2018-2019學年高中物理 第九章 固體、液體和物態(tài)變化 課時1 固體學案 新人教版選修3-3.doc

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學案1　固體 [目標定位] 1.能說出晶體和非晶體的特點及區(qū)分方法.2.能說出單晶體與多晶體的區(qū)別.3.了解晶體結(jié)構(gòu)的認識過程，知道晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點． 一、晶體和非晶體 [問題設(shè)計] 1．觀察玻璃、蜂蠟、塑料、食鹽、蔗糖、石英，比較它們的外形有何不同？ 答案　玻璃、蜂蠟、塑料沒有規(guī)則的幾何外形，鹽粒、蔗糖、石英有規(guī)則的幾何外形． 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1所示，那么你看到的現(xiàn)象及得出的結(jié)論是什么？ 圖1 答案　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熱性能不相同． [要點提煉] 晶體與非晶體的區(qū)別 　　　比較內(nèi)容 固體分類　　　 宏觀外形 物理性質(zhì) 非晶體 沒有(“有”或“沒有”)確定的幾何形狀 ①沒有確定的熔點 ②導電、導熱、光學性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性 晶體 單晶體 有(“有”或“沒有”)天然規(guī)則的形狀 ①有確定的熔點 ②導熱、導電、光學性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性 多晶體 一個個小晶體粒粘在一起，沒有(“有”或“沒有”)確定的幾何形狀 ①有確定的熔點 ②導熱、導電、光學等性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性 [延伸思考] 1．如何區(qū)分晶體和非晶體？如何區(qū)分單晶體和多晶體？ 答案　有確定的熔點的是晶體，沒有確定熔點的是非晶體．單晶體和多晶體雖都有確定的熔點，但還有兩點不同：其一，單晶體有天然規(guī)則的形狀，多晶體沒有；其二，單晶體物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向異性，多晶體則表現(xiàn)為各向同性． 2．金屬物體沒有固定、規(guī)則的幾何外形，但它們都有確定的熔點，那么金屬是晶體，還是非晶體？ 答案　金屬是多晶體，多晶體是由許多單晶體雜亂無章地組合而成的，沒有規(guī)則的幾何外形，在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性，但它們有確定的熔點． 二、晶體的微觀結(jié)構(gòu) [問題設(shè)計] 1．單晶體具有規(guī)則的外形，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？ 答案　它們的微觀結(jié)構(gòu)不同． 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？ 答案　金剛石是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，原子間的作用力強，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． [要點提煉] 1．組成晶體的原子(或分子、離子)，按照一定的規(guī)則排列，具有空間上的周期性． 2．微觀結(jié)構(gòu)的不同，造成晶體與非晶體形狀和物理性質(zhì)的不同． 3．組成晶體的微粒間的相互作用很強，它們只能在一定的平衡位置附近不停地做微小的振動． [延伸思考] 天然水晶是晶體，而熔化以后再凝固的水晶則是非晶體，這說明了什么？ 答案　有些晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化． 一、晶體和非晶體 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 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，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，在放大鏡下能清楚地觀察到，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． 答案　D 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2(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2 A．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、乙的導熱性呈各向同性，丙的導熱性呈各向異性；由題圖(b)知，甲、丙有固定的熔點，乙沒有固定的熔點．