资源简介

(共66张PPT)
4　固体　5　液体
素养·目标定位
目标素养
1.了解固体的微观结构,知道晶体和非晶体的特点
2.能列举生活中的晶体和非晶体
3.观察液体的表面张力,了解表面张力产生的原因
知识概览
课前·基础认知
一、晶体和非晶体
1.固体的分类。
(1)固体可以分为　晶体　和　非晶体　两类。石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、味精等是　晶体　。玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是　非晶体　。
(2)晶体又可以分为　单　晶体和　多　晶体。
2.物理性质。
(1)各向异性:有些晶体沿不同方向的导热或导电性能不同,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。
(2)各向同性:非晶体沿　各个方向　的物理性质都是一样的,这叫作各向同性。
(3)多晶体各向同性的解释:组成多晶体的　单晶体　的取向杂乱无章,所以多晶体是各向同性的。
3.单晶体、多晶体和非晶体的物理性质。
(1)单晶体:①　有　规则的几何形状。②　有　确定的熔点。③具有各向　异性　。
(2)多晶体:①　没有　确定的几何形状。②　有　确定的熔点。③具有各向　同性　。
(3)非晶体:①　没有　 确定的几何形状。②　没有　确定的熔点。③具有各向　同性　。
4.观察玻璃和云母沿不同方向的导热性能。
(1)实验结果:玻璃片上石蜡熔化区域的形状近似　圆形　;云母片上石蜡熔化区域的形状呈　椭圆形　。
(2)实验结论:实验表明玻璃沿各个方向的导热性能　相同　;云母沿不同方向的导热性能　不同　。
微探究1 一块厚度和密度都均匀分布
的长方体被测样品, lAB=2lAD,如图所
示。如果用多用电表的欧姆挡分别
沿两个对称轴O1O1'和O2O2'方向测
量,结果阻值均为R,则这块样品是单晶体还是多晶体
提示:用多用电表的欧姆挡分别沿两个对称轴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,所以该样品是单晶体。
二、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　周期性　。
2.多样性。
(1)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。例如,碳原子按不同结构排列可成为石墨或金刚石。
(2)同种物质也可能以　晶体　和　非晶体　两种不同的形态出现,也就是说,物质是晶体还是非晶体,并不是绝对的。
3.转化性。
(1)有些非晶体在一定条件下也可以转化为　晶体　。
(2)有些晶体在一定条件下也可以转化为　非晶体　。例如,天然石英是晶体,而熔化以后再凝固的水晶(即石英玻璃)就是非晶体。
4.运动性。
原子(或者分子、离子)并不是像结构图上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　。
微判断1 (1)所有晶体都具有天然、规则的几何外形。(　　)
(2)没有确定的熔化温度的固体一定是非晶体。(　　)
(3)物理性质表现为各向同性的固体一定是非晶体。(　　)
(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。(　　)
×
√
×
×
√
三、液体的表面张力
1.表面层:液体表面有一层跟气体接触的　薄层　,叫作表面层。
2.分子力的特点。
在液体内部,分子间的平均距离略小于　r0　,分子间的作用力表现为　斥力　;在表面层,分子比较　稀疏　,分子间距离略大于　r0　,分子间的作用力表现为　引力　。
3.表面张力。
(1)定义:液体表面的这种力使液体表面　绷紧　,叫作液体的表面张力。
(2)作用效果:使液体表面具有　收缩趋势　。表面张力使液体表面收缩到最小。
微探究2 在玻璃杯内注入肥皂水,再用铁丝做成的圆环放进玻璃杯中,沾满肥皂水后取出,可以吹出大小不一、在空中做无规则运动的肥皂泡,肥皂泡为什么是球形的呢
提示:由于液体表面张力作用,肥皂泡的表面有收缩的趋势,使液体表面积最小,而在体积不变的情况下球形的表面积最小。
四、浸润和不浸润
1.浸润和不浸润。
