新教材2025版高中物理第二章气体固体和液体4.固体学生用书新人教版选择性必修第三册

4.固体素养目标1.了解固体的分类，知道晶体和非晶体的特点及区分方法．(物理观念)2．知道单晶体和多晶体的区分．(物理观念)3．理解单晶体的各向异性、多晶体和非晶体的各向同性．(物理观念)4．会用晶体的微观结构说明其宏观性质．(科学思维)自主落实·必备学问全过关一、晶体和非晶体1．固体可以分为________和________两类．石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、味精等是________，玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是________．2．单晶体具有________的几何形态，多晶体和非晶体没有______的几何形态，我们在初中已经学过，晶体__________的熔点区分晶体和非晶体的唯一标准，非晶体__________的熔点．3．有些晶体单晶体沿不同方向的导热或导电性能不同，有些晶体沿不同方向的光学性质不同，这类现象叫作____________．非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，这叫作____________．由于多晶体是很多________杂乱无章地组合而成的，所以多晶体是____________的．二、晶体的微观结构1．规则性：在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是依据肯定的________排列的，具有________的周期性．2．变更或转化在不同条件下，同种物质的微粒依据____________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________________可以转化为非晶体，例如自然石英是晶体，熔化后再凝固成的石英玻璃是非晶体．走进生活雪花一般为六角形、食盐为立方体、明矾为八面体，而沥青没有规则的形态．为什么这些事物会呈现不同的形态呢？合作探究·实力素养全提升探究一晶体和非晶体情境探究如图是食盐晶体中的氯离子和钠离子分布的示意图．(1)氯离子和钠离子是在图示位置静止不动吗？(2)晶体和非晶体之间可以相互转化么？(3)怎样区分晶体与非晶体、单晶体与多晶体？核心归纳1.晶体与非晶体的区分分类宏观外形物理性质非晶体没有规则的几何形态(1)没有确定的熔点；(2)物理性质上表现为各向同性晶体单晶体有自然规则的几何形态(1)有确定的熔点；(2)物理性质上表现为各向异性多晶体没有规则的几何形态(1)有确定的熔点；(2)物理性质上表现为各向同性联系在肯定的条件下，晶体与非晶体可以相互转化2.对单晶体的各向异性的理解(1)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、光学性质等．(2)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方解石晶体能把光分解为两束光而沿不同方向折射——沿不同方向的折射率不同．③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．④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．应用体验例1[2024·江苏南京高二期末](多选)2024年，嫦娥五号探测器成功完成月球采样任务并返回地球．探测器上装有用石英制成的传感器，其受压时表面会产生大小相等、符号相反的电荷——压电效应．如图所示，石英晶体沿垂直于x轴晶面上的压电效应最显著，则石英晶体()A．具有各向异性的压电效应B．没有确定的熔点C．有规则的几何形态D．是多晶体[试解]规律方法(1)区分晶体与非晶体的方法：依据有无确定的熔点推断，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态不能推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：依据是否具有各向异性，单晶体的某些物理性质表现出各向异性，而多晶体表现出各向同性．针对训练1.[2024·广东试验中学高二下期中](多选)在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针尖接触其上一点，蜡熔化的范围如图1所示，而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中的温度随加热时间变更的关系如图2所示，则下列说法可能正确的是()A．甲、乙是非晶体，丙是晶体B．甲、丙是单晶体，乙是非晶体C．甲、丙是非晶体，乙是晶体D．甲是多晶体，乙是非晶体，丙是单晶体探究二晶体的微观结构核心归纳1.晶体的微观结构特点(1)组成晶体的微粒(分子、原子或离子)，依照肯定的规律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克服它们的相互作用而远离．(3)微粒的热运动表现为在肯定的平衡位置旁边不停地做微小的振动．晶体的微观结构确定其宏观物理性质，变更物质的微观结构从而变更物质的属性，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肯定条件下可以相互转化．2．用微观结构理论说明晶体的特性(1)对单晶体各向异性的说明如图所示，这是在一个平面上单晶体物质微粒的排列状况．