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4. 固体
人教版（2019）物理（选择性必修第三册）
第二章 气体、固体和液体
目录
素养目标
01
课程导入
02
新课讲解
03
总结归纳
04
课堂练习
05
正确教育
素养目标
1.知道固体分为晶体和非晶体两大类，知道它们物理性质的区别
2.知道晶体分为单晶体和多晶体，知道它们物理性质的异同
3.了解晶体的微观结构，知道晶体的微观结构决定了晶体的宏观性质
世界上没有两片完全相同的雪花，你知道这是为什么嘛？
观察食盐颗粒和松香的外形，它们的外形各有怎样的特征？
再用显微镜观察精盐和松香粉末的外形，两者有什么样的差别吗
食盐颗粒总是呈现立方体形，松香颗粒没有规则的几何形状
正确教育
晶体和
非晶体
晶体：具有天然的、规则的几何形状。
晶体和非晶体
常见的晶体有：石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、味精等。
晶体
非晶体
：有确定的几何形状
：没有规则的外形
食盐
石英
明矾
雪花
常见的非晶体有：玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等。
松香
玻璃
蜂蜡
沥青
橡胶
各向异性与各向同性
非晶体和多晶体沿各个方向的物理性质都是一样的
各向同性：
各向异性：
有些晶体沿不同方向的导电性能不同；
而有些晶体沿不同方向的光学性质不同，这类现象称为各向异性
【注意】单晶体的各向异性不是所有物理性质都是各向异性的，只要一个性质是各向异性，就为单晶体
视频演示：晶体的各向异性与非晶体的各向同性
晶体和非晶体的差异
①外形上：
晶体有规则的几何形状；非晶体则没有规则的几何形状。
晶体的物理性质与方向有关（这种特性叫各向异性）
非晶体的物理性质在各个方向是相同的
（这种特性叫各向同性）
晶体具有各向异性
但并不是每种晶体在各种物理性质上都表现出各向异性
②物理性质上
视频演示：晶体和非晶体的差异
晶体和非晶体的差异
晶体有一定的熔点
非晶体没有一定的熔点
③熔点：
非晶体具有各向同性
①云母导热性上表现出显著的各向异性
②而有些晶体在导电性上表现出显著的各向异性，如方铝矿
③有些晶体在光的折射上表现出显著的各向异性，如方解石
晶体和非晶体间的转化
①一种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现：
例如水晶：天然水晶是晶体，熔化后再凝结的水晶（石英玻璃）就是非晶体，即一种物质是晶体还是非晶体并不是绝对的。
②许多非晶体在一定的条件下可以转化为晶体。
③在冷却得足够快和冷却到足够低的温度时，几乎所有的材料都能成为非晶体。
常见的金属没有规则的形状，但具有确定的熔点。它们是晶体还是非晶体
从金属的显微图样中可以看到，它是由许多细小的晶粒组成的。每个晶粒都是一个小的单晶体。但是，由于这些小的单晶体的取向杂乱无章，所以金属没有确定的几何形状。
正确教育
单晶体和多晶体
单晶体
如果一个物体就是一个完整的晶体，这样的晶体叫做单晶体
例如：雪花、食盐小颗粒、单晶硅、单晶锗等。
单个晶体颗粒
例如：雪花、食盐小颗粒等。制造各种晶体管、集成电路只能用单晶体(单晶硅或单晶锗)
多晶体
如果整个物体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体组成的，这样的物体叫做多晶体。其中的小晶体叫做晶粒。
金属
粘在一起的糖块
①多晶体没有规则的几何形状。
②多晶体 ：不显示各向异性（每一晶粒内部都是各向异性的）；
有确定的熔点。
固体是否有确定的熔点，可作为区分晶体非晶体的标志。
单晶体、多晶体和非晶体的比较
晶体 非晶体
外形 熔点
物理性质 主要物质
联系 单晶体
多晶体
规则
不规则
确定
不确定
各向异性
各向同性
石英、云母、食盐
金属、蔗糖
沥青、塑料、玻璃
有的物质在不同的条件下能够形成不同的形态，同一物质可以以晶体和非晶体两种不同形态出现，物质是晶体还是非晶体不是绝对的，在一定的条件下可以相互转化
讨论：给定一个固体，如何判断它是晶体还是非晶体？
利用是否有确定的熔点来判断是否是晶体还是非晶体
晶体与非晶体的区别主要表现在有无确定的熔点，而不能靠是否有规则的几何形状和是否各向异性来辨别，因为虽然单晶体有规则的几何外形，但多晶体与非晶体一样都没有规则的几何外形；多晶体和非晶体都具有各向同性。
