第1节 晶体和非晶体
学 习 目 标
知 识 脉 络
1.了解固体及其分类，了解晶体和非晶体的宏观特性.
2.能够区别晶体与非晶体的性质．(重点)
3.了解晶体和非晶体在生活和生产中的不同用途.
固 体 及 其 分 类
1．固体的特点
(1)固体看得见、摸得着，容易察觉它的存在．
(2)固体有固定的外形，可根据需要进行加工处理．
2．固体的分类：固体通常可分为晶体和非晶体两大类．
3．晶体可分为单晶体和多晶体两类．
4．单晶体
(1)定义：具有规则的几何形状，外形都是由若干个平面围成的多面体．
(2)结构特点：同种物质的单晶体都具有相同的基本形状，表面个数、各相应平面间的夹角恒定不变．
③宏观特性：a.具有规则的几何形状．b.具有各向异性．c.有固定的熔点．
5．多晶体
(1)定义：没有规则的几何形状，由小晶粒杂乱无章地排列在一起构成的晶体．
(2)宏观特性：a.没有规则的几何形状．b.具有各向同性．c.有固定的熔点．
1．常见的金属材料都是单晶体．(×)
2．晶体具有各向异性的特性．(×)
3．凡是具有天然规则的几何形状的物体必定是单晶体．(√)
在常见的固体物质中，如石英、云母、明矾、硫酸铜、蔗糖、松香、沥青、塑料，哪些是晶体？哪些是非晶体？
【提示】 石英、云母、明矾、硫酸铜、蔗糖是晶体，松香、沥青、塑料是非晶体．
探讨1：金属是晶体，金属具有各向同性还是各向异性？
【提示】 金属是多晶体，多晶体具有各向同性．
探讨2：从微观结构上看，多晶体为什么呈现各向同性？
【提示】 多晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本相同，因此物理性质上表现为各向同性．
1．在物理性质上，单晶体具有各向异性，而多晶体、非晶体则是各向同性的
(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．
(2)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
(1)云母、石膏晶体在导热性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上表现出显著的各向异性——沿不同方向电阻率不同．
(3)立方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．
1．如图2-1-1所示，ABCD是一厚度均匀的由同一种微粒构成的圆形板．AB和CD是互相垂直的两条直径，把圆形板从图示位置转90°后电流表读数发生了变化(两种情况下都接触良好)．关于圆形板，下列说法正确的是 ( )
图2-1-1
A．圆形板是非晶体
B．圆形板是多晶体
C．圆形板是单晶体
D．圆形板在各个方向导电性不同
E．圆形板在各个方向导热性可能不同
【解析】 由题图知，两种情况下长度相同，横截面积相同，但两种情况下电流表的读数发生了变化，即电流表的读数不相同，说明了圆形板在各个方向上导电性不同，表现为各向异性，所以圆形板是单晶体，故C、D正确，A、B错误；题中没有条件说明导热性能，可能相同，也可能不同，E正确．
【答案】 CDE
2．某球形固体物质，其各向导热性能相同，则该物体( )
A．可能是非晶体
B．一定是多晶体
C．可能具有确定的熔点
D．一定是单晶体，因为它有规则的几何外形
E．可能是多晶体，因为它的物理性质是各向同性
【解析】 各向导热性能相同的物体可能是非晶体，也可能是多晶体，因此A选项正确，B选项错误；多晶体具有确定的熔点，因此C选项正确；物体外形是否规则不是判断它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D选项错误；非晶体和多晶体的物理性质都是各向同性的，故E选项正确．
【答案】 ACE
晶 体 与 非 晶 体
1．非晶体的物理性质是各向同性的，没有固定的熔点．
2．单晶体、多晶体和非晶体不是绝对的．它们在一定适当的条件下可以相互转化，例如把晶体硫加热熔化(温度不超过300摄氏度)后再倒进冷水中，会变成柔软的非晶体硫，再过一段时间又会转化为晶体硫．
1．非晶体没有天然的规则几何形状．(√)
2．非晶体熔化时有固定的熔点．(×)
3．非晶体的物理性质是各向同性的．(√)
单晶体、多晶体与非晶体是绝对的吗？
【提示】 不是．有的材料在某种条件下是晶体，而在另一种条件下则是非晶体．例如非晶态的玻璃经过加热冷却反复处理，可使其结构有序化，变为多晶体．
两组固体：
(1)玻璃、蜂蜡、硬塑料．
(2)盐粒、砂糖、石英.
