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2.4 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
学习目标
1.了解固体的分类,知道晶体和非晶体的特点及区分方法。
2.知道单晶体和多晶体的区别。
3.理解单晶体的各向异性、多晶体和非晶体的各向同性。
4.了解晶体的微观结构。
教学重点
教学难点
知道晶体和非晶体的性质并能区别它们
对各向同性和各向异性的理解
能用晶体的空间点阵说明其物理性质的各向异性
对各向同性和各向异性的理解
新课引入
思考1：固体、液体、气体的性质是什么？
形状 流动性 体积 形状
固体 不流动 固定 固定
液体 流动 固定 随容器形状
改变而改变（不固定）
气体 流动 不固定 不固定
本节课我们就对固体进行探究
观察与思考：固体的分类
沥青
蜂蜡
玻璃
食盐
紫水晶
云母
石榴石
松香
思考2、 在日常生活中有两组常见的物质：一组是玻璃、蜂蜡、硬塑料等；另一组是盐粒、砂糖、石英.两类固体物质的外表各有什么特征？
一组没规则形状；另一组有规则形状.
晶体有一定的熔点，非晶体没有一定的熔点。
雪花
云母
金刚石
食盐
玻璃
橡胶
塑料
石蜡
固体
晶体
非晶体
问题一：观察晶体和非晶体的外观，这两类固体物质的外表有什么不同？
雪花
水晶
金刚石
玻璃
橡胶
塑料
石蜡
食盐
晶体
非晶体
为什么晶体的形状和物理性质会与非晶体不同？
人们认为很可能是它们的微观结构不一样。从17世纪到19世纪，陆续出现了一些假说。
二、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。
1、晶体内部的规则排列决定了晶体有规则外形。
晶体中原子按一定的规则排列，具有空间上的周期性。
石墨的晶体结构
金刚石的晶体结构
食盐的晶体结构
如图表示在一个平面上晶体物质微粒的排列情况．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上物质微粒间距最小，直线AD上间距较大，直线AC上间距更大．正因为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。
2、内部的规则排列决定了晶体的各向异性。
例如，碳原子按图甲排列就成为石墨，按图乙排列就成为金刚石。
3、同种物质可以生成不同的晶体，不同的结构也决定了不同的特性。
甲
乙
石墨是层状结构，层与层之间距离较大，作用力较弱。所以石墨的质地松软，可以用来制作粉状润滑剂，也可以用来制作铅笔芯。
金刚石中碳原子间的作用力很强，所以金刚石有很大的硬度，可以用来切割玻璃。
石墨
金刚石
4、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。
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
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。
4、晶体和非晶体间的转化
①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，具有空间上的周期性。
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不同规则在空间分布。
③微粒的热运动表现为在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动。
二、晶体的微观结构
下图表示在一个平面上晶体物质微粒的排列情况．如何从晶体的微观结构理解晶体的各向异性？
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情况不同，才引起晶体的不同方向上物理性质的不同．
1.单晶体：在整个晶体内原子都按周期性的规则排列。例如雪花、食盐小颗粒、单晶硅、单晶锗等。
2.多晶体：由许多小单晶无规则堆砌而成。在每个局部区域周期性排列，但区域之间排列不规则。
3.非晶体：内部原子或分子杂乱无章的分布。
晶体 非晶体
单晶体 多晶体
原子排列 规则 晶粒间排列不规则 不规则
外形 规则 不规则 不规则
物理性质 各向异性 各向同性 各向同性
熔点 确定 确定 不确定
典型物质 食盐、蔗糖、味精、云母、石英、钻石 金属 玻璃、塑料、沥青、橡胶、石蜡
转化 晶体和非晶体在一定条件下可以转化 思考：如何区分晶体和非晶体？如何区分单晶体和多晶体？
1.(多选)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.晶体的分子(或原子、离子)排列是有规则的
C.单晶体和多晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔化温度
D.单晶体和多晶体的物理性质表现为各向异性，非晶体表现为各向同性
√
√
课堂练习
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)如图1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
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
√
√
图1
4.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
√
5.(多选)有关晶体的微观结构，下列说法正确的有
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
√
√
6.晶体内部的分子有序排列为如图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为等长的三条线段.下列说法正确的是
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
√
图2
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B、D错误，C正确.
7.(多选)(2019·南京一中期中)对下列几种固体物质的认识，正确的有
A.食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体
B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，
说明蜂蜡是晶体
C.天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则
D.石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构
不同
√
√
8.一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3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
A.单晶体 B.多晶体
C.非晶体 D.普通金属
图3
√
9.有一块长方形的铜条，有关它的三种说法：①这是一块单晶体，因为它有规则的几何形状；②这是一块多晶体，因为它内部的分子排列是不规则的；③这是一块非晶体，因为它的物理性质表现为各向同性.这三种说法中
A.①②是错的 B.②③是错的
C.①③是错的 D.都是错的
√
10.(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.可以做成规则形状的物体
√
√
11.(2020·山东省高二期中)下列说法正确的是
A.晶体的物理性质都具有各向异性
B.因为石英是晶体，所以用石英制成的玻璃也是晶体
C.晶体熔化过程中分子平均动能不变，因此其内能不变
D.云母片导热性能各向异性，是由于该物质的微粒在空间按一定的规则
排列
√
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像，从而可以研究物质的构成规律.如图4所示的照片是一些晶体材料表面的STM图像，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4
(1)___________________________________________________________________；
(2)________________________________.
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
原子排列具有一定的对称性
课堂小结
1．固体可分为晶体和非晶体两大类 .
1
2
3．知道晶体可分为单晶体和多晶体，通常说的晶体及性质是指单晶体，多晶体的性质与非晶体类似.
多晶体和非晶体都没有规则的几何形状．
多晶体有一定的熔点，非晶体没有一定的熔点.
多晶体和非晶体的一些物理性质都表现为各向同性．
3
4
4.固体材料在生活，生产，科学，研究等方面的应用.
2 ．晶体和非晶体在外形与物理性质上的差别.
外形上:晶体具有规则的几何形状，非晶体则没有规则的几何形状.
物理性质上：晶体各向异性,非晶体各向同性.
课后作业
课本练习与应用
谢谢聆听

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