(1)浸润:一种液体会　润湿　某种固体并　附着　在固体的表面上,这种现象叫作　浸润　。
(2)不浸润:一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,这种现象叫作　不浸润　。
(3)浸润和不浸润的原因:当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用　强　时,液体能够浸润固体。反之,液体则不浸润固体。
2.毛细现象。
(1)毛细现象:浸润液体在细管中　上升　的现象,以及不浸润液体在细管中　下降　的现象,称为毛细现象。
(2)毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关,毛细管的内径越小,高度差　越大　。
微判断2 (1)表面张力的作用是使液面具有收缩的趋势,是分子间作用力的宏观表现。(　　)
(2)昆虫可以在水面上自由走动是表面张力在起作用。(　　)
(3)水对所有固体都浸润。(　　)
(4)毛细管插入水中,管的内径越大,管内水面升高得越高。
(　　)
√
√
×
×
五、液晶
1.液晶:像液体一样具有流动性,而其光学性质与某些晶体相似,具有　各向异性　的物质叫液晶。这是介于液态和固态之间的一种中间态。
2.特点。
(1)液晶态既具有液体的　流动　性,又在一定程度上具有晶体分子的　规则　排列的性质。
(2)具有光学各向　异　性。
3.出现液晶态的条件:液晶是一种特殊物质,有些物质在特定的　温度　范围之内具有液晶态,另一些物质,在适当的溶剂中溶解时,在一定　浓度　范围内具有液晶态。
4.液晶的微观结构:通常　棒状　分子、碟状分子和平板状分子的物质容易具有液晶态。
微思考 液晶电视已经走进寻常百姓家,液晶显示器是靠什么性质显示各种颜色的呢
提示:各向异性。
课堂·重难突破
一 晶体和非晶体
问题探究
图甲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:
甲
乙
(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
提示:(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,由于多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的,所以多晶体也没有确定的几何外形。
归纳总结
1.单晶体、多晶体及非晶体的异同比较。
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 没有确定的熔化温度
2.对单晶体的各向异性的理解。
(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。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,举例如下:
①云母晶体在导热性能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能上表现出显著的各向异性——沿不同方向电阻率不同。
③立方体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。
典型例题
【例1】 (多选)下列关于晶体和非晶体的说法正确的是(　　)
A.具有规则几何形状的固体都是晶体
B.具有固定熔点的固体都是晶体
C.晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化
D.某固体在导热方面具有各向同性,一定是非晶体
思路引领:物理性质上各向异性,则一定是单晶体;各向同性则可能是非晶体、多晶体,也可能是单晶体,因为单晶体的某些物理性质具有各向异性,而另外某些物理性质具有各向同性。
答案:BC
解析:单晶体具有天然的、规则的几何外形,而非晶体不具有天然的、规则的几何外形,但具有规则几何形状的固体不一定是晶体,如长方体玻璃砖,选项A错误。晶体具有固定的熔点,而非晶体不具有固定的熔点,选项B正确。晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化,如水晶是晶体,而把水晶熔化后再凝固得到的石英玻璃就是非晶体,选项C正确。单晶体具有各向异性,而多晶体和非晶体具有各向同性,所以具有各向同性的固体不一定是非晶体,选项D错误。