所以甲是多晶體，乙是非晶體，丙是單晶體． 二、晶體的微觀結(jié)構(gòu) 例3　下列說法正確的是(　　) A．晶體具有天然規(guī)則的幾何形狀，是因為其物質(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，是因為它們的物質(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 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；各向同性的物質(zhì)不一定是非晶體，也有可能是多晶體，C錯誤． 答案　ABD 針對訓練　2010年諾貝爾物理學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 0.34 nm 的石墨烯，是碳的二維結(jié)構(gòu)．如圖3所示為石墨、石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)，根據(jù)以上信息和已學知識判斷，下列說法中正確的是(　　) 圖3 A．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；兩位科學家是通過物理變化的方法獲得石墨烯的，D正確．故正確的答案為C、D. 1．(晶體和非晶體)下列哪些現(xiàn)象能說明晶體與非晶體的區(qū)別(　　) A．鹽粒是正方體，而蜂蠟無規(guī)則形狀 B．石墨可導電，瀝青不能導電 C．冰熔化時，溫度保持不變；松香受熱熔化時，溫度持續(xù)升高 D．金剛石密度大，石墨密度小 答案　AC 解析　單晶體有規(guī)則的幾何外形和確定的熔點，而非晶體沒有，據(jù)此知A、C正確． 2．(晶體和非晶體)某球形固體物質(zhì)，其各向?qū)嵝阅芟嗤瑒t該物體(　　) A．一定是非晶體 B．可能具有確定的熔點 C．一定是單晶體，因為它有規(guī)則的幾何外形 D. 一定不是單晶體，因為它具有各向同性的物理性質(zhì) 答案　B 解析　導熱性能各向相同的物體可能是非晶體，也可能是多晶體，因此，A選項錯誤；多晶體具有確定的熔點，因此 B選項正確；物體外形是否規(guī)則不是判斷是否是單晶體的依據(jù)，應(yīng)該說，單晶體具有規(guī)則的幾何外形是“天生”的，而多晶體和非晶體也可以有規(guī)則的幾何外形，當然這只能是“后天”人為加工的，因此C選項錯誤；單晶體也不一定各個物理特性都具有各向異性，故D選項錯誤． 3．(晶體的微觀結(jié)構(gòu))晶體具有各向異性的特點是由于(　　) A．晶體在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況不同 B．晶體在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況相同 C．晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的無規(guī)則性 D．晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有規(guī)則性 答案　AD 解析　晶體的各向異性取決于晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有規(guī)則性，即不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況不同．故正確答案為A、D. 4．(晶體的微觀結(jié)構(gòu))關(guān)于晶體和非晶體，下列說法正確的是(　　) A．它們由不同的空間點陣構(gòu)成 B．晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒是有規(guī)則地排列的，非晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒在不停地運動著 C．晶體內(nèi)部的物質(zhì)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 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　B 解析　空間點陣是晶體的一個特殊結(jié)構(gòu)，是晶體的一個特性，所以A是錯誤的；不管是晶體還是非晶體，組成物質(zhì)的微粒永遠在做熱運動，所以C是錯誤的；非晶體提不到層面的問題，即使是晶體，各個層面的微粒數(shù)也不一定相等，所以D也是錯誤的．故正確答案為B. 固體 題組一　單晶體、多晶體和非晶體的區(qū)別 1．關(guān)于晶體和非晶體，下列說法正確的是(　　) A．金剛石、食鹽、玻璃和水晶都是晶體 B．晶體的分子(或原子、離子)排列是有規(guī)則的 C．單晶體和多晶體有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點 D．