高中物理第2章固体第1节晶体和非晶体教学案鲁科版选修33.docx

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高中物理第2章固体第1节晶体和非晶体教学案鲁科版选修33

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【2019-2020】高中物理第2章固体第1节晶体和非晶体教学案鲁科版选修3_3

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固体及其分类

1.分类

固体通常可分为晶体和非晶体两大类。

晶体具有固定的熔点和沸点，分子排列有规律；非晶体没有固定的熔点和沸点，分子排列无规律。

2．实例

（1）晶体包括糖、食盐、味精、冰、雪、金、银、铜、铁等。

（2）非晶体包括玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等。

[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄（小试身手）

大部分的晶体具有规则的几何形状，那么（　　）

A．玻璃砖是晶体　　　　　　B．细盐是非晶体

C．云母片是晶体D．新买的橡皮擦是晶体

解析：

选C　玻璃砖、橡皮擦是非晶体，它们的形状是加工而成的，不是晶体的规则形状，而细盐、云母片均有规则的几何形状，属晶体，故C正确。

单晶体与多晶体、晶体与非晶体

[自读教材·抓基础]

1．晶体的分类

晶体可分为单晶体和多晶体两类。

2．单晶体

（1）定义：

外形都是由若干个平面围成的多面体，具有规则几何形状的晶体。

（2）结构特点：

同种物质的单晶体都具有相同的基本形状，表面个数、各相应平面间的夹角恒定不变。

（3）宏观特征：

①具有规则的几何形状；②物理性质表现为各向异性；③具有固定的熔点。

3．多晶体

（1）定义：

由大量小晶粒杂乱无章地排列在一起构成的没有规则几何形状的晶体。

（2）宏观特征：

①没有规则的几何形状；②物理性质表现为各向同性；③具有固定的熔点。

4．非晶体

（1）结构特点：

没有规则的几何形状。

（2）物理性质：

①各向同性；②没有固定的熔点；③有的晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化。

[跟随名师·解疑难]

1．对各向异性与各向同性的理解

（1）在物理性质上，单晶体具有各向异性，而多晶体和非晶体则是各向同性的。

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。

②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在各种物理性质上都表现出各向异性，举例如下：

①云母、石膏晶体在导热性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上表现出显著的各向异性——沿不同方向电阻率不同。

③立方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。

[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄（小试身手）

如果某个固体显示出各向同性，那么下述结论中哪个是正确的（　　）

A．它一定是单晶体　　　　B．它一定是多晶体

C．它一定是非晶体D．它不一定是非晶体

解析：

选D　晶体中的单晶体显示出各向异性，故A错误；多晶体与非晶体都表现出各向同性，故B、C错误，D正确。

对单晶体、多晶体及非晶体的考查

[典题例析]

1．下列关于晶体和非晶体的说法正确的是（　　）

A．所有的晶体都表现为各向异性

B．晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体

C．大粒盐磨成细盐，就变成了非晶体

D．所有晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点

[思路点拨]　

（1）多晶体有规则的几何外形吗？

提示：

没有。

多晶体是由多个小晶粒黏合在一起所组成的晶体。

（2）物理性质表现为各向异性一定是晶体吗？

提示：

一定是晶体中的单晶体。

解析：

由于多晶体表现为各向同性，故A错误；单晶体具有天然规则的几何外形，而多晶体具有无规则的外形，固体金属属于多晶体，B错误；大粒盐磨成细盐是通过加工的方法失去规则的几何外形，而非自然的结果，C错误；因为所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点，D正确。

答案：

D

[探规寻律]

单晶体、多晶体及非晶体的区别

分类

几何形状

物理性质

晶体

单晶体

具有规则的形状

①具有固定的熔点

②物理性质表现为各向异性

多晶体

没有规则的形状　

①具有固定的熔点

②物理性质表现为各向同性

非晶体

没有规则的形状

①没有固定的熔点

②物理性质表现为各向同性

[跟踪演练]

下列说法中正确的是（　　）

A．黄金可以切割加工成任意形状，所以是非晶体

B．同一种物质只能形成一种晶体

C．单晶体的所有物理性质都是各向异性的

D．玻璃没有确定的熔点，也没有规则的几何形状

解析：

选D　所有固体金属都是晶体，因而黄金也是晶体，只是因为多晶体内部小晶粒的排列杂乱无章，才使黄金没有规则的几何形状，A错误；同一种物质在不同条件下可以形成多种晶体，B错误；单晶体的物理性质各向异性是某些物理性质各向异性，有些物理性质各向同性，C错误；玻璃是非晶体，因而没有确定的熔点和规则的几何形状，D正确。

