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2.4 固体
人教版（2019）高中物理选择性必修三
一、晶体和非晶体
金刚石
食盐
硫酸铜
雪花
石英
云母
明矾
一、晶体和非晶体
1.单晶体
一、晶体和非晶体
常见单晶体的天然规则形状
食盐
（立方体）
明矾
（八面体）
石英
（六面棱柱和2个六面棱锥）
冰晶晶体
一、晶体和非晶体
常见的非晶体有：
玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等．
松香
沥青
蜡烛
一、晶体和非晶体
2.非晶体
1.外形规则的固体一定是晶体吗？蜡烛，可以塑造成圆柱形，它是晶体吗？
非晶体不具有天然的、规则的几何形状
新课讲授
蜡烛融化后再凝固，形状各异，没有规则的形状，也就是说蜡烛的圆柱形不是天然形成的，而是人为加工而成。
2.如果不能把有规则形状作为区分晶体和非晶体的方法，那么我们可以通过什么来区分晶体和非晶体呢？
一、晶体和非晶体
3.物理特性
一、晶体和非晶体
3.物理特性
晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔化温度。
观察玻璃和云母片上石蜡熔化区域的形状
玻璃片
云母片
（圆形）
（椭圆形）
玻璃（非晶体）在各个方向上导热性能是相同的
云母（晶体）在各个方向上导热性能是不同的
说明：
一、晶体和非晶体
方解石导光性的各向异性
一、晶体和非晶体
o
e
双折射
（如方解石）
普通折射
（如玻璃等非晶体）
把光分解为两束光而沿不同方向折射，形成双折射现象
各向异性：有些晶体沿不同方向性质不同
各向同性：有些晶体、非晶体沿不同方向性质相同
一、晶体和非晶体
一、晶体和非晶体
晶体和非晶体的差异：
(2)熔点：晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔化温度。
新课讲授
(1)外形：单晶体有天然规则的几何形状，非晶体则没有规则的几何形状。
(3)性质：单晶体的物理性质与方向有关(这种特性叫作各向异性)，
非晶体的物理性质在各个方向是相同的(这种特性叫作各向同性)。
3.物理特性
(1)一种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现:
4．晶体和非晶体间的转化
(2)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化．
天然水晶
石英玻璃
熔化、凝固
一、晶体和非晶体
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
二、单晶体和多晶体
1．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．
2．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．　
食盐
石英
明矾
①多晶体没有规则的几何形状
②各向同性
③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．
二、单晶体和多晶体
①单晶体有天然的规则几何形状
②某些物理性质呈现各向异性
③有确定的熔点
3.比较
比较内容 固体分类　　　 宏观外形 物理性质
非晶体 没有确定的 . ① 固定熔点
②导电、导热、光学性质表现为 .
晶体 单晶体 有天然规则的 . ① 确定的熔点
②导热、导电、光学性质表现为各向异性
多晶体 没有确定的 . ① 确定的熔点
②导热、导电、光学性质表现为各向同性
各向同性
形状
形状
形状
没有
有
有
新课讲授
二、单晶体和多晶体
固体
晶体：
非晶体：
多晶体
单晶体
有（天然）规则的几何形状
有确定的熔点
某些物理性质（导电、导热、光学性质）可表现为各向异性
无规则的几何形状
导电、导热、光学性质表现为各向同性
无确定的熔点
区分晶体和非晶体的标志：固体是否有确定的熔点
温度
时间
固态
固液共存
液态
T0
硬
软
流动
具有规则几何形状的固体不一定是晶体．
例如：有规则形状的蜡烛不是晶体，而是非晶体。
二、单晶体和多晶体
思考：为什么晶体的形状和物理性质会与非晶体不同呢？
组成晶体的物质微粒（分子、原子和离子）是按照一定的规律在空间整齐排列的
1、晶体微观结构的特点:
（1）组成晶体的物质微粒（分子或原子、离子）依照一定的规律在空间中整齐地排列，具有空间上的周期性.
三、晶体的微观结构
（2）一种物质在不同条件下能够生成多种不同的晶体。
那是因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布.
例:石墨和金刚石的微观结构.
（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.
2、用晶体的微观结构解释晶体的特征
（1）为什么单晶体具有规则的几何外形？
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.