通过上述两组物体，探讨下列问题：
探讨1：它们的外表有何不同？
【提示】 盐粒、砂糖、石英属晶体，有规则的几何外形；玻璃、蜂蜡、硬塑料属非晶体，没有规则的几何外形．
探讨2：对蜂蜡和砂糖进行加热，用温度计测量两者熔化时温度的变化有何不同？这说明了什么问题？
【提示】 蜂蜡没有固定的熔点，砂糖有固定的熔点；蜂蜡是非晶体，砂糖是晶体，说明晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点．
1．单晶体、多晶体及非晶体的区别
分类
宏观外形
物理性质
非晶体
没有确定的形状
(1)没有固定熔点
(2)导电、导热、光学性质等物理性质通常表现为各向同性
晶体
单晶体
有天然规则的形状
(1)有确定的熔点
(2)导热、导电、光学性质等物理性质通常表现为各向异性
多晶体
没有确定的形状
(1)有确定的熔点
(2)导热、导电、光学性质等物理性质通常表现为各向同性
2.联系
在一定条件下，晶体可以变为非晶体，非晶体也可变为晶体．
3．关于晶体和非晶体，下列说法正确的是( )
A．非晶体没有规则的几何外形
B．晶体在物理性质上一定是各向异性的
C．晶体熔化时具有固定的熔点
D．晶体和非晶体在适当的条件下是可以相互转化的
E．晶体一定具有规则的形状
【解析】 非晶体没有规则的几何外形，选项A正确；晶体只是一部分物理性质是各向异性的，选项B错误；所有晶体熔化时都有固定的熔点，选项C正确；晶体和非晶体在适当的条件下是可能相互转化的，比如石英与石英玻璃，选项D正确；多晶体没有确定形状，E错．
【答案】 ACD
4．关于晶体和非晶体，下列说法正确的是( )
A．所有的单晶体都表现为各向异性
B．晶体一定具有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体
C．大块塑料粉碎成形状相同的颗粒，每个颗粒即为一个单晶体
D．所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点
E．非晶体和多晶体的物理性质表现为各向同性
【解析】 所有单晶体表现为各向异性，非晶体、多晶体各向同性．故A对，E对；单晶体有规则的几何形状，而多晶体无规则的几何形状，金属属于多晶体，故B错；大块塑料是非晶体，粉碎成形状规则的颗粒，依然是非晶体，C错；晶体和非晶体的一个重要区别是晶体有确定的熔点，而非晶体无确定的熔点，故D对．
【答案】 ADE
5．如图2-1-2所示，甲、乙、丙三种固体物质，质量相等，从其温度随时间变化的图象可以判断( )
甲 乙 丙
图2-1-2
A．甲是晶体
B．乙是晶体
C．丙是晶体
D．甲的熔点比丙高
E．乙的熔点是t1
【解析】 由图象可以看出，甲和丙有固定熔点，分别为t2和t1(熔化时不断吸热但温度保持不变)，而乙没有固定熔点，先变软，后熔化，温度不断上升，故甲、丙两固体均为晶体，而固体乙为非晶体，t1＜t2，故固体甲的熔点比丙高，故选项A、C、D正确．
【答案】 ACD
区分晶体和非晶体、单晶体和多晶体的方法
1．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，仅从各向同性或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．
晶体和非晶体教案示例
一、教学要求
1、教学目的：
（1）知道晶体和非晶体在外形和物理性质上的区别；
（2）知道晶体有单晶体和多晶体；