对固体物理性质的理解

[典题例析]

2．（多选）如图211所示，ABCD是一厚度均匀的由同一种微粒构成的圆形板。

AB和CD是互相垂直的两条直径，把圆形板从图示位置转90°后电流表读数发生了变化（两种情况下都接触良好）。

关于圆形板，下列说法正确的是（　　）

图211

A．圆形板是非晶体

B．圆形板是多晶体

C．圆形板是单晶体

D．圆形板在各个方向导电性不同

[思路点拨]　→→

解析：

由题图知，两种情况下长度相同，横截面积相同，但两种情况下电流表的读数发生了变化，即电流表的读数不相同，说明了圆形板在各个方向上导电性不同，表现为各向异性，所以圆形板是单晶体，故C、D正确，A、B错误。

答案：

CD

[探规寻律]

（1）在物理性质上表现为各向异性的固体，则一定是单晶体；

（2）物体具有各向同性，则可能是非晶体或多晶体。

[跟踪演练]

关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是（　　）

A．可以根据各向同性或各向异性来区分晶体和非晶体

B．一块均匀薄片，沿各个方向对它施加拉力，发现其强度一样，则此薄片一定是非晶体

C．一个固体球，如果沿其各条直径方向的导电性不同，则该球一定是单晶体

D．一块晶体，若其各个方向的导热性相同，则一定是多晶体

解析：

选C　多晶体和非晶体都表现为各向同性，只有单晶体表现为各向异性，所以A、B错，C对。

晶体具有各向异性的特性，仅是指某些物理性质，并不是所有单晶体的物理性质都表现各向异性，换言之，某一物理性质表现为各向同性，并不意味着该物质一定不是单晶体，所以D错。

[课堂双基落实]

1．关于晶体和非晶体的下列说法中，正确的是（　　）

A．凡是晶体，都具有天然的几何外形

B．金属整体表现为各向同性，故金属是非晶体

C．化学成分相同的物质，只能生成同一晶体

D．无规则几何外形的不一定是非晶体

解析：

选D　单晶体有天然的几何形状而多晶体没有，所以选项A不正确；金属是多晶体，多晶体的物理性质也是各向同性，所以选项B不正确；化学成分相同的物质可生成多种晶体，例如，碳能生成石墨和金刚石，磷能生成白磷和红磷等，所以选项C不正确；多晶体没有规则的几何外形，D对。

2．某球形固体物质，其各向导热性能相同，则该物体（　　）

A．一定是非晶体

B．可能具有确定的熔点

C．一定是单晶体，因为它有规则的几何外形

D．一定是多晶体，因为它具有各向同性的物理性质

解析：

选B　导热性能各向相同的物体可能是非晶体，也可能是多晶体，因此A选项错误；多晶体虽具有各向同性但具有确定的熔点，因此B选项正确；物体外形是否规则不是判断它是否是单晶体的依据，应该说，单晶体具有规则的几何外形是“天生”的，而多晶体和非晶体也可以有规则的几何外形，当然，这只能是“后天”人为加工的，因此C选项错误；非晶体和多晶体都具有各向同性的物理性质，故D选项错误。

3．下列图像中，表示晶体凝固图像的是（　　）

图212

解析：

选C　物体在凝固过程中，温度越来越低，故A、B错误。

晶体凝固过程中有一定的凝固点，而非晶体没有，故C正确，D错误。

4．（多选）关于晶体和非晶体的几种说法中，正确的是（　　）

A．不具有规则形状的物体一定不是晶体

B．单晶体的物理性质与方向有关，这种特性叫做各向异性

C．若物体表现为各向同性，它就一定是非晶体

D．晶体有一定的熔化温度，非晶体没有一定的熔化温度

解析：

选BD　单晶体物理性质表现为各向异性，多晶体和非晶体物理性质都表现为各向同性，单晶体有规则的几何外形，多晶体和非晶体没有规则的外形。

晶体与非晶体的区别在于有无确定的熔点。

[课下综合检测]

