2018-2019版高中物理 第三章 固體和液體 1 晶體和非晶體學(xué)案 教科版選修3-3.doc

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1晶體和非晶體學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道固體分為晶體和非晶體兩大類，知道晶體和非晶體在外形上和物理性質(zhì)上的區(qū)別.2.知道晶體分為單晶體和多晶體.3.了解晶體的微觀結(jié)構(gòu)和固體性質(zhì)的微觀解釋一、晶體和非晶體1固體可以分為晶體和非晶體兩類晶體又可以分為單晶體與多晶體2金剛石、食鹽、石英、云母、明礬、硫酸銅、味精、蔗糖等是晶體，玻璃、松香、瀝青、橡膠、蜂蠟等是非晶體3晶體和非晶體的區(qū)別分類宏觀外形物理性質(zhì)非晶體沒有(填“有”或“沒有”)天然規(guī)則的幾何形狀沒有(填“有”或“沒有”)確定的熔點；導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性(填“異性”或“同性”)晶體單晶體有(填“有”或“沒有”)天然規(guī)則的幾何形狀有(填“有”或“沒有”)確定的熔點；導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學(xué)等某些物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性(填“異性”或“同性”)多晶體沒有(填“有”或“沒有”)天然規(guī)則的幾何形狀有(填“有”或“沒有”)確定的熔點；導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性(填“異性”或“同性”)二、晶體的微觀結(jié)構(gòu)和固體性質(zhì)的微觀解釋1晶體的微觀結(jié)構(gòu)晶體中的微粒是有規(guī)則的、周期排列的結(jié)構(gòu)稱為點陣結(jié)構(gòu)，并影響晶體的許多特性2固體性質(zhì)的微觀解釋(1)構(gòu)成固體的微粒排列緊密，絕大多數(shù)粒子只能在各自平衡位置附近做小范圍的無規(guī)則振動，所以固體具有固定的形狀和體積(2)同一種物質(zhì)微粒，因為排列結(jié)構(gòu)不同可以形成不同的晶體結(jié)構(gòu)，從而表現(xiàn)出不同的物理性質(zhì)即學(xué)即用1判斷下列說法的正誤(1)所有晶體都具有天然、規(guī)則的幾何外形()(2)沒有固定熔點的固體一定是非晶體()(3)物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性的一定是非晶體()(4)同一種物質(zhì)只能形成一種晶體()(5)有些非晶體在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為晶體()2某球形固體物質(zhì)，其各向?qū)嵝阅懿幌嗤瑒t該物體一定是_答案晶體一、晶體和非晶體導(dǎo)學(xué)探究(1)如圖1甲所示是日常生活中常見的幾種晶體，圖乙是生活中常見的幾種非晶體，請在圖片基礎(chǔ)上思考以下問題：甲乙圖1晶體與非晶體在外觀上有什么不同？沒有規(guī)則幾何外形的固體一定是非晶體嗎？(2)在云母片和玻璃片上分別涂上一層很薄的石蠟，然后用燒熱的鋼針去接觸云母片及玻璃片的另一面，石蠟熔化，如圖2所示，那么你看到的現(xiàn)象及得出的結(jié)論是什么？