教科版高中物理必修33知识讲解 固体液体.docx

1、教科版高中物理必修33知识讲解 固体液体固体、液体 ： ： 【学习目标】1知道固体分为晶体和非晶体两类，知道晶体分为单晶体和多晶体；2知道晶体的三个宏观特性，并借此培养学生的观察推理能力：3了解晶体的微观结构，并能用微观结构理论解释晶体的特性4从分子的动理论观点来剖析液体的微观结构；5研究气体和液体接触时形成的表面层以及液体和固体接触时形成的附着层发生的现象，然后再讨论表面层和附着层共同作用下产生的毛细现象；6知道什么是液体的表面张力；7知道什么是浸润和不浸润现象、条件以及毛细现象：8知道什么是液晶，知道液晶的特点和用途【要点梳理】要点一、固体 1晶体和非晶体 （1）常见的晶体和非晶体 常见的

2、晶体：石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精、雪花要点诠释：雪花是水蒸气凝华时形成的晶体，它们的形状虽然不同。但都是六角形的图案食盐晶体总是立方体形，明矾晶体总是八面体形，石英晶体（俗称水晶）的中间是一个六棱柱。两端是六棱锥 常见的非晶体：玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶 （2）晶体和非晶体的主要区别有两点： 在外形上，晶体具有规则的几何形状，而非晶体则没有 食盐晶体、明矾晶体、石英晶体的形状虽然各不相同，但都有规则的几何形状，所以食盐、明矾、石英都是晶体，有些晶体可以具有多种不同的几何形状，例如雪花可以有多种不同的几何形状，非晶体则没有规则的几何形状 在物理性质上，晶体具有各向异性，而非晶体

3、则是各向同性的 物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、光的折射性能等晶体的各向异性是指晶体在不同方向上的物理性质不同例如晶体在不同的方向上可以有不同的硬度、弹性、导热性能、导电性能等另外，晶体有一定的熔点，而非晶体则是各向同性 2单晶体和多晶体 （1）单晶体和多晶体的定义 单晶体 具有规则的几何形状，外形都是由若干个平面围成的多面体，这样的固体叫单晶体 如果一块具有规则形状的晶体，把它碾成小颗粒后，这些小颗粒仍然保持与原来整块晶体形状相似的规则外形，这样的晶体叫单晶体 具有规则的几何形状，各向异性，有确定的熔点三个宏观特性的固体物质叫做单晶体 单个的晶体颗粒是单晶体 多晶体 由于小晶粒杂

4、乱无章地排列，使得这些金属和岩石不再具有规则的几何形状，我们把这样的晶体称为多晶体 如果一块晶体，它是由许多取向不同的单晶体颗粒（晶粒）组成的，这样的晶体叫做多晶体 由许多无规则排列晶粒构成的晶体称为多晶体 粘在一起的糖块是多晶体 （2）单晶体和多晶体的区别 单晶体是一个完整的晶体，而多晶体是由很多小晶体（称为晶粒）杂乱无章地排列而组成的 单晶体在物理性质上表现为各向异性，而多晶体在物理性质上表现为各向同性 （3）单晶体和多晶体的联系 多晶体和单晶体都有一定的熔点 （4）多晶体与非晶体的区别 多晶体与非晶体的相同点：都没有规则的几何形状；在物理性质上都是各向同性的 多晶体与非晶体的区剐：多晶体

5、有一定的熔点，而非晶体则没有一定的熔点 3晶体的微观结构及特点 （1）晶体的微观结构 晶体内部的微粒是有规则地排列着的 1982年，扫描隧道显微镜的问世，使人们第一次观察到原子在物质表面的排列状况 （2）晶体的微观结构的特点 组成晶体的物质微粒（分子、原子或离子），依照一定的规律在空间中整齐地排列 晶体中物质微粒的相互作用很强，微粒的热运动不足以克服它们的相互作用而远离 微粒的热运动表现为在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动 （3）晶体微观结构的空间点阵组成晶体的物质微粒（原子、分子或离子），依照一定的规律在空间中排成整齐的行列这种在空间中规则的排列称为空间点阵空间点阵中的微粒相互作用很强，