从图上可以看出，在沿不同方向所画的等长直线AB、AC、AD上物质微粒的数目不同．直线AB上物质微粒较多，直线AD上较少，直线AC上更少．正因为在不同方向上物质微粒的排列状况不同，才引起单晶体在不同方向上物理性质的不同．(2)对晶体具有肯定熔点的说明给晶体加热到肯定温度时，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，晶体起先熔化，熔化时晶体汲取的热量全部用来破坏规则的排列，温度不发生变更．(3)对多晶体特征的微观说明晶粒在多晶体里杂乱无章地排列着，所以多晶体没有规则的几何形态，也不显示各向异性．它在不同方向的物理性质是相同的，即各向同性．多晶体和非晶体的主要区分是多晶体有确定的熔点，而非晶体没有．(4)对非晶体特征的微观说明在非晶体内部，物质微粒的排列是杂乱无章的，从统计的观点来看，在微粒特别多的状况下，沿不同方向的等长直线上，微粒的个数大致相等，也就是说，非晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构状况基本相同，所以非晶体在物理性质上表现为各向同性．应用体验例2[2024·安徽太湖中学高二下质量调研]关于下列四幅图中所涉及晶体微观结构及其说明的论述中，不正确的是()A．甲图中，晶体中沿不同的方向上微粒排列的状况不同，故晶体在不同的方向上会表现出不同的物理性质B．乙图为石墨中碳原子形成的层状结构，与金刚石的结构不同，但物理性质相同C．丙图为食盐晶体的点阵结构，晶体的很多特性都与点阵结构有关D．丁图为金刚石中碳原子形成的一种紧密结构，相互之间作用力很强，所以金刚石特别坚硬，可制造玻璃刀和钻头[试解]针对训练2.(多选)下列叙述中错误的是()A．单晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点阵排列B．单晶体具有规则的几何外形是由于它的微粒按肯定规律排列C．非晶体没有规则的几何外形但有确定的熔点D．石墨的硬度与金刚石差得多，是由于它的微粒没有按空间点阵分布学以致用·随堂检测全达标1．如图所示，四块固体中属于非晶体的是()2．(多选)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是()A．有规则几何外形的固体肯定是晶体B．只有单晶体才有自然规则的几何外形C．晶体在物理性质上肯定是各向异性的D．可以依据各向异性或各向同性来鉴别单晶体和多晶体3．(多选)国家游泳中心——水立方，像一个透亮的蓝色的“冰块”．这种独特的感觉就源于建筑外墙采纳了一种叫作ETFE(四氟乙烯和乙烯的共聚物)的膜材料．这种膜材料属于非晶体，那么它具有的特性是()A．在物理性质上具有各向同性B．在物理性质上具有各向异性C．具有肯定的熔点D．没有肯定的熔点4．北京冬奥会的雪花形主火炬图样由96块小雪花和6个橄榄枝组成．下列关于雪花的说法正确的是()A．一片雪花大约由1000个水分子组成B．雪花溶化成的水是液态的晶体C．雪花是水蒸气凝华时形成的晶体D．没有两片雪花是相同的，因此雪花不属于晶体4．固体自主落实·必备学问全过关一、1．晶体非晶体晶体非晶体2．自然规则有确定没有确定3．各向异性各向同性单晶体各向同性二、1．规则空间上2．不同规则在肯定条件下走进生活提示：因为物质内部微粒的排列状况不同．合作探究·实力素养全提升探究一情境探究提示：(1)它们并不是像结构图上所画的那些点一样静止不动，它们时刻都在不停地振动，结构图中所画的那些点，是它们振动的平衡位置．(2)可以．例如，自然水晶是晶体，而熔化以后再凝固的水晶(即石英玻璃)就是非晶体，有些非晶体在肯定条件下也可以转化为晶体．(3)区分晶体和非晶体的方法是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；区分单晶体和多晶体的方法是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．应用体验[例1]解析：由题意可知，石英晶体沿垂直于x轴晶面上的压电效应最显著，其他方向不明显，因此石英具有各向异性的压电效应，A正确；晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点，石英是单晶体，有确定的熔点，有规则的几何形态，B、D错误，C正确．答案：AC针对训练1．解析：由题图1可知，熔化在丙表面熔化的区域是椭圆形，说明丙具有各向异性，所以丙是单晶体；熔化在甲、乙表面的蜡是圆形，说明甲、乙在导热性上表现为各向同性，则甲、乙可能是非晶体，也可能是单晶体或多晶体；由题图2可知，乙是非晶体，甲是晶体，但无法推断是单晶体还是多晶体，故B、D正确．答案：BD探究二应用体验[例2]解析：晶体中沿不同的方向上微粒排列的状况不同，故晶体在不同的方向上会表现出不同的物理性质，A正确；金刚石和石墨都是由碳原子干脆构成的，因为碳原子的排列方式不同，故其物理性质差异很大，石墨质地松软，可以用来制作铅笔芯，金刚石很硬，可以用于制造玻璃刀和钻头，B错误，D正确；晶体的很多特性都与点阵结构有关，C正确．答案：B针对训练2．解析：单晶体内部微粒排列的空间结构确定着单晶体的各向异性，单晶体的微粒按肯定规律排列，所以它具有规则的几何形态，A、B说法正确．非晶体没有确定的熔点，C说法错误．石墨与金刚石的硬度相差甚远是由于它们内部微粒的排列结构不同，石墨的层状结构确定了它质地松软，而金刚石的网状结构确定了它具有很大的硬度，D说法错误．答案：CD学以致用·随堂检测全达标1．解析：明矾、石英、冰块为晶体，塑料为非晶体．答案：D2．解析：单晶体有规则的几何外形，多晶体与非晶