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第二章 气体、固体和液体
第4节 固体
【核心素养目标】
物理观念
知道晶体和非晶体的特点及区分方法.
科学思维
知道单晶体和多晶体的区别.
科学探究
了解晶体的微观结构．探究因晶体不同的微观结构而呈现的不同物理性质
科学态度与责任
通过固体知识应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。
知识点一 晶体和非晶体
【情境导入】
(1)如图甲所示是日常生活中常见的几种晶体，图乙是生活中常见的几种非晶体，请在图片基础上思考以下问题：
①晶体与非晶体在外观上有什么不同？
②没有规则几何外形的固体一定是非晶体吗？
(2)在玻璃片和云母片上分别涂上一层很薄的石蜡，然后用烧热的钢针去接触玻璃片及云母片的另一面，石蜡熔化，如图所示，那么你看到的现象及得出的结论是什么？
【知识梳理】
1．固体可以分为 和 两类．晶体又可以分为 晶体与 晶体．
2．石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、味精等是 ，玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是 ．
3．非晶体
(1) (填“有”或“没有”)规则的外形．
(2)物理性质：a. (填“有”或“没有”)确定的熔化温度；
b．导电、导热、光学等物理性质表现为各向 (填“异性”或“同性”)．
4．晶体
(1)单晶体：① (填“有”或“没有”)天然的规则的几何形状
②a. (填“有”或“没有”)确定的 ；
b．导电、导热、光学等某些物理性质表现为各向 (填“异性”或“同性”)．
(2)多晶体：① (填“有”或“没有”)规则的几何形状
②a. (填“有”或“没有”)确定的熔点；
b．导电、导热、光学等物理性质表现为各向 (填“异性”或“同性”)
【重难诠释】
1．单晶体、多晶体及非晶体的异同比较
分类
微观结构
宏观表现
外形
物理性质
晶体
单晶体
组成晶体的物质微粒(原子、分子、离子)在空间按一定规则排列——空间点阵
有天然、规则的几何形状
各向异性
有确定的熔点
多晶体
由无数的晶体微粒(小晶粒)无规则排列组成
没有天然、规则的几何形状
各向同性
非晶体
内部物质微粒是无规则排列的
没有确定的熔化温度
2.对单晶体的各向异性的理解
(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．
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都能在各种物理性质上表现出各向异性，举例如下：
①云母晶体在导热性能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能上表现出显著的各向异性——沿不同方向电阻率不同．
③立方体形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．
【典例精析】
例1．随着科技的发展国家对晶体材料的研究越来越深入，尤其是对稀土晶体的研究，已经走在世界的前列．关于晶体和非晶体，下列说法正确的是( )
A．晶体都有规则的几何外形，非晶体则没有规则的几何外形
B．同种物质不可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现
C．多晶体是由单晶体组合而成的，但单晶体表现为各向异性，多晶体表现为各向同性
D．石墨和金刚石都是晶体，但石墨是单晶体，金刚石是多晶体
【规律方法】
判断晶体与非晶体、单晶体与多晶体的方法
1．区分晶体与非晶体的方法：看其有无确定的熔点，晶体具有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔化温度．仅从各向同性或者几何形状不能判断某一固体是晶体还是非晶体．
2．区分单晶体和多晶体的方法：看其是否具有各向异性，单晶体某些物理性质表现出各向异性，而多晶体表现出各向同性．
知识点二 晶体的微观结构
【情境导入】
(1)单晶体具有规则的几何外形，物理性质方面表现为各向异性，而非晶体没有规则的几何外形，并且物理性质方面表现为各向同性．产生这些不同的根本原因是什么呢？
(2)金刚石和石墨都是由碳原子构成的，但它们在硬度上差别很大，这说明什么问题？
【知识梳理】
1．在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是按照一定的 排列的，具有空间上的 ．
2．有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体．那是因为组成它们的微粒能够按照 在空间分布，例如碳原子按不同的空间分布排列可形成 和 ．
3．同一种物质也可能以 和 两种不同的形态出现．有些非晶体在一定条件下也可以转化为 ．
【重难诠释】
对晶体的微观解释
(1)对单晶体各向异性的解释
如图为在一个平面上单晶体物质微粒的排列情况．在沿不同方向所画的等长线段AB、AC、AD上物质微粒的数目不同．线段AB上物质微粒较多，线段AD上较少，线段AC上更少．因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起单晶体在不同方向上物理性质的不同．
(2)对晶体具有确定熔点的解释
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．
【典例精析】
例2． (多选)2010年的诺贝尔物理学奖授予了安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究．他们通过透明胶带对石墨进行反复地粘贴与撕开使得石墨片的厚度逐渐减小，最终寻找到了厚度只有0.34 nm的石墨烯，是碳的二维结构．如图所示为石墨、石墨烯的微观结构，根据以上信息和已学知识判断，下列说法正确的是( )
A．石墨是晶体，石墨烯是非晶体
B．石墨是单质，石墨烯是化合物
C．石墨、石墨烯与金刚石都是晶体
D．他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的
针对训练
一、单选题
1．如图所示，方解石形成的双折射现象实验的照片，下列关于方解石的说法正确的是（ ）
A．是非晶体 B．具有固定的熔点
C．所有的物理性质都是各向异性 D．是由许多单晶体杂乱无章排列组成的
2．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、丙三种固体在熔化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
3．下列说法中正确的是（ ）
A．一定质量的晶体在熔化过程中，其温度不变，内能保持不变
B．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
C．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，说明蜂蜡是单晶体
D．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
4．关于热平衡，晶体和非晶体下列说法中，不正确的是（ ）
A．系统甲与系统乙达到热平衡就是它们的温度达到相同的数值
B．标准状况下冰水混合物与0℃的水未达到热平衡
C．单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点
D．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
5．如果某个固体在不同方向上的物理性质是相同的，那么（ ）
A．它一定是晶体 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
6．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．所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点
7．晶体在熔解过程中吸收的热量主要用于 ( )
A．破坏晶体结构，增加分子势能
B．破坏晶体结构，增加分子动能
C．破坏晶体结构，同时增加分子势能和增加分子动能
D．破坏晶体结构，既不增加分子势能也不增加分子动能
8．关于石墨与金刚石的区别，下列说法中正确的是( )
A．它们是由不同物质微粒组成的不同晶体
B．它们是由同种物质微粒组成的晶体，但空间点阵不同
C．金刚石是晶体，石墨是非晶体
D．金刚石是单一物质微粒组成的晶体，石墨是掺有杂质微粒组成的晶体
二、多选题
9．下图所示是a、b两种不同物质的熔化曲线，下列说法正确的是（ ）
A．a是晶体
B．b是晶体
C．a是非晶体
D．b是非晶体
10．大烧杯中装有冰水混合物，在冰水混合物中悬挂—个小试管，试管内装有冰，给大烧杯加热时，以下现象不正确的是( )
A．烧杯内的冰和试管内的冰同时熔化
B．试管内的冰先熔化
C．在烧杯内的冰熔化完以前，试管内的冰不会熔化
D．试管内的冰始终不会熔化
E．在烧杯内的冰熔化完后，试管内的冰开始熔化
11．如图，在甲、乙两个固体薄片上涂上一层很薄的石蜡，然后用烧热的针尖接触薄片，接触点周围的石蜡被熔化，甲片熔化了的石蜡呈椭圆形，乙片熔化了的石蜡呈圆形，则( )
A．甲片一定是晶体
B．乙片一定是非晶体
C．甲片不一定是晶体
D．乙片不一定是非晶体
12．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
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