6、微粒的热运动主要表现为在一定平衡的位置附近做微小的振动晶体形状的规则正是由于物质微粒排列的有规则造成的 如图所示是食盐的空间点阵示意图食盐晶体是由钠离子和氯离子组成的，这两种离子在空间中三个互相垂直的方向上，都是等距离地交错排列的，因而食盐具有立方体的外形 4晶体与非晶体的辨别 晶体与非晶体的区别主要表现在有无确定的熔点，而不能靠是否有规则的几何形状辨别，因为虽然单晶体有规则的几何外形，但多晶体与非晶体一样都没有规则的几何外形因此解题时应认真审-题，抓住有无熔点这一特性作出正确的判断 5关于晶体物理性质的各向异性 （1）有些晶体沿不同方向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

7、类现象称为各向异性 （2）只有单晶体才会有各向异性的物理性质，多晶体与非晶体一样，物理性质是各向同性的 （3）某种晶体可能只有某种或几种物理性质各向异性，其他物理性质各向同性，并不是所有的物理性质都表现各向异性 6如何用微观结构理论解释晶体的特性（1）对各向异性的微观解释 如图所示，这是在一个平面上晶体物质微粒的排列情况从图中可以看出，在沿不同方向所画的等长线段上，物质微粒的数目不同直线上物质微粒较多，直线上较少，直线上更少正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起晶体在不同方向上物理性质的不同 （2）对熔点的解释 给晶体加热到一定温度时，一部分微粒有足够的动能，克服微粒间的作用力，离开

8、平衡位置，使规则的排列被破坏，晶体开始熔化，熔化时晶体吸收的热量全部用来破坏规则的排列，温度不发生变化 （3）有的物质有几种晶体，如何解释 这是由于它们的物质微粒能够形成不同的晶体结构例如碳原子按不同的结构排列可形成石墨和金刚石，二者在物理性质上有很大不同白磷和红磷的化学成分相同，但白磷具有立方体结构，而红磷具有与石墨一样的层状结构 7对晶体的各向异性的正确理解 在物理性质上，晶体具有各向异性，而非晶体则是各向同性的 通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性、导电性、光的折射等晶体的各向异性是指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晶体的物理性能时测量结果不同 8多晶体的微观结

9、构及性质 多晶体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体（晶粒）组成的平常见到的各种金属材料都是多晶体把纯铁做成的样品放在显微镜下观察，可以看到它是由许许多多晶粒组成的晶粒有大有小，最小的只有，最大的也不超过每个晶粒都是一个小单晶体，具有各向异性的物理性质和规则的几何形状，因为晶粒在多晶体中杂乱无章地排列着，所以多晶体没有规则的几何形状，也不显示各向异性它在不同方向上的物理性质是相同的，即各向同性多晶体和非晶体的主要区别是多晶体有确定的熔点，而非晶体没有 9非晶体又称为粘滞系数很大的液体非晶体在加热时逐渐软化，温度持续上升，没有确定的熔点，从物理性质上看，与液体没有质的不同，所以有时又称非晶体为粘滞系

10、数很大的液体10晶体和非晶体是相对的晶体和非晶体并不是绝对的。它们在一定条件下可以相互转化 例如，天然水晶是晶体，而熔化以后再凝固的水晶（即石英玻璃）就是非晶体有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体 11关于晶体和非晶体导热特性的实验说明 剥取一薄层云母片，用清洁的布将云母片擦拭干净，在它的一面涂一层薄而均匀的石蜡，拿一个直径的金属球（可取用固体膨胀演示器上的铜球）。放在酒精灯上加热，然后将云母片没有涂蜡的那一面放在已加热的小球上，即可观察石蜡的熔化情况 为了使实验现象显著，应注意： （1）石蜡涂层必须薄而均匀； （2）实验时加热的物体也可以用钢针，但用金属球产生的熔蜡面较大；（3）实验时把烧