單晶體和多晶體的物理性質(zhì)是各向異性的，非晶體是各向同性的 答案　BC 解析　金剛石、食鹽、水晶是晶體，玻璃是非晶體，選項A錯誤；單晶體具有各向異性，多晶體具有各向同性，選項D錯誤；晶體分子的排列是有規(guī)則的，且有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點，選項B、C正確． 2．如圖1所示是兩種不同物質(zhì)的熔化曲線，根據(jù)曲線判斷下列說法正確的是(　　) 圖1 A．甲是晶體 B．乙是晶體 C．甲是非晶體 D．乙是非晶體 解析　在晶體熔化過程中，不斷吸熱，但溫度卻保持不變(熔點對應(yīng)的溫度)，而非晶體沒有確定的熔點，不斷加熱，非晶體先變軟，然后熔化，溫度卻不斷上升，因此甲對應(yīng)的是晶體，乙對應(yīng)的是非晶體． 答案　AD 3.如圖2所示，ACBD是一厚度均勻的由同一種材料構(gòu)成的圓板．AB和CD是互相垂直的兩條直徑，把圓板從圖示位置轉(zhuǎn)90后電流表讀數(shù)發(fā)生了變化(兩種情況下都接觸良好)．關(guān)于圓板，下列說法正確的是(　　) 圖2 A．圓板是非晶體 B．圓板是多晶體 C．圓板是單晶體 D．圓板沿各個方向?qū)щ娦阅懿煌? 答案　CD 4．關(guān)于一塊長方體的銅條，下列說法正確的是(　　) A．它是一塊晶體，因為它有規(guī)則的幾何外形 B．它是一塊晶體，因為它有確定的熔點 C．它是一塊多晶體，因為它是由許多晶粒雜亂無章排列而成的 D．它是一塊非晶體，因為它的物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性 答案　BC 解析　金屬銅條是多晶體，有固定的熔點，它內(nèi)部的晶體顆粒的排列是雜亂無章的． 5．北京奧運會的國家游泳中心——水立方，像一個透明的水藍色的“冰塊”，透過它其內(nèi)部設(shè)施盡收眼底，這種獨特的感覺就源于建筑外墻采用了一種叫做ETFE(四氟乙烯和乙烯的共聚物)的膜材料，這種膜材料屬于非晶體，那么它具有的特性是(　　) A．在物理性質(zhì)上具有各向同性 B．在物理性質(zhì)上具有各向異性 C．具有固定的熔點 D．沒有固定的熔點 答案　AD 解析　因為這種材料屬于非晶體，因此在物理性質(zhì)上具有各向同性，沒有固定的熔點，選項A、D正確． 題組二　對晶體的微觀結(jié)構(gòu)的理解 6．下列說法中正確的是(　　) A．化學成分相同的物質(zhì)只能生成同一種晶體 B．因為石英是晶體，所以由石英制成的玻璃也是晶體 C．普通玻璃是非晶體 D．一塊鐵的物理性質(zhì)雖然呈各向同性，但它是晶體 答案　CD 解析　化學成分相同的物質(zhì)可以生成多種不同的晶體，如石墨和金剛石，故A錯誤；石英制成的玻璃是混合物不是晶體，故B錯誤，C正確；鐵為多晶體，物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性，故D正確． 7．下列敘述中正確的是(　　) A．晶體的各向異性是由于它的微粒按空間點陣結(jié)構(gòu)排列 B．單晶體具有規(guī)則的幾何外形是由于它的微粒按一定規(guī)則排列 C．非晶體有規(guī)則的幾何形狀和確定的熔點 D．石墨的硬度比金剛石差得多，是由于它的微粒沒有按空間點陣分布 答案　AB 8．下列關(guān)于晶體空間點陣的說法，正確的是(　　) A．構(gòu)成晶體空間點陣的物質(zhì)微粒，可以是分子，也可以是原子或離子 B．晶體的物質(zhì)微粒之所以能構(gòu)成空間點陣，是由于晶體中物質(zhì)微粒之間相互作用很強，所有物質(zhì)微粒都被牢牢地束縛在空間點陣的結(jié)點上不動 C．所謂空間點陣與空間點陣的結(jié)點，都是抽象的概念；結(jié)點是指組成晶體的物質(zhì)微粒做永不停息的微小振動的平衡位置；物質(zhì)微粒在結(jié)點附近的微小振動，就是熱運動 D．相同的物質(zhì)微粒，可以構(gòu)成不同的空間點陣，也就是同一種物質(zhì)能夠生成不同的晶體，從而能夠具有不同的物理性質(zhì) 答案　ACD 解析　組成晶體的物質(zhì)微?？梢允欠肿?、原子或離子．這些物質(zhì)微粒也就是分子動理論中所說的分子．顯然，組成晶體的物質(zhì)微粒處在永不停息的無規(guī)則的熱運動之中，物質(zhì)微粒之間還存在相互作用，晶體的物質(zhì)微粒之所以能構(gòu)成空間點陣，是由于晶體中物質(zhì)微粒之間的相互作用很強，物質(zhì)微粒的熱運動不足以克服這種相互作用而彼此遠離，所以選項B的說法錯誤，故正確答案為A、C、D. 9．利用掃描隧道顯微鏡(STM)可以得到物質(zhì)表面原子排列的圖象，從而可以研究物質(zhì)的構(gòu)成規(guī)律．如圖3所示的照片是一些晶體材料表面的STM圖象，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3 (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)原子的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．