（3）能运用晶体和非晶体的有关知识解决一些简单问题。
2、教学重点：晶体和非晶体的特点
3、教学模式：
“阅读、实验、讨论、练习、讲解”五环节教学
4、实物及实验器材：
食盐、明矾等晶体样品及玻璃、松香等非晶体样品；云母片、玻璃片及“晶体和非晶体导热性能实验仪”
5、现代教学媒体：投影仪一台，透明胶片数张。
二、教学过程
阅读
引入新课
大家知道处于固态下的物质叫做固体。固体在科研、生产和生活中都有着重大作用。如核电站的建造需要耐放射性的固体材料，航空航天高新科技中需要耐高温、耐辐射、强度高、质地轻的合金，各种各样的家用电器中晶体管是必不可少的。因此，我们有必要来了解、研究固体的一些性质和特点。
用投影仪出示“思考的问题”
A．固体可分成哪几类？
B．晶体和非晶体有何差异？
C．单晶体和多晶体有什么联系与区别？
学生阅读教材
在预习的基础上快速阅读教材、圈画重点，找出看不懂的地方，发现疑难问题、分析课文、重点思考教师提出的“思考的问题”。
教师巡视辅导
注意对差生的辅导，了解阅读的进度。
实验
观察实验
学生仔细观察并比较食盐、明矾、石英、云母等晶体样品与玻璃、松香、沥青、橡胶等非晶体样品的外形特点。
随堂实验
在教师指导下，学生动手实验、在云母片和玻璃片一面分别涂一层打字蜡纸改正液，涂层需均匀，涂好后先将云母片插入“晶体和非晶体导热性能实验仪”（如图所示，1是放置云母片或玻璃片的嵌缝，2为去掉尖头的15W平直电烙铁，3为实验仪的底座，4为烙铁固定架）的嵌缝中，蜡层朝上，蜡层的反面紧贴烙铁直头，将烙铁接通电源半分钟即可断电，云母片蜡层上形成一透明椭圆蜡斑；接着取下云母片，换上玻璃片，经过同样的操作程序，玻璃片上蜡层形成一透明圆形蜡斑。该实验可重复一至二次。
学生先小组讨论（前后左右四人一组）
针对教师提出的“思考的问题”、实验中观察到的现象和课本中的疑难进行讨论，教师在教室里巡回，收集信息并个别答疑难。
5分钟后，结束小组讨论，由教师设问并组织全班集体讨论。
（设问）
师：固体可分成哪几类？
生：固体可分成晶体和非晶体，而晶体又可分成单晶体和多晶体。
板书：
（设问）
师：同学们通过刚才对几种晶体和非晶体样品的观看，发现它们在外形上何存特点？
生：晶体具有天然规则的几何形状，非晶体没有天然规则的几何形状。
教师着重分析食盐的立方体外形，并挑选大粒的食盐晶体放在投影仪上投影到银幕上让学生再仔细观察其外形。
师：有人说，如果把食盐碾成粉末状，则就成了晶体；把一块橡胶切成规则的长方体就成了晶体。这种说法对不对？
生：不对。虽然食盐和橡胶的形状人为地发生了变化，但它们的内部物理性质并未变。
师：那么晶体和非晶体在物理性质上到底有什么不同呢？
师生一起共同分析刚才的随堂实验观察到的现象，得到结论：云母晶体在不同的方向上导热性能不同，玻璃非晶体在不同的方向上导热性能是相同的。
教师强调指出：晶体在不同的方向上不仅导热性能不同，机械强度和导电性等其他物理性质也不同。也就是说，晶体内部的物理性质与方向有关，这种特性叫做各向异性。而非晶体的物理性质在各个方向上都是相同的，所以是各向同性的。
接下来引导学生回忆复习初中有关熔解的知识，归纳出：所有的晶体都具有一定的熔点，非晶体都没有一定的熔点。因此，是否具有一定的熔点是判断晶体和非晶体的重要标志。
小结以上讨论的内容并板书：
对于单晶体和多晶体的有关内容，学生都能看懂，这部分内容可略讲，只要分清楚单晶体与多晶体的联系与区别。
板书：
由于学生极易把多晶体和非晶体混淆，因此，正确区分多晶体和非晶体是教学中非重点的难点，最后要注意该难点的突破。