规律总结 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。
二 液体的微观结构和表面张力
问题探究
如图是液体表面附近分子分布的大致情况。
请结合图片思考:
(1)液体表面层内的分子间距离和分子力各有什么特点
(2)液体像气体一样没有固定的形状,具有流动性,而又像固体一样具有一定的体积,不易被压缩,液体的这些特点是由什么决定的
(3)小昆虫、缝衣针在水面上不下沉与小木块浮在水面上的道理相同吗
提示:(1)液体表面层内分子间距离大于液体内部分子间距离,分子力表现为引力。
(2)液体的微观结构。
(3)不同,小昆虫、缝衣针能在水面上不下沉是液体表面张力的作用,小木块浮在水面上是重力和水的浮力平衡的结果。
归纳总结
1.液体表面张力的成因分析。
(1)分子间距离特点:由于蒸发现象,液体表面层分子分布比内部分子稀疏。
(2)分子力特点:液体内部分子间引力、斥力基本上相等,而液体表面层分子之间距离较大,分子力表现为引力。
(3)表面特性:表面层分子之间的引力使液面产生了表面张力,使液体表面形成一层绷紧的膜。
2.表面张力及其作用。
表面张力使液体表面具有收缩趋势,使液体表面积趋于最小。而在体积相同的条件下,球形的表面积最小。例如,吹出的肥皂泡呈球形,滴在洁净玻璃板上的水银滴呈球形(但由于受重力的影响,往往呈扁球形,在完全失重条件下才呈球形)。
典型例题
【例2】 液体表面张力产生的原因是(　　)
A.在液体的表面层,分子间距过大,分子之间斥力消失,只有引力
B.气体分子对表面层液体分子的吸引
C.在液体的表面层里,分子间距比液体内部分子间距大,分子间引力占优势
D.受到指向液体内部的吸引力的作用
思路引领:(1)表面张力是因为液体表面层分子较稀疏,分子力表现为引力,使液面收缩到最小。
(2)力与液面相切,垂直于液面上的各条分界线。
答案:C
解析:与气体接触的液体表面分子间距离大于液体内部分子间距离,液体表面层的分子间同时存在相互作用的引力与斥力,但由于分子间的距离大于分子的平衡距离r0,分子引力大于分子斥力,分子力表现为引力,即存在表面张力,表面张力使液体表面有收缩的趋势,选项C正确,A、B、D错误。
三 浸润和不浸润
问题探究
两个完全相同的空心玻璃球壳,其中一个盛有一半体积的水,另一个盛有一半体积的水银,将它们封闭起来用航天飞机送到绕地球做匀速圆周运动的空间实验站中,在如图所示的四个图中(图中箭头指向地球中心,阴影部分为水或水银)。
(1)水在玻璃球壳中分布的情况,可能是哪个图
(2)水银在玻璃球壳中分布的情况,可能是哪个图
提示:(1)绕地球做匀速圆周运动的空间实验站中,球壳和其中的水、水银均处于完全失重状态。水浸润玻璃,附着层有扩大的趋势;水跟气体接触的表面层都有收缩(使表面积最小)的趋势,所以水在玻璃球壳中分布情况是丙图。
(2)水银不浸润玻璃,附着层有收缩的趋势。水银跟气体接触的表面层都有收缩(使表面积最小)的趋势,所以水银在玻璃球壳中分布情况是乙图。
归纳总结
1.浸润和不浸润现象成因分析。
(1)附着层内分子受力情况:液体和固体接触时,附着层的液体分子除受液体内部的分子吸引外,还受到固体分子的吸引。
(2)浸润的成因:当固体分子吸引力大于液体内部分子力时,附着层内液体分子比液体内部分子稠密,附着层中分子之间表现为斥力,具有扩张的趋势,这时表现为液体浸润固体。
(3)不浸润的成因:当固体分子吸引力小于液体内部分子力时,附着层内液体分子比液体内部分子稀疏,附着层中分子之间表现为引力,具有收缩的趋势,这时表现为液体不浸润固体。
2.对毛细现象的理解。
(1)两种表现:浸润液体在细管中上升,不浸润液体在细管中下降。
(2)产生原因:毛细现象的产生与表面
张力及浸润现象都有关系。图甲是
浸润情况,此时管内液面呈凹形,因为
水的表面张力作用,液体会受到一向
上的作用力,因而管内液面要比管外
高;图乙是不浸润情况,管内液面呈凸形,表面张力的作用使液体受到一向下的力,因而管内液面比管外低。
典型例题
【例3】 某物理兴趣小组将两种不同的液体注入两个细玻璃管中,稳定后,利用放大镜观察玻璃管中的液面,图甲和图乙是两玻璃管利用放大镜放大后的部分截面图,图中虚线标识部分是相应部位所对应的两个附着层。
甲
乙