圖2答案(1)單晶體有規(guī)則的幾何外形，多晶體和非晶體無規(guī)則的幾何外形不是由于多晶體是許多單晶體雜亂無章地組合而成的，所以多晶體也沒有確定的幾何外形(2)玻璃片上石蠟的熔化區(qū)呈圓形，說明玻璃片沿各個方向的導(dǎo)熱性能相同云母片上石蠟的熔化區(qū)呈橢圓形，說明云母片沿各個方向的導(dǎo)熱性能不相同知識深化1判斷晶體與非晶體、單晶體與多晶體的方法(1)區(qū)分晶體與非晶體的方法：看其有無確定的熔點，晶體具有確定的熔點，而非晶體沒有確定的熔點僅從各向同性或者幾何形狀不能判斷某一固體是晶體還是非晶體(2)區(qū)分單晶體和多晶體的方法：看其是否具有各向異性，單晶體表現(xiàn)出各向異性，而多晶體表現(xiàn)出各向同性2各向異性的表現(xiàn)在物理性質(zhì)上，單晶體具有各向異性，而非晶體及多晶體則是各向同性的通常所說的物理性質(zhì)包括彈性、硬度、導(dǎo)熱性能、導(dǎo)電性能、光的折射性能等單晶體的各向異性是指單晶體在不同方向上物理性質(zhì)不同，也就是沿不同方向去測試單晶體的物理性能時測量結(jié)果不同例1下列關(guān)于晶體和非晶體的說法，正確的是()A所有的晶體都表現(xiàn)為各向異性B晶體一定有規(guī)則的幾何形狀，形狀不規(guī)則的金屬一定是非晶體C大鹽粒磨成細鹽，就變成了非晶體D所有的晶體都有確定的熔點，而非晶體沒有確定的熔點答案D解析只有單晶體才表現(xiàn)為各向異性，故A錯；單晶體有規(guī)則的幾何形狀，而多晶體無規(guī)則的幾何形狀，常見的金屬屬于多晶體，故B錯；大鹽粒磨成細鹽，細鹽仍是形狀規(guī)則的晶體，故C錯；晶體和非晶體的一個重要區(qū)別就是晶體有確定的熔點，而非晶體沒有確定的熔點，故D對例2在甲、乙、丙三種固體薄片上涂上蠟，用燒熱的針接觸其背面一點，蠟熔化的范圍如圖3(a)所示，而甲、乙、丙三種固體在熔化過程中溫度隨加熱時間變化的關(guān)系如圖(b)所示，則()圖3A甲、乙是非晶體，丙是晶體B甲、丙是晶體，乙是非晶體C甲、丙是非晶體，乙是晶體D甲是非晶體，乙是多晶體，丙是單晶體答案B解析由題圖(a)知，甲、乙的導(dǎo)熱性能呈各向同性，丙的導(dǎo)熱性能呈各向異性；由題圖(b)知，甲、丙有固定的熔點，乙沒有固定的熔點所以甲、丙是晶體，乙是非晶體判斷晶體與非晶體的關(guān)鍵是看有無確定的熔點.單晶體與多晶體的區(qū)別關(guān)鍵看有無規(guī)則的幾何外形以及是否為各向異性.二、晶體的微觀結(jié)構(gòu)固體性質(zhì)的微觀解釋導(dǎo)學(xué)探究(1)單晶體具有規(guī)則的幾何外形，物理性質(zhì)方面表現(xiàn)為各向異性，而非晶體卻沒有規(guī)則的幾何外形，并且物理性質(zhì)方面表現(xiàn)為各向同性產(chǎn)生這些不同的根本原因是什么呢？(2)金剛石和石墨都是由碳原子構(gòu)成的，但它們在硬度上差別很大，這說明什么問題？(3)固體為什么有一定的體積和形狀？晶體為什么會表現(xiàn)各向異性？答案(1)它們的微觀結(jié)構(gòu)不同(2)金剛石是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，原子間的作用力很強，所以金剛石的硬度大石墨是層狀結(jié)構(gòu)，原子間的作用力較弱，所以石墨的硬度小這說明組成物質(zhì)的微粒按照不同的規(guī)則在空間分布會形成不同的晶體(3)構(gòu)成固體(晶體或非晶體)的微粒排列非常緊密，微粒之間的引力很大，絕大多數(shù)粒子只在各自的平衡位置附近做小范圍的無規(guī)則振動，所以固體具有固定的形狀和體積晶體在不同的方向上微粒排列的情況不同，所以晶體在不同的方向上會表現(xiàn)出不同的物理性質(zhì)，即各向異性知識深化1單晶體、多晶體及非晶體的異同分類微觀結(jié)構(gòu)宏觀表現(xiàn)外形物理性質(zhì)晶體單晶體組成晶體的物質(zhì)微粒(原子、分子、離子)在空間按一定規(guī)則排列空間點陣幾何形狀天然、有規(guī)則某些物理性質(zhì)各向異性有確定的熔點多晶體由無數(shù)的晶體微粒(小晶粒)無規(guī)則排列組成無天然、規(guī)則的幾何外形各向同性非晶體內(nèi)部物質(zhì)微粒是無規(guī)則排列的沒有確定的熔點2.