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9.1《固体》学习任务单
课题 固体 年级 高二
知识点来源 人教版高中物理选修3-3第九章第一节《固体》
学习目标 1.知道晶体和非晶体的特点及区分方法. 2.知道单晶体和多晶体的区别. 3.了解晶体的微观结构．
学习重难点 晶体和非晶体的特点
【自主预习】 一、晶体和非晶体 1．固体可以分为　　　和　　　两类．晶体又可以分为　　晶体与　　晶体． 2．石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精等是　　　，玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是　　　． 3．晶体和非晶体的区别 分类宏观外形物理性质非晶体　　(填“有”或“没有”)天然规则的几何形状①　　(填“有”或“没有”)确定的　　； ②导电、导热、光学等物理性质表现为各向 　　(填“异性”或“同性”)晶体单晶体　(填“有”或“没有”)天然规则的几何形状①　　(填“有”或“没有”)确定的　　； ②导电、导热、光学等某些物理性质表现为各向　　(填“异性”或“同性”)多晶体　　(填“有”或“没有”)天然规则的几何形状①　　(填“有”或“没有”)确定的　　； ②导电、导热、光学等物理性质表现为各向　　(填“异性”或“同性”)
二、晶体的微观结构 1．在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是按照一定的　　排列的，具有空间上的　　　． 2．有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体．那是因为组成它们的微粒能够按照　　　　　 在空间分布，例如碳原子按不同的空间分布排列可形成　　和　　． 3．同一种物质也可能以　　和　　　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　　　． 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________． 【重点探究】 一、晶体和非晶体 (1)如图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： 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，如图所示，那么你看到的现象及得出的结论是什么？ 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 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1(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1 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 二、晶体的微观结构 (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？ 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——空间点阵有天然、规则的几何形状各向异性有确定的熔点多晶体由无数的晶体微粒(小晶粒)无规则排列组成没有天然、规则的几何形状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
2．对晶体的微观解释 (1)对单晶体各向异性的解释 图2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上物质微粒较多，线段AD上较少，线段AC上更少．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． 图2 (2)对晶体具有确定熔点的解释 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规则的排列，温度不发生变化． 例3　(多选)下列说法正确的是(　　) A．晶体具有天然规则的几何形状，是因为物质微粒是规则排列的 B．有的物质能够生成种类不同的几种晶体，因为它们的物质微粒能够形成不同的空间结构 C．凡具有各向同性的物质一定是非晶体 D．晶体的各向异性是由晶体内部结构决定的 【巩固练习】 一、选择题 考点一　晶体和非晶体 1．下列固体中全是由晶体组成的是(　　) A．石英、云母、明矾、食盐、雪花、铜 B．石英、玻璃、云母、铜 C．食盐、雪花、云母、硫酸铜、松香 D．蜂蜡、松香、橡胶、沥青 2．(2019·重庆市第一中学高二下期中)辨别物质是晶体还是非晶体，比较可靠的方法是(　　) A．从外形来判断 B．从各向异性或各向同性来判断 C．从导电性能来判断 D．从是否具有确定的熔点来判断 3．(多选)国家游泳中心——水立方，像一个蓝色透明的“冰块”，透过它，游泳中心内部设施尽收眼底．这种独特的感觉来源于建筑外墙采用了一种叫ETFE(四氟乙烯和乙烯的共聚体)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．具有一定的熔点 D．没有一定的熔点 E．可以做成规则形状的物体 4.一块厚度和密度都均匀分布的长方体被测样品，长AB是宽AD的两倍，如图1所示．如果用多用电表的欧姆挡沿两个对称轴O1O1′和O2O2′方向测量，结果阻值均为R，则这块样品可能是(　　) 图1 A．单晶体 B．多晶体 C．非晶体 D．普通金属 5．(多选)如图2是两种不同物质的熔化曲线，根据曲线判断下列说法正确的是(　　) 图2 A．a对应的是晶体 B．b对应的是晶体 C．a对应的是非晶体 D．b对应的是非晶体 6．(2019·莱西市第一中学高二下月考)下列说法正确的是(　　) A．单晶体的物理性质与方向有关，这种性质叫各向异性 B．不具有规则几何形状的物体一定不是晶体 C．玻璃块有规则的几何形状，所以它是晶体 D．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变 7．(2019·泰安市高二下期末)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(　　) A．金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体 B．单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点 C．单晶体和多晶体都具有确定的几何形状 D．一定条件下，晶体可以转化为非晶体，但非晶体不能转化为晶体 考点二　晶体的微观结构 8．石墨和金刚石性质有很大差异，是由于(　　) A．石墨是各向异性的，而金刚石是各向同性的 B．它们的化学成分不同 C．它们都是各向同性的 D．组成它们的物质微粒按不同的规则排列 9．(多选)有关晶体的微观结构，下列说法中正确的有(　　) A．