11、热的金属球放在没有涂蜡的一面，效果会更好，因为此时石蜡的熔化显然是由于云母片导热的结果，如果实验时把金属球放在涂蜡的一面因石蜡本身也会导热，就会影响实验的效果12晶体的结合类型 常见的晶体结合类型有离子晶体、原子晶体和金属晶体种 （1）离子晶体：由正、负离子通过离子键结合而成的晶体叫做离子晶体 （2）原子晶体：相邻原子之间通过共价键结合而成的晶体叫做原子晶体 （3）金属晶体：物质微粒通过金属键结合而成的晶体叫做金属晶体要点二、液体 1液体的微观结构 液体具有一定的体积，不易被压缩，没有固定的形状，具有流动性，这些特点都是由它们的微观结构决定的 （1）液体分子的排列更接近于固体，是密集在一起的，

12、因而液体具有一定的体积，不易压缩 （2）液体分子之间的相互作用力不像固体中的微粒那样强，液体分子只在很小的区域内做有规则的排列，这种区域是暂时形成的，边界和大小随时改变，有时瓦解，有时又重新形成，液体由大量的这种暂时形成的小区域构成，这种小区域杂乱无章地分布着，因而液体表现出各向同性 （3）液体分子间的距离小，相互作用力很大，液体分子的热运动与固体类似，主要表现为在平衡位置附近做微小的振动。但液体分子没有长期固定的平衡位置，在一个平衡位置附近振动一小段时间以后，又转移到另一个平衡位置附近去振动，即液体分子可以在液体中移动。这就是液体具有流动性的原因 （4）由于液体分子的移动比固体分子的移动容易

13、得多，所以液体的扩散要比固体的扩散快 要点诠释：非晶体的微观结构跟液体非常相似，所以严格地说，只有晶体才叫做真正的固体 2液体的表面张力 （1）表面层和附着层 液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层 表面层里的分子要比液体内部稀疏些，分子间距要比液体内部大 在液体内部，分子间既存在引力，又存在斥力，引力和斥力的数量级相等，在通常情况下可认为它们是相等的在表面层内，分子间的距离大，分子间的相互作用力表现为引力 液体和固体接触的一个薄层叫做附着层 要点诠释：附着层内液体分子的疏密由固体分子对附着层内液体分子的吸引力和液体内部分子对附着层内液体分子的吸引力两个力的强弱决定附着层内的液体分子结构

14、可能比液体内部的密集，也可能比液体内部的稀疏 （2）表面张力 液体表面各部分之间相互吸引的力叫做表面张力 液体的表面就像紧绷着的橡皮膜，它有着一种收缩的趋势使液体表面具有收缩趋势的拉力叫做表面张力 如果在液体表面任意画一条线，线两侧的液体之间的作用力是引力，它的作用是使液体表面绷紧，所以叫做液体的表面张力 在液体表面上想象的画一根直线，直线两旁的液膜一定存在着相互作用的拉力，液体表面出现的这种张力，称为表面张力 实验表明：液体表面具有收缩的趋势，这是因为在液体内部分子引力和斥力可以认为相等，而在表面层里分子间距较大，分子间的相互作用力表现为引力液面各部分间相互吸引的力叫做表面张力 （4）表面张

15、力的作用效果 液体的表面张力使液面具有收缩的趋势 要点诠释：在体积相等的各种形状的物体中，球形体积最小，故草叶上的露珠、小水银滴要收缩成球形 3浸润和不浸润 （1）实验：把一块玻璃分别浸入水和水银里再取出来，观察现象。 现象：从水银中取出的玻璃上没有附着水银，从水中取出的玻璃上沾有一层水，为什么会出现上述两种不同的现象呢？ （2）浸润和不浸润 浸润 一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上，这种现象叫做浸润 液体附着在固体表面上的现象叫做浸润 水会附着在玻璃上形成薄层，这种现象叫做浸润 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，这种现象叫做不浸润 液体不附着在固体表面上