對晶體的微觀解釋(1)對單晶體各向異性的解釋圖4為在一個平面上單晶體物質(zhì)微粒的排列情況在沿不同方向所畫的等長線段AB、AC、AD上物質(zhì)微粒的數(shù)目不同線段AB上物質(zhì)微粒較多，線段AD上較少，線段AC上更少因為在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況不同，才引起單晶體在不同方向上物理性質(zhì)的不同圖4(2)對晶體具有確定熔點的解釋給晶體加熱到一定溫度時，一部分微粒有足夠的動能克服微粒間的作用力，離開平衡位置，使規(guī)則的排列被破壞，晶體開始熔化，熔化時晶體吸收的熱量全部用來破壞規(guī)則的排列，溫度不發(fā)生變化3有的物質(zhì)有幾種晶體，這是由于它們的物質(zhì)微粒能夠形成不同的晶體結(jié)構(gòu)例如碳原子按不同的結(jié)構(gòu)排列可形成石墨和金剛石，二者在物理性質(zhì)上有很大的不同特別提醒多晶體是由許多雜亂無章地排列著的小晶體(晶粒)組成，每個小晶粒都是一個小單晶體，具有各向異性的物理性質(zhì)和規(guī)則的幾何外形，由于晶粒在多晶體內(nèi)雜亂無章地排列著，所以多晶體沒有規(guī)則的幾何形狀，也不顯示各向異性例3(多選)下列說法正確的是()A晶體具有天然規(guī)則的幾何形狀，是因為物質(zhì)微粒是規(guī)則排列的B有的物質(zhì)能夠生成種類不同的幾種晶體，因為它們的物質(zhì)微粒能夠形成不同的空間結(jié)構(gòu)C凡具有各向同性的物質(zhì)一定是非晶體D晶體的各向異性是由晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的答案ABD解析晶體的外形、物理性質(zhì)都是由晶體的微觀結(jié)構(gòu)決定的，A、B、D正確；具有各向同性的物質(zhì)不一定是非晶體，多晶體也具有這樣的性質(zhì)，C錯誤例4(多選)2010年諾貝爾物理學(xué)獎授予安德烈海姆和康斯坦丁諾沃肖洛夫，以表彰他們在石墨烯材料方面的卓越研究他們通過透明膠帶對石墨進行反復(fù)的粘貼與撕開使得石墨片的厚度逐漸減小，最終尋找到了厚度只有0.34nm的石墨烯，是碳的二維結(jié)構(gòu)如圖5所示為石墨、石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)，根據(jù)以上信息和已學(xué)知識判斷，下列說法中正確的是()圖5A石墨是晶體，石墨烯是非晶體B石墨是單質(zhì)，石墨烯是化合物C石墨、石墨烯與金剛石都是晶體D他們是通過物理變化的方法獲得石墨烯的答案CD解析石墨、石墨烯、金剛石都為晶體且都為單質(zhì)，A、B錯誤，C正確；兩位科學(xué)家是通過物理變化的方法獲得石墨烯的，D正確1.(晶體和非晶體)下列固體中全是由晶體組成的是()A石英、云母、明礬、食鹽、銅B石英、玻璃、云母、銅C食鹽、雪花、云母、硫酸銅、松香D蜂蠟、松香、橡膠、瀝青答案A2(晶體和非晶體的微觀結(jié)構(gòu))(多選)下列關(guān)于晶體和非晶體，正確的說法是()A晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒是規(guī)則排列的，而非晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒排列是不規(guī)則的B晶體內(nèi)部的微粒是靜止的，而非晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒是不停地運動著的C晶體和非晶體并不是絕對的D在物質(zhì)內(nèi)部的各個平面上，微粒數(shù)相等的是晶體，微粒數(shù)不等的是非晶體答案AC解析晶體內(nèi)部的微粒是按一定規(guī)律排列的，而非晶體則無這一特點，A正確；物質(zhì)內(nèi)部的微粒都在運動，B錯誤；晶體和非晶體在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化，C正確；即使是晶體，各個平面上的微粒數(shù)也不一定相等，D錯誤一、選擇題考點一晶體和非晶體1下列說法中正確的是()A玻璃是晶體B食鹽是非晶體C云母是晶體D石英是非晶體答案C解析玻璃是非晶體，食鹽、云母、石英都是晶體，故選項C正確2.