关于甲、乙两截面图的分析正确的是(　　)
A.甲是不浸润现象,乙是浸润现象
B.附着层1中的分子力表现为引力
C.附着层2中的分子力表现为斥力
D.附着层1中的液体表现出扩张的趋势,附着层2中的液体表现出收缩的趋势
思路引领:附着层液体分子比液体内部分子密集,是浸润,附着层扩张;反之收缩。
答案:D
解析:根据浸润和不浸润的基本概念,题图甲是浸润现象,题图乙是不浸润现象,选项A错误;题图甲是浸润现象,附着层的液体分子比液体内部的分子密集而表现为斥力,选项B错误;题图乙是不浸润现象,附着层的液体分子比液体内部的分子稀疏而表现为引力,选项C错误;题图甲附着层的液体分子比液体内部的分子密集而表现为斥力,附着层1中的液体表现出扩张的趋势,题图乙附着层的液体分子比液体内部的分子稀疏而表现为引力,附着层2中的液体表现出收缩的趋势,选项D正确。
规律总结 分析浸润现象的注意事项 1.一种液体是否浸润某种固体,与这两种物质的性质都有关系,例如:水银不浸润玻璃,但浸润铅;水浸润玻璃,但不浸润石蜡。 2.浸润和不浸润可以用附着层的液体分子的分布来解释,浸润的本质是扩展,不浸润的本质是收缩。
四 液晶
问题探究
如图所示,液晶是现代生活的一个重要角色,从最初的电子手表到如今的笔记本电脑、液晶电视、可视电话……液晶一步步地深入到我们的生活中。
(1)为什么“液体”和“晶体”联系在一起了 液晶到底是什么物质
(2)液晶作为显示元件方面的用途已经深入到了生物医学、电子工业、航空工业以及生活中的各个方面,液晶显示器靠什么性质显示各种颜色
提示:(1)某些物质像液体一样具有流动性,而其光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,人们把处于这种状态的物质叫作液晶。液晶都具有较大有机分子,大多为棒状。
(2)液晶具有光学各向异性。
归纳总结
1.物理性质与特点。
(1)液晶具有液体的流动性。
(2)液晶具有晶体的光学各向异性。
(3)液晶的物理性质很容易在外界条件(如电场、压力、光照、温度)的影响下发生改变。
(4)从某个方向上看,液晶分子的排列比较整齐;但是从另一个方向看,液晶分子的排列是杂乱无章的。
(5)并不是所有物质都有液晶态。通常由棒状分子、碟状分子和平板状分子组成的物质容易具有液晶态。
2.应用。
(1)利用液晶加电压时,旋光特性消失的性质,实现显示功能,如电子手表、计算器、微电脑等。
(2)利用温度改变时,液晶颜色会发生改变的性质来测温度。
典型例题
【例4】 (多选)关于液晶,下列说法正确的是(　　)
A.因为液晶是介于晶体与液体之间的中间态,所以液晶实际上是一种非晶体
B.液晶具有液体的流动性,是因为液晶分子尽管排列有序,但位置无序,可自由移动
C.任何物质在任何条件下都可以存在液晶态
D.天然存在的液晶很少,多数液晶是人工合成的
答案:BD
解析:液晶是一种介于晶体与液体之间的液态晶体,它不是晶体更不是非晶体,选项A错误;液晶分子像晶体分子一样排列有序,但是它们又像液体分子一样可以自由移动,没有固定的位置,即位置无序,所以液晶具有流动性,选项B正确;有些物质只有在特定的条件下才具有液晶态,并不是所有物质都具有液晶态,选项C错误;天然存在的液晶很少,多数液晶是人工合成的,选项D正确。
成 果 验 收 站
1.随着科技的发展,国家对晶体材料的研究也越来越深入,尤其是对稀土晶体的研究,已经走在世界的前列。关于晶体和非晶体,下列说法正确的是(　　)
A.晶体都有天然的规则的几何外形,非晶体则没有天然的规则的几何外形
B.同种物质不可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现
C.单晶体具有固定的熔点,多晶体没有固定的熔点
D.多晶体是由单晶体组合而成的,但单晶体表现为各向异性,多晶体表现为各向同性
答案:D
解析:单晶体有天然的规则的几何外形,多晶体和非晶体则没有天然的规则的几何外形,选项A错误。同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现,选项B错误。单晶体和多晶体都具有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点,选项C错误。多晶体是由单晶体组合而成的,但单晶体表现为各向异性,多晶体表现为各向同性,选项D正确。