16、的现象叫做不浸润 水银在玻璃板上成为球形，不附着在玻璃板上，这种现象叫做不浸润 要点诠释：同一种物体，对有些液体浸润，对有些液体不浸润；同一种液体，对一些固体是浸润的，对另一些固体是不浸润的例如：水能浸润玻璃，但不能浸润石蜡；水银不能浸润玻璃，但能浸润铅 （3）浸润与不浸润的分析 浸润与不浸润的现象是分子力作用的表现当液体与固体接触时。在接触处形成一个液体薄层，叫做附着层，附着层里的分子既受到固体分子的吸引，又受到液体内部分子的吸引，如果受到的固体分子的吸引比较弱，附着层里的分子就比液体内部稀疏，在附着层里就出现跟表面张力相似的收缩力，这时跟固体接触的液体表面有缩小的趋势，形成不浸润现象相反，

17、如果受到的固体分子的吸引相当强，附着层里的分子就比液体内部密，在附着层里就出现液体相互排斥的力，这时跟固体接触的液体表面有扩展的趋势，产生浸润现象 （4）内聚力、附着力 物体是由分子组成的同一种物质的分子之间的相互作用力，叫做内聚力；而不同物质的分子之间的相互作用力，叫做附着力在内聚力小于附着力的情况下，就会产生“浸润现象”；反之，则会出现“不浸润现象”雨衣不透水，正是由于水的内聚力大于水对雨衣的附着力的缘故 4毛细现象 （1）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）毛细现象的应用举例：植物的根输送水、下雨时砖墙渗水、农民铧锄土壤 （3）毛细现象产生的

18、原因毛细现象的产生与表面张力及浸润现象都有关系 如图所示，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；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 5液晶 （1）液晶 有些化合物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做液晶 人们通常把介于晶体和液体之间的中间态叫做液晶态，把处于液晶态的物质叫做液晶 物理学中把这种既具有像液体那样的流动性和连续性，又具有晶体那样的各向异性特点的流体，叫做液晶 要点诠释：组成晶体的物质微粒（分子、原子或离子）

19、依照一定的规律在空间有序排列，构成空间点阵，所以液晶表现为各向异性液体表现出分子排列无序性和流动性液晶呢（分子既保持排列有序性，又保持各向异性，还可以自由移动，位置无序，因此也保持了流动性 （2）液晶的特点 位置无序使它像液体，而排列有序使它像晶体，所以液晶是有晶体结构的液体 注意：液晶物质都具有较大的分子，分子形状通常是棒状分子、碟状分子、平板状分子 （3）液晶的用途 液晶可以用作显示元件，液晶在生物医学、电子工业、航空工业等方面都有重要应用 要点诠释：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了我们的生活在显示器中将扮演主要角色要

20、点三、知识网络 【典型例题】类型一、固体 例1下列物质哪些是晶体，哪些是非晶体？ A铁 B橡胶 C玻璃 D食盐 E云母 F塑料 【思路点拨】在了解晶体、非晶体性质的基础上作出判断【答案】A、D、E是晶体，B、C、F是非晶体【解析】在了解晶体、非晶体性质的基础上作出判断属于晶体的有：铁、食盐、云母，属于非晶体的有：橡胶、玻璃、塑料【总结升华】判断晶体与非晶体的依据是看它们有无确定的熔点，同时还要知道一些常见的晶体、非晶体，如所有的金属都是晶体，这一规律在判断时就很有用。举一反三:【变式1】下列说法中，正确的是（ ） A只要是具有各向异性的物体必定是晶体 B只要是不显示各向异性的物体必定是非晶体C