一塊厚度和密度都均勻分布的長方體被測樣品，長AB是寬AD的兩倍，如圖1所示如果用多用電表的歐姆擋沿兩個對稱軸O1O1和O2O2方向測量，結(jié)果阻值均為R，則這塊樣品可能是()圖1A單晶體B多晶體C非晶體D普通金屬答案A解析用多用電表的歐姆擋沿兩個對稱軸O1O1、O2O2方向測量結(jié)果均相同，說明該物體沿O1O1和O2O2方向電阻率(即導(dǎo)電性能)不同，即物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性，所以A正確，B、C錯誤如果是普通金屬，可以分析出沿O1O1方向電阻比較大，D錯誤3(多選)如圖2是兩種不同物質(zhì)的熔化曲線，根據(jù)曲線判斷下列說法正確的是()圖2Aa是晶體Bb是晶體Ca是非晶體Db是非晶體答案AD解析晶體在熔化過程中不斷吸熱，但溫度(熔點對應(yīng)的溫度)卻保持不變，而非晶體沒有確定的熔點，因此題圖a對應(yīng)的是晶體，題圖b對應(yīng)的是非晶體4(多選)云母薄片和玻璃片分別涂一層很薄的石蠟，然后用燒熱的鋼針去接觸云母薄片及玻璃片的反面，石蠟熔化，如圖3所示，那么()圖3A熔化的石蠟呈圓形的是玻璃片B熔化的石蠟呈圓形的是云母片C實驗說明玻璃有各向同性，可能是非晶體D實驗說明云母有各向同性，是晶體答案AC5(多選)下列說法中正確的是()A只要是具有各向異性的固體就必定是晶體B只要是不顯示各向異性的固體就必定是非晶體C只要是具有確定的熔點的固體就必定是晶體D只要是不具有確定的熔點的固體就必定是非晶體答案ACD解析多晶體和非晶體都表現(xiàn)出各向同性，只有單晶體表現(xiàn)出各向異性，故B錯誤，A正確；晶體一定有確定的熔點，而非晶體無確定的熔點，故C、D正確6下列說法正確的是()A黃金可以切割加工成各種形狀，所以是非晶體B同一種物質(zhì)只能形成一種晶體C單晶體的所有物理性質(zhì)都是各向異性的D玻璃沒有確定的熔點，也沒有天然規(guī)則的幾何形狀答案D解析黃金是多晶體，只是因為組成多晶體的小晶粒的排列雜亂無章，才使黃金沒有規(guī)則的幾何形狀，故A錯；同一種物質(zhì)可以形成多種晶體，如碳可以形成金剛石和石墨，故B錯；單晶體只在某些物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性，并不是所有物理性質(zhì)都表現(xiàn)出各向異性，故C錯；玻璃是非晶體，因而沒有確定的熔點和天然規(guī)則的幾何形狀，D對考點二晶體的微觀結(jié)構(gòu)7石墨和金剛石，性質(zhì)有很大差異，是由于()A石墨是各向異性的，而金剛石是各向同性的B它們的化學(xué)成分不同C它們都是各向同性的D組成它們的物質(zhì)微粒按不同的規(guī)則排列答案D解析物質(zhì)的性質(zhì)由物質(zhì)微粒的微觀結(jié)構(gòu)決定，故D選項正確8(多選)有關(guān)晶體的微觀結(jié)構(gòu)，下列說法中正確的有()A同種元素的原子按不同結(jié)構(gòu)排列有相同的物理性質(zhì)B同種元素的原子按不同結(jié)構(gòu)排列有不同的物理性質(zhì)C同種元素形成晶體只能有一種排列規(guī)律D同種元素形成晶體可能有不同的排列規(guī)律答案BD解析同種元素的原子可以按不同結(jié)構(gòu)排列，形成不同的物質(zhì)，不同物質(zhì)的物理性質(zhì)不同，如同是由碳元素組成的石墨和金剛石的密度、機械強度、導(dǎo)熱性能、導(dǎo)電性能和光學(xué)性質(zhì)等都有很大差別，所以B、D正確，A、C錯誤二、非選擇題9(晶體的微觀結(jié)構(gòu))利用掃描隧道顯微鏡(STM)可以得到物質(zhì)表面原子排列的圖像，從而可以研究物質(zhì)的構(gòu)成規(guī)律如圖4所示的照片是一些晶體材料表面的STM圖像，通過觀察、比較，可以看到這些材料都是由原子在空間排列而構(gòu)成的，具有一定的結(jié)構(gòu)特征則構(gòu)成這些材料的原子在物質(zhì)表面排列的共同特點是：圖4(1)_；(2)_答案(1)在確定方向上原子有規(guī)律地排列，在不同方向上原子的排列規(guī)律一般不同(2)原子排列具有一定的對稱性解析從題圖中可以看出，這幾種材料的原子排列均有一定的規(guī)則，因此是晶體，具有晶體的特點