2020最新高中物理 第三章 固体和液体 1 晶体和非晶体学案 教科版选修3-3(考试专用)

1 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

①没有(填“有”或“没有”)确定的熔点；

②导电、导热、光学性质表现为各向同性

(填“异性”或“同性”)

晶体单晶体

有(填“有”或“没有”)天

然规则的几何形状

①有(填“有”或“没有”)确定的熔点；

②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

①有(填“有”或“没有”)确定的熔点；

②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．

(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

①晶体与非晶体在外观上有什么不同？

②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)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．

②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，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、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]

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