21、只要是具有确定的熔点的物体必定是晶体 D只要是不具有确定的熔点的物体必定是非晶体 【答案】A、C、D 【解析】多晶体和非晶体都具有各向同性，只有单晶体是各向异性，故B错，A对；晶体一定具有确定的熔点，而非晶体无确定的熔点。故C、D均正确 【变式2】（2015 江苏卷）对下列几种固体物质的认识，正确的有 （ ） A食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体 B烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体 C天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则 D石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同【答案】A、D 【解析】晶体有确

22、定的熔点，A正确；B中的实验是表明云母具有各向异性，是晶体。而蜂蜡是非晶体，B错误；天然石英是晶体，离子是按照一定的规则排列的，C错误；碳原子能够按照不同的规则在空间分布，成为石墨或金刚石，D正确。【总结升华】判断固体物质是晶体还是非晶体，要看其是否具有确定的熔点；区分单晶体与多晶体，要看其物理性质是各向异性还是各向同性。例2如图所示为食盐晶体的结构示意图，食盐晶体是由钠离子（图中）和氯离子（图中）组成的，这两种离子在空间中三个互相垂直的方向上，都是等距离地交错排列的已知食盐的摩尔质量是，食盐的密度是，阿伏加德罗常数为，试估算食盐晶体中两个最近的钠离子中心的距离 【答案】见解析【解析】食盐中有

23、个氯离子和个钠离子，离子总数为，因而摩尔体积与摩尔质量和物质密度的关系为：，所以一个离子所占的体积为： 。由图可知就是图中每四个离子所夹的立方体的体积，此立方体的边长而最近的两个钠离子中心的距离=41010 m。 【总结升华】食盐晶体是由氯离子与钠离子构成的，每一个离子都占据一个立方体空间，该立方体的边长就是一个钠离子和相邻的一个氯离子中心间的距离。举一反三:【变式1】晶体具有各向异性的特点是由于（ ） A晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同 B晶体在不同方向上物质微粒的排列情况相同 C晶体内部结构的无规则性 D晶体内部结构的有规则性 【答案】A、D 【解析】晶体的各向异性是因为晶体内部结构

24、的有规则性。使不同方向上的物质微粒的排列情况不同【总结升华】有些物质在不同条件下生成不同的晶体，那是因为组成它们的微粒能够按照不同的规则在空间分布。例如：金刚石和石墨都是由碳元素构成的，它们有不同的点阵结构。 【变式2】下列说法错误的是（ ） A晶体具有天然规则的几何形状，是因为物质微粒是规则排列的 B有的物质能够生成种类不同的几种晶体，因为它们的物质微粒能够形成不同的空间结构 C凡各向同性的物质一定是非晶体 D晶体的各向异性是由晶体的内部结构决定的 【答案】C 【解析】晶体的外形、物理性质都是由晶体的微观结构决定的，A、B、D正确各向同性的物质不一定是非晶体，多晶体也具有这样的性质，C错误

25、例3（2014 海陵区校级期中）在图甲、乙、丙三种固体薄片上涂蜡，由烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示 ，而甲、乙、丙三种固体在熔解过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示，以下说法正确的是() A甲、乙为非晶体，丙是晶体B甲、乙为晶体，丙是非晶体C甲、丙为非晶体，乙是晶体D甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体【答案】B、D【解析】由丁图知甲、丙为晶体，乙为非晶体，A、B、C错；甲、乙薄片上熔化的石蜡呈圆形，表示它的导热性是各向同性的；丙薄片上熔化的石蜡呈椭圆形，表示它的导热性是各向异性的，由于非晶体和多晶体都是各向同性的，所以甲为多晶体，而单晶体是各向异性的，所以丙是单晶体，

