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.了解晶體結構的認識過程，知道晶體內部結構的特點． 一、晶體和非晶體 [問題設計] 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 　　　比較內容 固體分類　　　 宏觀外形 物理性質 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、晶體的微觀結構 [問題設計] 1．單晶體具有規(guī)則的外形，物理性質方面表現(xiàn)為各向異性，而非晶體卻沒有規(guī)則的外形，并且物理性質方面表現(xiàn)為各向同性．產生這些不同的根本原因是什么呢？ 答案　它們的微觀結構不同． 2．金剛石和石墨都是由碳原子構成的，但它們在硬度上差別很大，這說明什么問題？ 答案　金剛石是網狀結構，原子間的作用力強，所以金剛石的硬度大．石墨是層狀結構，原子間的作用力弱，所以石墨的硬度小．這說明組成物質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．微觀結構的不同，造成晶體與非晶體形狀和物理性質的不同． 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化． 一、晶體和非晶體 例1　下列關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、晶體的微觀結構 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，是因為其物質微粒是規(guī)則排列的 B．有的物質能夠生成種類不同的幾種晶體，是因為它們的物質微粒能夠形成不同的空間結構 C．凡各向同性的物質一定是非晶體 D．晶體的各向異性是由晶體內部結構決定的 解析　晶體的外形、物理性質都是由晶體的微觀結構決定的，A、B、D正確；各向同性的物質不一定是非晶體，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，是碳的二維結構．如圖3所示為石墨、石墨烯的微觀結構，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，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，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，其各向導熱性能相同，則該物體(　　) 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 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．(晶體的微觀結構)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微粒的排列情況不同 B．晶體在不同方向上物質微粒的排列情況相同 C．晶體內部結構的無規(guī)則性 D．晶體內部結構的有規(guī)則性 答案　AD 解析　晶體的各向異性取決于晶體內部結構的有規(guī)則性，即不同方向上物質微粒的排列情況不同．故正確答案為A、D. 4．(晶體的微觀結構)關于晶體和非晶體，下列說法正確的是(　　) A．它們由不同的空間點陣構成 B．晶體內部的物質微粒是有規(guī)則地排列的，非晶體內部的物質微粒在不停地運動著 C．晶體內部的物質微粒是靜止的，而非晶體內部的物質微粒是不停地運動著的 D．在物質內部的各個平面上，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構，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，因此甲對應的是晶體，乙對應的是非晶體． 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．圓板沿各個方向導電性能不同 答案　CD 4．關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”，透過它其內部設施盡收眼底，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．在物理性質上具有各向同性 B．在物理性質上具有各向異性 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　對晶體的微觀結構的理解 6．下列說法中正確的是(　　) A．化學成分相同的物質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構排列 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．下列關于晶體空間點陣的說法，正確的是(　　) A．構成晶體空間點陣的物質微粒，可以是分子，也可以是原子或離子 B．晶體的物質微粒之所以能構成空間點陣，是由于晶體中物質微粒之間相互作用很強，所有物質微粒都被牢牢地束縛在空間點陣的結點上不動 C．所謂空間點陣與空間點陣的結點，都是抽象的概念；結點是指組成晶體的物質微粒做永不停息的微小振動的平衡位置；物質微粒在結點附近的微小振動，就是熱運動 D．相同的物質微粒，可以構成不同的空間點陣，也就是同一種物質能夠生成不同的晶體，從而能夠具有不同的物理性質 答案　ACD 解析　組成晶體的物質微?？梢允欠肿?、原子或離子．這些物質微粒也就是分子動理論中所說的分子．顯然，組成晶體的物質微粒處在永不停息的無規(guī)則的熱運動之中，物質微粒之間還存在相互作用，晶體的物質微粒之所以能構成空間點陣，是由于晶體中物質微粒之間的相互作用很強，物質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)可以得到物質表面原子排列的圖象，從而可以研究物質的構成規(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成的，具有一定的結構特征．則構成這些材料的原子在物質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．