一、选择题

1.（多选）关于晶体的说法正确的是（　　）

A．单晶体有确定的几何形状

B．晶体的物理性质全部表现为各向同性

C．晶体只有单晶体

D．多晶体有固定的熔点

解析：

选AD　单晶体有确定的几何形状，选项A正确；晶体的物理性质并不一定全部表现为各向同性，选项B错误；晶体分为单晶体和多晶体，选项C错误；晶体都有固定的熔点，选项D正确。

2．如图1所示，四块固体中，属于晶体的是（　　）

图1

解析：

选B　石英为晶体，橡胶、魔方、塑料管为非晶体，B正确，A、C、D错误。

3．（多选）有一块长方体的铁块，下列说法正确的是（　　）

A．这是一块单晶体，因为它有规则的几何外形

B．这是一块晶体，因为它有固定的熔点

C．这是一块多晶体，因为它是由许多小晶粒杂乱无章地排列而成的

D．这是一块非晶体，因为它表现为各向同性

解析：

选BC　事实上铁块的长方体形状是人为锻造而成的，金属铁本身无固定的形状，有确定的熔点，属于多晶体，A错，B正确；对于多晶体，由于它是由许多小晶粒杂乱无章地排列组合而成的，故多晶体表现为各向同性，C正确，D错。

4．下列现象能说明晶体与非晶体区别的是（　　）

A．食盐粒是立方体，蜂蜡无规则外形

B．金刚石的密度大，石墨的密度小

C．冰融化时温度保持不变，松香熔化时温度可不断升高

D．石墨可导电，沥青不导电

解析：

选C　晶体有确定的熔点，非晶体则没有，C项正确。

5．在云母片a、薄玻璃片b、薄铁片c上各涂上一层石蜡，然后用烧热的钢针去接触它们的反面，则熔化了的石蜡分别呈圆形或椭圆形，其中（　　）

图2

A．呈圆形的有a、b，是晶体的有a、b

B．呈圆形的有b、c，是晶体的有a

C．呈圆形的有b、c，是晶体的有a、c

D．呈圆形的有b，是晶体的有a

解析：

选C　云母片和薄铁片为晶体，且薄铁片为多晶体，云母片是单晶体，薄玻璃片为非晶体，单晶体表现为各向异性，多晶体和非晶体均表现为各向同性，故C选项正确。

6．（多选）关于晶体和非晶体，下列说法正确的是（　　）

A．晶体可以变为非晶体，但非晶体不可以转变为晶体

B．同种物质可以生成不同的晶体，它们的物理性质不同，但化学性质相同

C．具有各向异性的物体，可以断定它一定是单晶体

D．具有确定熔点的物体，可以断定它一定是单晶体

解析：

选BC　物质是晶体还是非晶体并不是绝对的，与它的微观结构有关，在一定条件下可以相互转化，故A错。

组成物质的微粒能够按照不同的规则在空间分布，可以形成不同的晶体，如碳可以形成石墨和金刚石，故B对。

单晶体在物理性质上具有各向异性，而多晶体和非晶体具有各向同性，故C对。

单晶体和多晶体都具有确定的熔点，故D错。

二、非选择题

7．用沥青铺成的路面，冬天变硬，夏天变软，请问沥青是晶体材料还是非晶体材料？

列举生活中的晶体和非晶体例子。

解析：

沥青冬天变硬，夏天变软，说明它没有固定的熔点，所以沥青是非晶体。

食盐、味精、冰糖为晶体，蜡烛、玻璃为非晶体。

答案：

见解析

8．一电炉的功率P＝200W，将质量m＝240g的固体样品放在炉内，通电后电炉内的温度变化如图3所示。

设全部电能转化为热能并全部被样品吸收，试问：

该固体样品的熔点和熔化热为多大？

（熔化热指单位质量的某种物质在熔化过程中吸收的热量）

图3

解析：

由熔化曲线上温度不变的部分可找出熔点为60℃，根据熔化时间和电炉功率可计算电流做功的多少，这些电能全部转化为内能并全部用于样品的熔化。

熔化时间t＝2min，电流做功W＝Pt。

设样品的熔化热为λ，

样品熔化过程中共吸收热量Q＝λm。

由W＝Q，即Pt＝λm，得

λ＝＝J/kg＝1×105J/kg。

答案：

60℃　1×105J/kg