2.4 固体（学案） 高二物理人教版（2019）选择性必修第三册

第二章 气体、固体和液体
第4节 固体
学习目标
1.知道晶体和非晶体的主要区别。
2.知道单晶体、多晶体和非晶体的区别。
3.了解晶体的微观结构假说。
4.了解晶体的应用。
重点难点
重点
1.晶体与非晶体的区别。
2.单晶体与多晶体的区别。
3.晶体的微观结构。
难点
用微观结构理论解释晶体的特性。
自主探究
1.固体可以分为晶体和非晶体两类。
(1)石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、味精等属于 。
(2)玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等属于 。
2.晶体又分为 和 。
3.晶体具有规则的几何形状，以及确定的
4.对晶体微观结构的认识：
(1)组成晶体的原子(或分子、离子)，按照一定的规则排列，具有空间上的
(2)微观结构的不同，造成晶体与非晶体的 和 的不同。
(3)在不同条件下，同种物质的微粒按照 在空间排列，可以生成不同的晶体，例如石墨和金刚石。
5.有些晶体在 可以转化为非晶体，例如天然水晶熔化后再凝固成石英玻璃。
答案
1.（1）晶体（2）非晶体 2.单晶体多晶体 3.熔点 4.（1）周期性（2）形状；物理性质（3）不同规则 5.一定条件下
预习检测
1.判断正误。
(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。 （ ）
(6)金刚石是晶体，石墨是非晶体。 （ ）
2.关于晶体和非晶体的几种说法中，正确的是 （ ）
A.不具有规则几何形状的物体一定不是晶体
B.有些晶体的物理性质与方向有关，这种特性叫作各向异性
C.若物体表现为各向同性，它就一定是非晶体
D.晶体有一定的熔化温度，非晶体没有一定的熔化温度
答案：
1.(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)× 2.BD
探究思考
【探究一】晶体和非晶体
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律排列的 没有一定的熔化温度
【探究二】晶体的微观结构
1.对单晶体各向异性的解释
如图所示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上的物质微粒较多，线段AD上的较少，线段AC上的则更少。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.对晶体具有一定熔点的解释
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分子规则的排列，故温度不发生变化。
3.对多晶体特征的微观解释
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状，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别是多晶体有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔化温度。
4.对非晶体特征的微观解释
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，在微粒非常多的情况下，沿不同方向的等长线段上，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情况基本相同，所以非晶体在物理性质上表现为各向同性。
5.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。
知识梳理
类别 单晶体 多晶体 非晶体
外形 规则 不规则 不规则
熔点 确定 不确定 不确定
物理性质 各向异性 各向同性 各向同性
典型物质 石英、云母、食盐、硫酸铜等 玻璃、蜂蜡、松香等
形成与转化 有的物质在不同条件下能够形成不同的形态。同一物质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可以转化为晶体
随堂训练
1.关于晶体和非晶体,下列说法中正确的是( )
A.具有各向同性的物体一定没有固定的熔点
B.晶体熔化时,温度不变,则内能也不变
C.通常的金属材料在各个方向上的物理性质都相同,所以这些金属都是非晶体
D.晶体和非晶体在适当条件下可相互转化
2.晶体内部的分子有序排列为如图所示的空间点阵(图中的小黑点表示晶体分子),图中AB、AC、AD为等长的三条线段。下列说法中正确的是( )
A.A处的晶体分子可以沿三条线方向发生定向移动
B.三条线段上晶体分子的数目相同,表明晶体的物理性质是各向同性的
C.三条线段上晶体分子的数目不同,表明晶体的物理性质是各向异性的
D.以上说法均不正确
3.关于晶体和非晶体,下列说法正确的是( )
A.它们由不同的空间点阵构成
B.单晶体内部的物质微粒是有规则地排列的,而非晶体内部的物质微粒是不规则地排列的
C.晶体内部的微粒是静止的,而非晶体内部的物质微粒是不停地运动着的
D.在物质内部的各个平面上,微粒数相等的是晶体,微粒数不等的是非晶体
4.某球形固体物质,其各向导热性能相同,则该物体( )
A.一定是非晶体
B.可能具有确定的熔点
C.一定是单晶体,因为它有规则的几何外形
D.一定不是单晶体,因为它具有各向同性的物理性质
答案以及解析
1.答案：D
解析：多晶体显示各向同性,但具有确定的熔点,A错;
晶体熔化时,其温度虽然不变,但其体积和内部结构可能发生变化,则内能就可能发生变化,故B错;
金属材料虽然显示各向同性,并不意味着一定是非晶体,可能是多晶体,故C错;
晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化,如天然水晶是晶体,而熔化后再凝固的水晶(即石英玻璃)是非晶体,D对。
2.答案：C
解析：晶体中的分子只在平衡位置附近振动,不会沿三条线方向发生定向移动,故A错误;三条线段上晶体分子的数目不同,表明晶体的物理性质是各向异性的,故BD错误,C正确.
3.答案：B
解析：空间点阵是晶体的一个特性,所以A错误;不管是晶体还是非晶体,组成物质的微粒永远在做热运动,所以C错误;在物质内部的各个平面上,微粒数相等的是晶体,微粒数不相等的不一定是非晶体,多晶体的也不相等,所以D错误,故答案为B
4.答案：B
解析：导热性能各向相同的物体可能是非晶体,也可能是多晶体,因此,A选项不正确;多晶体具有确定的熔点,因此B选项正确;物体外形是否规则不是判断是否是单晶体的依据,应该说,单晶体具有规则的几何外形是“天生”的,而多晶体和非晶体也可以有规则的几何外形,当然这只能是“后天”人为加工的,因此C选项错误;单晶体也不一定各个物理特性都有各向异性,故D错.
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