2.单晶体内部的分子有序排列为如图所示的空间点阵(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段发生定向移动
B.三条线段上,单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,单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
答案:C
解析:晶体中的分子只在平衡位置附近振动,不会沿三条线段发生定向移动,选项A错误。三条线段上晶体分子的数目不同,表明单晶体的物理性质是各向异性的,选项B、D错误,C正确。
3.2022年3月23日,航天员王亚平在空间站核心舱演示太空液桥实验。在两块小塑料板上分别挤上些许水,形成了两个小水球,而后两塑料板轻轻靠近,两个小水球就融为一体并在两塑料板间形成一个数厘米长的液体小“桥”。
下列说法正确的是(　　)
A.日常生活中地球上不可能有“水桥”现象
B.液体表面张力是液体所有分子间相互吸引作用力的宏观体现
C.液体表面张力有使液体表面积缩小的趋势,使分子势能趋于最小
D.在空间站核心舱内微重力环境下,液体的表面张力比在地面上更大
答案:C
解析:“水桥”形成的根本原因是水的表面张力的作用,在地球上也可以有“水桥”现象,只是因为重力使得“桥”较短,选项A错误。液体表面张力是液体表面层分子间相互吸引作用力的宏观体现,选项B错误。液体表面张力有使液体表面积缩小的趋势,使分子势能趋于最小,选项C正确。液体的表面张力大小取决于液体表面层内分子间间距,与环境重力大小无关,选项D错误。
4.(多选)下列现象属于防止毛细现象的是(　　)
A.用粉笔吸干纸上的墨汁
B.用棉线作酒精灯的灯芯
C.想保存地下的水分,把地面的土壤锄松
D.建房时,在砌砖的地基上铺一层油毡或涂过沥青的厚纸
答案:CD
解析:粉笔和棉线内部有许多细小的孔道,起毛细管的作用,是毛细现象的应用,选项A、B不符合题意;土壤里面有很多毛细管,地下的水分可沿着它们上升到地面,如果要保存地下的水分,就要把地面的土壤锄松,破坏这些土壤里的毛细管,选项C符合题意;砖的内部也有许多细小的孔道,会起到毛细管的作用,在砌砖的地基上铺一层油毡或涂过沥青的厚纸,可以防止地下水分沿着夯实的地基以及砖墙的毛细管上升,以保持房屋干燥,选项D符合题意。
5.液晶在现代生活中扮演着重要角色,广泛应用于手机屏幕、平板电视等显示设备中。下列四幅图哪个是液晶态分子排列图(　　)
答案:B
解析:液晶分子排列的有序性介于晶体和液体之间,液晶在某个方向上看,其分子排列比较整齐,但从另一方向看,分子的排列是杂乱无章的,选项B正确。
6.关于生活中的一些热学现象,下列说法正确的是(　　)
A.图甲肥皂泡表面分子间
表现为引力
B.图甲肥皂泡内气体压强
小于外部气体压强
C.图乙中两种材料上的酱油滴,酱油与左边材料不浸润,与右边材料浸润
D.图丙中石蜡在固体片上熔化成椭圆形,说明该固体是非晶体
答案:A
解析:肥皂泡表面水分子间距离r略大于内部分子间距离r0,分子间作用力表现为引力,选项A正确。由于表面张力的存在,因此肥皂泡内部压强大于外部气体压强,选项B错误。酱油放在左边材料散开并附着在材料上,是浸润,酱油不能附着在右边材料上,是不浸润,选项C错误。石蜡在固体片上熔化成椭圆形,说明该固体是晶体,选项D错误。
7.下列说法错误的是(　　)
A.把一枚曲别针轻放在水面上,它会浮在水面,这是由于水表面存在表面张力的缘故
B.形成液体表面张力的原因是液体表面层的分子分布比内部密集
C.在围绕地球飞行的宇宙飞船中,自由飘浮的水滴呈球形,这是表面张力作用的结果
D.在毛细现象中,毛细管中的液面有的升高,有的降低,这与液体的种类和毛细管的材质有关
答案:B
解析:把一枚曲别针轻放在水面上,它会浮在水面,这是由于水表面存在表面张力的缘故,选项A不符合题意;形成液体表面张力的原因是由于液体表面层的分子分布比内部稀疏,选项B符合题意;在围绕地球飞行的宇宙飞船中,自由飘浮的水滴呈球形,这是表面张力作用的结果,选项C不符合题意;在毛细现象中,毛细管中的液面有的升高,有的降低,这与液体的种类和毛细管的材质有关,选项D不符合题意。

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