質(zhì)微粒的數(shù)目不同．直線AB上物質(zhì)微粒較多，直線AD上較少，直線AC上更少．正因?yàn)樵诓煌较蛏衔镔|(zhì)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(zhì)的不同．2．對晶體具有一定熔點(diǎn)的解釋給晶體加熱到一定溫度時(shí)，一部分微粒有足夠的動(dòng)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，晶體開始熔解，熔解時(shí)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．對多晶體特征的微觀解釋晶粒在多晶體里雜亂無章地排列著，所以多晶體沒有規(guī)則的幾何形狀，也不顯示各向異性．它在不同方向的物理性質(zhì)是相同的，即各向同性．多晶體和非晶體的主要區(qū)別是多晶體有確定的熔點(diǎn)，而非晶體沒有．4．對非晶體特征的微觀解釋在非晶體內(nèi)部，物質(zhì)微粒的排列是雜亂無章的，從統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)來看，在微粒非常多的情況下，沿不同方向的等長直線上，微粒的個(gè)數(shù)大致相等，也就是說，非晶體在不同方向上的微粒排列及物質(zhì)結(jié)構(gòu)情況基本相同，所以非晶體在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性．5．同種物質(zhì)也可能以晶體和非晶體兩種不同形態(tài)出現(xiàn)，晶體和非晶體可在一定條件下相互轉(zhuǎn)化．對晶體的微觀結(jié)構(gòu)的理解例2

(2023年上海名校期中)下列現(xiàn)象不能判斷該材料為晶體的是

(

)A．這種材料沿不同方向的熱脹冷縮的性質(zhì)不同B．這種材料沿不同方向的熱傳導(dǎo)快慢不同C．這種材料沿不同方向的導(dǎo)電性能不同D．這種材料沿不同方向的長度不同【答案】D【解析】單晶體在導(dǎo)熱、導(dǎo)電、熱膨脹與光學(xué)性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性，即沿不同方向上的性能不相同，因此A、B、C可判斷該材料為晶體．本題選不能判斷該材料為晶體的，故選D．變式2

(多選)2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)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(jìn)行反復(fù)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(jié)構(gòu)．如圖所示為石墨、石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)，根據(jù)以上信息和已學(xué)知識判斷，下列說法中正確的是

(

)A．石墨是晶體，石墨烯是非晶體B．石墨是單質(zhì)，石墨烯是化合物C．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(zhì)，A、B錯(cuò)誤，C正確；兩位科學(xué)家是通過物理變化的方法獲得石墨烯的，D正確．晶體各向異性的原因1．單晶體物理性質(zhì)的不同取決于其微觀結(jié)構(gòu)，單晶體的物質(zhì)微粒是按照一定的規(guī)則在空間中整齊地排列著，有規(guī)則的幾何外形，在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向異性．2．多晶體是由許許多多晶粒組成的，晶粒在多晶體里雜亂無章地排列著，無規(guī)則的幾何外形，多晶體在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性．小練?隨堂鞏固1．(多選)下列說法正確的是

(

)A．顯示各向異性的物體必定是晶體B．不顯示各向異性的物體必定是非晶體C．具有確定熔點(diǎn)的物體必定是晶體D．不具有確定熔點(diǎn)的物體必定是非晶體【答案】ACD【解析】單晶體具有各向異性，故只要具有各向異性的固體必定是晶體，故A正確；非晶體和多晶體均顯示各向同性，故不顯示各向異性的物體不一定是非晶體，還可能是多晶體，故B錯(cuò)誤；晶體均具有確定的熔點(diǎn)，非晶體不具有確定的熔點(diǎn)，所以具有確定熔點(diǎn)的物體必是晶體，不具有確定的熔點(diǎn)的固體就必定是非晶體，故C、D正確．2．(多選)如圖所示是兩種不同物質(zhì)的熔化曲線，根據(jù)曲線判斷下列說法正確的是

(

)A．甲是晶體

B．乙是晶體C．甲是非晶體

D．乙是非晶體【答案】AD【解析】在晶體熔化過程中，不斷吸熱，但溫度卻保持不變(熔點(diǎn)對應(yīng)的溫度)，而非晶體沒有確定的熔點(diǎn)，不斷加熱，非晶體先變軟，然后熔化，溫度卻不斷上升，因此甲對應(yīng)的是晶體，乙對應(yīng)的是非晶體．3．(多選)關(guān)于晶體和非晶體，下列說法正確的是 (

)A．單晶體有規(guī)則的幾何形狀B．晶體在物理性質(zhì)上一定是各向異性的C．晶體熔化時(shí)具有一定的熔點(diǎn)D．晶體和非晶體在適當(dāng)?shù)臈l件下是可以相互轉(zhuǎn)化的【答案】ACD【解析】單晶體一定具有規(guī)則的幾何形狀，故A正確；多晶體是由許多雜亂無章地排列著的小晶體組成的，所以具有各向同性，故B錯(cuò)誤；不論是單晶體還是多晶體，熔化時(shí)具有一定的熔點(diǎn)，故C正確；晶體和非晶體在適當(dāng)?shù)臈l件下是可以相互轉(zhuǎn)化的，如天然石英為晶體，而人為熔化后將變成非晶體，故D正確．4．關(guān)于晶體和非晶體，下列說法正確的是 (

)A．有規(guī)則幾何外形的固體一定是晶體B．晶體在物理性質(zhì)上一定是各向異性的C．非晶體不可能轉(zhuǎn)化為晶體D．晶體有確定的熔點(diǎn)，非晶體沒有確定的熔點(diǎn)【答案】D【解析】因?yàn)橥庑慰梢杂萌斯さ姆椒ㄌ幚?，所以A錯(cuò)誤；多晶體在物理性質(zhì)上是各向同性的，B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)證明非晶體在適當(dāng)?shù)臈l件下可以轉(zhuǎn)化為晶體，C錯(cuò)誤；晶體與非晶體的區(qū)別表現(xiàn)在是否有確定的熔點(diǎn)，D正確．5．下列敘述中正確的是

(

)A．明礬是多晶體，玻璃是單晶體B．單晶體和多晶體都是各向異性的C．同種物質(zhì)的晶體形態(tài)和非晶體形態(tài)的化學(xué)性質(zhì)是不同的D．多晶體和非晶體都是各向同性，所以是否各向同性不是區(qū)別晶體和非晶體的條件【答案】D【解析】明礬屬于單晶體，玻璃是非晶體，A錯(cuò)誤；單晶體具有各向異性，而多晶體沒有各向異性，B錯(cuò)誤；化學(xué)性質(zhì)與形態(tài)無關(guān)，與物質(zhì)種類有關(guān)，C錯(cuò)誤；多晶體和非晶體都是各向同性的，所以是否各向同性不是區(qū)別晶體和非晶體的條件，D正確．6．2022年北京冬奧會的雪花形主火炬由96塊小