（2）如何解释单晶体物理性质的各向异性呢？
单晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同
（3）晶体熔点为什么固定？
晶体溶化时，吸收的热量全部用来破坏规则的排列，温度不发生变化.
非晶体熔化时，先变软，然后变成粘滞性很大的液体，温度不断升高.
温度
时间
固态
固液共存
液态
T0
硬
软
流动
探究表面张力的方向和特点
实验观察：
新课讲授
问题：为什么会出现上述现象？
一、液体的表面张力
线两侧液体之间的作用力为引力
液体的表面张力
使液体表面绷紧
表面层分子间距比较稀疏，分子间距r>r0,分子间的作用表现为相互吸引。
新课讲授
1.产生：液体表面层分子间距较大，分子力表现为引力，宏观表现为液体表面张力。
2.定义：液体表面层相邻部分之间的吸引力。
3.方向：平行于液面（与液面相切）。
一、液体的表面张力
4.效果：使液面张紧并收缩。
新课讲授
1、在空间站里“太空授课”时，水滴的形状是一个完美的球形。生活中我们还经常看到荷叶上的露珠呈扁平球形等现象。你能解释这是为什么吗？
表面张力的作用是使液面收缩，而在体积相同的各种形状中，球形表面积最小，如果完全消除重力的影响，再大的液滴也会收缩成规则的球形。
但由于重力作用，液滴会呈扁平球，因液滴越小，重力的影响越小，故液滴越小，形状就越接近球形。
思考与讨论
2、为什么那么多曲别针沉入杯中水却还没溢出？为什么水黾可以停在水面上？
表面层分子之间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的薄膜。
薄膜对水黾的作用力使其停在水面上（支持力与重力平衡）
薄膜有收缩的趋势，“包裹”着水杯的杯口。
思考与讨论
做一做：
在完全相同的玻璃上，撒上水和水银之后，你观察到了什么现象？
新课讲授
1.某种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上，这种现象叫浸润。如：水浸润玻璃。
2.某种液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面，这种现象叫做不浸润。如：水不浸润石蜡。
二、浸润和不浸润
3.一种液体是否浸润某种固体，与这两种物质的性质都有关系。
一种液体是否浸润某种固体，与这两种物质的性质都有关。
（是否浸润与液体和固体都有关，不能说：某种液体是浸润液体）
水浸润玻璃，不浸润石蜡
水银浸润铅，不浸润玻璃
浸润和不浸润是相对的：
4.浸润与不浸润的微观解释
新课讲授
4.毛细现象：浸润液体在细管里上升的现象和不浸润液体在细管里下降的现象，叫做毛细现象。
浸润液体在毛细管里上升后，形成凹液面
不浸润液体在毛细管里下降后形成凸液面
新课讲授
1.什么原因使液面上升？
新课讲授
思考与讨论：
2.上升的高度可能与哪些因素有关？
太空实验：
新课讲授
生活中的毛细现象
酒精灯
农民锄地
毛笔写字
新课讲授
三、液晶
1.液晶态：物质既有液体的流动性，又具有晶体的分子排列整齐，各向异性的状态，叫做物质的液晶态。
新课讲授
2.液晶的特点：液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。
3.液晶的光学性质对外界条件的变化反应敏捷：
液晶分子的排列是不稳定的，外界条件的微小变动都会引起液晶分子排列的变化，因而改变液晶的某些性质，例如温度、压力、摩擦、电磁作用、容器表面的差异等。都可以改变液晶的光学性质。
4.液晶的外形特征：
液晶物质都具有较大的分子，分子形状通常是棒状分子、碟状分子、平板状分子。
三、液晶
新课讲授
5.液晶的一般用途
三、液晶
1．关于晶体和非晶体，下列说法正确的是（　　）
A．有规则几何外形的固体一定是晶体
B．晶体在物理性质上一定是各向异性的
C．非晶体不可能转化为晶体
D．晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点
D
课堂练习
致谢
1.（多选）2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。他们通过透明胶带对石墨进行反复粘贴与撕开使得石墨片的厚度逐渐减小，最终寻找到了厚度只有0.34 nm的石墨烯，是碳的二维结构。如图所示为石墨、石墨烯的微观结构，根据以上信息和已学知识判断，下列说法中正确的是( )
A.石墨是晶体，石墨烯是非晶体
B.石墨是单质，石墨烯是化合物
C.石墨、石墨烯与金刚石都是晶体
D.他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的
CD

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