新教材人教版高中物理选择性必修第三册 2-4固体 导学案

2.4 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．

【知识梳理】

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)没有规则的外形．

(2)物理性质：a.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．

4．晶体

(1)单晶体：①有天然的规则的几何形状

②a.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．

(2)多晶体：①没有规则的几何形状

②a.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.

5．单晶体、多晶体及非晶体的异同比较

6.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．

7.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．

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．

4. 对晶体的微观解释

图1

(1)对单晶体各向异性的解释

图1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．

(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．

【随堂演练】

一、单选题

1．2010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（ ）

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 ．通过物理变化的方法无法获得石墨烯 2．下列说法正确的是（ ）

A ．晶体内部原子按照一定的规则排列。其它分子不能扩散进去

B ．相互间达到热平衡的两物体的内能一定相等

C ．若氢气的摩尔质量为M ，密度为ρ，阿伏加德罗常数为A N ，则31m 的氢气所含原子数为2A

N M

ρ

D ．烧热的针尖接触凃有蜂蜡薄层的玻璃片背面，熔化的蜂蜡呈圆形，说明蜂蜡具有各向同性 3．下列说法中正确的有（ ） A ．扩散现象只能发生在气体和液体中 B ．制作半导体的硅是高纯度的单晶体 C ．质量和温度相同的冰和水，内能是相同的

D ．布朗运动是液体分子的运动，它说明液体分子不停地做无规则热运动 4．下列有关物质结构和分子动理论的说法正确的是（ ）

A ．晶体熔化时吸收的热量转化为分子动能

B ．多晶体的物理性质各向同性

C ．布朗运动是液体分子的无规则运动

D ．分子间距离减小时分子势能一定减小

5．下列说法错误的是（ ）

A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒仍然是晶体

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．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

D．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变

6．下列说法错误的是（）

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，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体

二、填空题

7．将蜂蜡分别薄薄地涂在薄玻璃片和单层云母片上，用加热到相同温度的相同缝衣针针尖分别接触未涂抹面，不移动，玻璃片和云母片上的蜂蜡熔化区的形状___________（填“相同”或“不相同”），将云母片碾成粉末，则云母片与云母粉末的晶体结构___________（填“相同”或“不相同”）。

8．在加热条件完全相同的情况下，A、B、C、D四种物质的熔化图象如图所示，由图可知：

(1)这四种物质中，______是非晶体；

(2)这四种物质中，______可能是同种物质；

(3)这四种物质中，______的质量一定比______的质量大。