（设问）师：通过刚才的讨论研究，我们已经知道多晶体和非晶体都有无规则的几何外形，都是各向同性。因此，有人说，多晶体和非晶体实际上可归于同一类，对否？
学生经过讨论思考后，回答：不对。多晶体是晶体，虽然多晶体不具有天然规则的几何外形和各向异性，但它具有一定的熔点，而非晶体没有，这是它们的重要区别。
练习
要求学生运用所学的知识进行课堂练习，检验和巩固所学知识，并进行有效的信息反愦。教师将写在透明胶片上的习题投影到银幕上。
题1．某一物体各向同性则可以判断：
A．它一定是非晶体 B．它一定是多晶体
C．它一定不是单晶体 D．它可能是多晶体
题2．一块金属整体表现为各向同性是因为：
A．金属是非晶体 B．金属分子间排列是杂乱的
C．金属是单晶体 D．金属是多晶体
题3．判断晶体和非晶体比较准确的方法是：
A．从外形判断 B．从各向异性和各向同性判断
C．从导电性判断 D．从有无确定熔点判断
题4．一个导体球，无论沿着哪个方向的直径测量它的电阻所得阻值都相等，由此可知，这个导体球：
A．一定是非晶体 B．可能是单晶体
C．可能是多晶体 D．以上说法都不对
题5．晶体和非晶体在物理性质上有明显区别，下列说法中哪些是对的：
A．晶体都是各向异性的
B．非晶体都是各向同性的
C．各向异性的物体一定是晶体
D．各向同性的物体一定是非晶体
题6．冰在温度升高后变成水，松香在温度升高后变软，所以冰是______体，松香是______体。沥青是非晶体，所以沥青铺成的路面，在高温的夏天将变______。
教师针对学生感到困难的地方、教材关键的地方、练习中的共同问题进行重点讲解，以确保学生系统掌握知识。要注意的是这里的讲解并非只是固定的练习后的讲解，它是贯彻教学始终的。该节课中阅读、实验、讨论、练习环节中的启发、引导、提示、过渡和评析等都属于讲解。
作业及课后思考：晶体和非晶体为什么会有明显的差异？应从哪些方面去探究？
三、教案说明
1、关于教学模式
本节课很多人认为平淡枯燥，没有什么讲头，让学生看看了事。确实，如果沿用“讲解原理，介绍结构”的传统模式，很可能造成教师呆板地讲，学生被动地听的局面，学生所获得的只是些静态的知识（现成结论）。为此笔者试图改变这种状况，按照“教师为主导，学生为主体，教材为根本，实验为手段，训练为主线，能力为目的”的教学思想，结合教学实际，设计了“阅读、实验、讨论、练习、讲解”五环节教学，即把教材内容有机地划分成若干阶段，并铺之以一系列环环相扣的问题，促使学生去自学，实验、讨论、练习，让学生充分做到动眼、动口、动手、动脑，形成生动活泼积极主动的学习局面。在整个教学过程中，既有学生的积极参与，拾级攀登，又有教师的点拨引导，及时调控，通过师生，生生多边的信息交流，不断地将教学活动引向深入，使学生在获取新知的同时，还培养了探索精神，自学能力，实验能力，分析和解决问题的能力，促进智力的发展。
2、关于实验的设计
笔者变“晶体和非晶体导热性能”演示实验为随堂学生实验，并且在实验方法和装置上进行了创新，如变涂石蜡为涂抹一层“打字蜡纸改正液”；改烧热的钢针为15W内热式电烙铁，为克服操作时手的抖动或晃动，使云母和玻璃片的受热点恒定不变，设计制作了“晶体和非晶体导热性能实验仪”。
课件27张PPT。知识点一知识点二学业分层测评固 体 及 其 分 类 固定 晶体非晶体单晶体多晶体规则平面多面体基本形状表面个数恒定不变规则各向异固定杂乱无章规则各向同固定晶 体 与 非 晶 体 各向同性转化