同种元素的原子按不同结构排列有相同的物理性质 B．同种元素的原子按不同结构排列有不同的物理性质 C．同种元素形成晶体只能有一种排列规律 D．同种元素形成晶体可能有不同的排列规律 10．(多选)下列关于晶体空间点阵的说法，正确的是(　　) A．构成晶体空间点阵的物质微粒，可以是分子，也可以是原子或离子 B．晶体的物质微粒之所以能构成空间点阵，是由于晶体中物质微粒之间相互作用很强，所有物质微粒都被牢牢地束缚在空间点阵的结点上不动 C．所谓空间点阵与空间点阵的结点，都是抽象的概念；结点是指组成晶体的物质微粒做永不停息地微小振动的平衡位置；物质微粒在结点附近的微小振动，就是热运动 D．相同的物质微粒，可以构成不同的空间点阵，也就是说同一种物质能够生成不同的晶体，从而能够具有不同的物理性质 11．(多选)下列说法正确的是(　　) A．单晶体中原子(或分子、离子)的排列具有空间周期性 B．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 C．同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现 D．一块均匀薄片，沿各个方向对它施加拉力，发现其强度一样，则此薄片一定是非晶体 二、非选择题 12．利用扫描隧道显微镜(STM)可以得到物质表面原子排列的图象，从而可以研究物质的构成规律．如图3所示的照片是一些晶体材料表面的STM图象，通过观察、比较，可以看到这些材料都是由原子在空间排列而构成的，具有一定的结构特征．则构成这些材料的原子在物质表面排列的共同特点是： 图3 (1)________________________________________________________________________； (2)________________________________________________________________________． 【参考答案】 一、晶体和非晶体 1．晶体　非晶体　单　多 2．晶体　非晶体 3．晶体和非晶体的区别 非晶体：没有　没有 熔点 同性 单晶体：有　有 熔点 异性 多晶体：没有　有 熔点 同性 二、晶体的微观结构 1．规则 周期性 2．不同规则 石墨 金刚石 3．晶体 非晶体 晶体 1．(1) ×(2) √(3) ×(4) ×(5) √ 2．晶体 重点探究 一、晶体和非晶体 (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，所以多晶体也没有规则的几何外形． (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． 例1D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2B解析　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，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；所以甲是多晶体，丙是单晶体，B正确． 二、晶体的微观结构 (1)它们的微观结构不同． (2)金刚石是网状结构，原子间的作用力强，所以金刚石的硬度大．石墨是层状结构，原子间的作用力弱，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． 例3　ABD解析　晶体的外形、物理性质都是由晶体的微观结构决定的，A、B、D正确；具有各向同性的物质不一定是非晶体，多晶体也具有这样的性质，C错误． 【巩固练习】 1．A 2．D解析　单晶体有规则的几何外形，多晶体和非晶体没有规则的几何外形，所以从外形不能区分晶体与非晶体，A错误；单晶体具有各向异性，多晶体和非晶体具有各向同性，B错误；从导电性能无法辨别是晶体还是非晶体，C错误；不管是单晶体还是多晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点，D正确． 3．ADE解析　非晶体没有一定的熔点，在物理性质上表现为各向同性，可以人工加工成规则形状的物体，故A、D、E正确． 4. A解析　用多用电表的欧姆挡沿两个对称轴O1O1′、O2O2′方向测量结果均相同，说明该样品沿O1O1′和O2O2′方向电阻率(即导电性能)不同，即物理性质表现为各向异性，A正确，B、C错误．如果是普通金属，可以分析出沿O1O1′方向电阻比较大，D错误． 5．AD解析　晶体在熔化过程中不断吸热，但温度(熔点对应的温度)却保持不变，而非晶体没有确定的熔点，因此题图a对应的是晶体，题图b对应的是非晶体． 6．A解析　单晶体的物理性质与方向有关，即在各个方向物理性质不同，这种性质叫做各向异性，故A正确；多晶体没有规则的几何形状，故B错误；区分晶体和非晶体，最可靠的方法是依据熔化温度，晶体有一定的熔化温度，非晶体没有一定的熔化温度，而玻璃没有固定的熔化温度，故C错误；在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度不变，吸收的热量转化为分子势能，所以内能增大，故D错误． 7．B解析　金刚石、食盐和水晶是晶体，玻璃是非晶体，故A错误；单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，故B正确；单晶体具有确定的几何形状，多晶体没有确定的几何形状，故C错误；一定条件下，晶体、非晶体可以相互转化，故D错误． 8．D解析　物质的性质由物质微粒的微观结构决定，故D选项正确． 9．BD解析　同种元素的原子可以按不同结构排列，形成不同的物质，不同物质的物理性质不同，如同是由碳元素组成的石墨和金刚石的密度、机械强度、导热性能、导电性能和光学性质等都有很大差别，所以B、D正确，A、C错误． 10．ACD解析　组成晶体的物质微粒可以是分子、原子或离子，这些物质微粒也就是分子动理论所说的分子．显然，组成晶体的物质微粒处在永不停息的无规则的热运动之中，物质微粒之间存在相互作用，晶体的物质微粒之所以能构成空间点阵，是由于晶体中物质微粒之间的相互作用很强，A、C、D正确，B错误． 11．ABC解析　单晶体具有各向异性，原子(或分子、离子)的排列具有空间周期性，故A正确；由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，例如石墨和金刚石，故B正确；同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，故C正确；一块均匀薄片，沿各个方向对它施加拉力，发现其强度一样，即各向同性，则此薄片可能是多晶体也可能是非晶体，同时也可能是单晶体，因为单晶体某些物理性质表现为各向异性，有些物理性质表现为各向同性，故D错误． 12． (1)在确定方向上原子有规律地排列，在不同方向上原子的排列规律一般不同　(2)原子排列具有一定的对称性 解析　从题图中可以看出，这几种材料的原子排列均有一定的规则，因此是晶体，具有晶体的特点．
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