26、D正确；故选D。【总结升华】当晶体被研磨成粉末状后，外形失去其规则性，各向异性也难以显示。此时，可根据其是否有一定的熔化温度，作为判断晶体与非晶体的依据。举一反三:【变式】下列关于金刚石与石墨的说法正确的是（ ） A它们是同一种物质，只是内部微粒的排列不同 B它们的物理性质有很大的差异 C由于它们内部微粒排列规则不同，所以金刚石为晶体，石墨是非晶体 D金刚石是单晶体，石墨是多晶体 【答案】A、B 【解析】同一种物质微粒可能形成不同的晶体结构，从而生成种类不同的几种晶体，金刚石与石墨是它的一个特例 例4如图所示是两种不同物质的熔化曲线，根据曲线判断下列说法正确的是（ ） A是晶体 B是晶体 C是

27、非晶体 D是非晶体 【答案】A、D 【解析】晶体在熔化过程中不断吸热，但温度却保持不变（熔点对应的温度），而非晶体没有确定的熔点，不断加热，非晶体先变软，然后熔化，温度却不断上升，因此对应的是晶体，对应的是非晶体【总结升华】晶体的温度升高时，组成晶体的微粒运动加剧，当热运动达到足以破坏其空间排列的规律性时，晶体开始熔化，要破坏微粒空间排列的规律性就需要克服微粒的强大作用力做功，因为在晶体尚未全部熔化之前，吸收的热量全部用来破坏其空间排列的规律性，所以晶体熔化时有确定的熔点，虽然在熔化过程中不断地吸收热量，但温度并不升高，如果晶体全部熔化后仍吸收热量，温度将由熔点继续升高晶体熔化时温度保持不变，

28、分子的平均动能不变，晶体熔化过程中吸收的热量使分子间的距离增大，全部用来增加分子间的势能，因为物体的内能是所有分子动能和分子势能的总和，所以晶体熔化时内能增大举一反三: 【变式】关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是（ ） A具有各向同性的物体一定没有明显的熔点 B晶体熔化时，温度不变，则内能也不变 C通常的金属材料在各个方向上的物理性质都相同，所以这些金属都是非晶体 D晶体和非晶体体在适当条件下可相互转化 【答案】D 【解析】多晶体显示各向同性，但具有确定的熔点，A错；晶体熔化时，其温度虽然不变，但其体积和内部结构可能发生变化，则内能就可能发生变化，故B错；金属材料虽然显示各向同性，并不意味着

29、一定是非晶体，可能是多晶体，故C错；D对类型二、液体 例5以下关于液体的说法正确的是（ ） A非晶体的结构跟液体非常类似，可以看成是粘滞性极大的液体 B液体的物理性质一般表现为各向同性 C液体的密度总是小于固体的密度 D所有的金属在常温下都是固体 【思路点拨】由液体的微观结构及汞的特性可得。【答案】A、B 【解析】 由液体的微观结构知A、B正确；有些液体的密度大于固体的密度，例如汞的密度就大于铁、铜等固体的密度，故C错；金属汞在常温下就是液体，故D错 【总结升华】此类问题关键是必须对液体、固体分子的微观结构准确地理解从而作出正确地选择例6玻璃烧杯中盛有少许水银，在太空轨道上运行的宇宙飞船内，水

30、银在烧杯中呈怎样的形状（如图所示）？（ ） 【答案】D 【解析】因为水银不浸润玻璃，所以在完全失重的情况下，水银的形状只由表面张力决定因为在表面张力作用下水银的表面要收缩至最小，所以最终水银成球形 【总结升华】体积一定的，球的表面积最小，同时还应明确宇宙飞船内完全失重，且水银不浸润玻璃，这两点是解题的关键举一反三: 【变式】关于浸润与不浸润现象，下面的几种说法中正确的是（ ） A水是浸润液体 B水银是不浸润液体 C同一种液体对不同的固体，可能是浸润的，也可能是不浸润的 D只有浸润液体在细管中才会产生毛细现象【答案】C 【解析】浸润或不浸润，是指一种液体对某一种固体来说的孤立地说某种液体浸润或不浸润都没有意义同一种液体对不同的固体，可能浸润，也可能不浸润，例如水对玻璃浸润，而对荷叶就不浸润浸润液体在细管中上升，不浸润液体在细管中下降，都属于毛细现象只有选项C