仅从各向同性或几何形状不能断定某一固体是晶体还是非晶体。
经典例题
×
×
×
×
经典例题
C
经典例题
经典例题
D
正确教育
晶体的微观结构
1982年，第一次通过扫描隧道显微镜观察到物质表面的原子排列状况。
20世纪70年代，电子显微镜观察到了铀、钍原子的像。
17-19世纪的假说：晶体内部的微粒是按各自的规则排列着的。
劳厄[德]
20世纪初，通过X射线在晶体上的衍射，间接判断出晶体的微观结构。
晶体的微观结构
①规则性
在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排列的，具有空间上的_______。
②变化或转化
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；有些晶体在一定条件下可以转化为__________，例如天然水晶熔化后再凝固成石英玻璃。
周期性
不同规则
非晶体
晶体的微观结构
③原子(或者分子、离子)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
思考
从微观结构上看，多晶体为什么呈现各向同性
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
用晶体的微观结构解释晶体的特征
由于晶体的物质微粒是按照一定的规则在空间中整齐地排列的，表现在外形上具有规则的几何形状，且不同类型的晶体结构，决定了各种晶体的不同外形。所以食盐晶体呈立方体形，明矾晶体呈八面体等。在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起晶体的不同方向上物理性质的不同。所以才有晶体的各向异性。
食
盐
晶
体
石墨
金刚石
经典例题
固体
晶体和非晶体
晶体的微观结构
晶体
非晶体
多晶体：
单晶体：
有确定的熔点
某些物理性质各向异性
无规则的几何形状
有确定的熔点
物理性质各向同性
无规则的几何形状
无确定的熔点
物理性质各向同性
有规则的几何形状
晶体微观结构的特点
用晶体的微观结构解释晶体的特征
D
1.下列关于晶体和非晶体的说法中正确的是 （　　）
A.所有的晶体都表现为各向异性
B.大颗粒的盐磨成细盐，就变成了非晶体
C.因为金属的物理性质表现出各向同性，故金属是非晶体
D.所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点
【解析】A错：单晶体具有各向异性，而多晶体具有各向同性。
B错：食盐是晶体，大颗粒的盐磨成细盐仍有规则的几何外形和确定的熔点。
C错：多晶体具有各向同性，金属是晶体。
D对：单晶体和多晶体都有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点。
2.在两片材质不同的均匀薄片上涂一层很薄的石蜡，然后用烧热的钢针尖端分别接触两薄片的反面，结果薄片甲上熔化的石蜡呈圆形，薄片乙上熔化的石蜡呈椭圆形，如图所示。由此可以判定（　　）
A.甲一定是晶体
B.乙一定是晶体
C.甲一定不是晶体
D.乙一定不是单晶体
B
甲
乙
【解析】薄片甲上熔化的石蜡呈圆形，表明它的导热性是各向同性的；薄片乙上熔化的石蜡呈椭圆形，表明它的导热性是各向异性的，所以薄片乙一定是晶体。由于非晶体和多晶体都是各向同性的，所以薄片甲可能是非晶体，也可能是多晶体。
3.晶体内部的分子有序排列为如图2-4-2所示的空间点阵（图中的小黑点表示晶体分子 ），图中AB、AC、AD为等长的三条直线。下列说法中正确的是（　　）
A. A处的晶体分子可以沿三条直线发生定向移动
B.三条直线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.三条直线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
C
【解析】A错：晶体中的分子只在平衡位置附近振动，不会沿三条直线发生定向移动。
C对，B、D错：三条直线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。
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