2017年高中物理第二章固體、液體和氣體第一講晶體和非晶體第二講晶體的微觀結(jié)構(gòu)第三講

1、 第一講晶體和非晶體 第二講晶體的微觀結(jié)構(gòu) 第三講固體新材料 目標(biāo)定位1.知道晶體和非晶體外形和物理性質(zhì)上的區(qū)別 2 知道晶體可分為單晶體和多 晶體 3 了解晶體的微觀結(jié)構(gòu) 4 了解固體新材料在生活、生產(chǎn)、科學(xué)研究等方面的應(yīng)用 產(chǎn)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)全 梳理-識記點(diǎn)撥 _ 一、 晶體和非晶體 1. 固體可以分為晶體和非晶體兩類 . 晶體又可以分為單晶體與多晶體 . 2. 石英、云母、明磯、食鹽、硫酸銅、蔗糖、味精等是晶體，燮璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡 膠等是非晶體 3. 單晶體有確定的幾何形狀，非晶體沒有確定的幾何形狀 4. 晶體有確定的熔點(diǎn)， 非晶體沒有確定的熔點(diǎn); 晶體的某些物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性， 非

2、晶 體沿各個方向的物理性質(zhì)都是一樣的，表現(xiàn)為各向同性；多晶體是各向同性的 . 二、 晶體的微觀結(jié)構(gòu) 1. 晶體的微觀結(jié)構(gòu)假說的內(nèi)容：晶體內(nèi)部的微粒是有規(guī)則地排列著的 2. 假說提出的依據(jù)：晶體外形的規(guī)則性和物理性質(zhì)的各向異性 . 3. 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：人們利用 X 射線和電子顯微鏡對晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究后證實(shí)了晶體的內(nèi)部 粒子有規(guī)則排列的假說是正確的 . 4. 微觀結(jié)構(gòu)理論的內(nèi)容： (1) 組成晶體的物質(zhì)微粒(原子、分子或離子)按一定的規(guī)律在空間整齊排列 . 晶體內(nèi)部各微粒之間存在著很強(qiáng)的相互作用力，微粒只能在各自的平衡位置附近做微小 振動. 戸課堂講義 臺理解-深化探究 _ 一、正確理解晶體與非

3、晶體的區(qū)別 1. 區(qū)別 分類 宏觀外形 物理性質(zhì) 2 非晶體 沒有確定的形狀 沒有固定的熔點(diǎn)； 導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性 晶 體 單 晶 體 有天然規(guī)則的形狀 有確定的熔點(diǎn)； 導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性 多 晶 體 沒有確定的形狀 有確定的熔點(diǎn)； 導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性 2. 區(qū)別晶體和非晶體關(guān)鍵看有無固定的熔點(diǎn)， 單晶體與多晶體的區(qū)別關(guān)鍵看有無規(guī)則的幾何 外形及是否有各向、異性 【例 1 下列關(guān)于晶體和非晶體的說法中正確的是 （ ） 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. 大粒鹽磨成細(xì)鹽，就變成了非晶

4、體 D. 所有的晶體都有確定的熔點(diǎn)，而非晶體沒有確定的熔點(diǎn) 答案 D 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；大粒鹽磨成細(xì)鹽，而細(xì)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(diǎn)， 而非晶體無確定的熔點(diǎn)，故 D 對 針對訓(xùn)練某一固體具有一定的熔點(diǎn)，那么它 （ ） A. 一定是晶體 B. 一定是非晶體 C.是多晶體 D.不一定是非晶體 答案 A 解析 無論是單晶體還是多晶體都有一定的熔點(diǎn) 【例 2】如圖 1 所示，曲線 M N分別表示晶體和非晶體在

5、一定壓強(qiáng)下的熔化過程 圖中橫軸 表示時間t，縱軸表示溫度 T.從圖中可以確定的是（ ） 圖 1 3 A. 晶體和非晶體均存在固定的熔點(diǎn) To B. 曲線M的be段表示固液共存狀態(tài) C. 曲線M的ab段、曲線N的ef段均表示固態(tài) D. 曲線M的ed段、曲線N的fg段均表示液態(tài) 答案 B 解析 只有晶體存在固定的熔點(diǎn) T),曲線M的be段表示固液共存狀態(tài)， 曲線M的ab段表示 固態(tài)，曲線N的ef段不表示固態(tài)，曲線N的fg段不表示液態(tài)，選項(xiàng) B 正確，A、C、D 錯誤. 二、對晶體和非晶體的微觀解釋 1. 對單晶體各向異性的解釋 圖 2 如圖 2 所示，這是在一個平面上單晶體物質(zhì)微粒的排列情況 .從

6、圖上可以看出，在沿不同方 向所畫的等長直線 AB AC AD上物質(zhì)微粒的數(shù)目不同直線AB上物質(zhì)微粒較多，直線 AD 上較少，直線AC上更少正因?yàn)樵诓煌较蛏衔镔|(zhì)微粒的排列情況不同， 才引起單晶體在不 同方向上物理性質(zhì)的不同 2. 對晶體具有一定熔點(diǎn)的解釋 給晶體加熱到一定溫度時，一部分微粒有足夠的動能克服微粒間的作用力，離開平衡位置， 使規(guī)則的排列被破壞， 晶體開始熔解，熔解時晶體吸收的熱量全部用來破壞規(guī)則的排列， 溫 度不發(fā)生變化. 3. 對多晶體特征的微觀解釋 晶粒在多晶體里雜亂無章地排列著，所以多晶體沒有規(guī)則的幾何形狀，也不顯示各向異性 . 它在不同方向的物理性質(zhì)是相同的，即各向同性 .

7、多晶體和非晶體的主要區(qū)別是多晶體有確 定的熔點(diǎn)，而非晶體沒有. 4. 對非晶體特征的微觀解釋 在非晶體內(nèi)部，物質(zhì)微粒的排列是雜亂無章的，從統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)來看，在微粒非常多的情況下， 沿不同方向的等長直線上， 微粒的個數(shù)大致相等， 也就是說，非晶體在不同方向上的微粒排 列及物質(zhì)結(jié)構(gòu)情況基本相同，所以非晶體在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性 6.對同素異構(gòu)體的解釋 這是由于它們的物質(zhì)微粒能夠形成不同的晶體結(jié)構(gòu)， 例如碳原子按不同的結(jié)構(gòu)排列可形成石 墨和金剛石，二者在物理性質(zhì)上有很大不同 .白磷和紅磷的化學(xué)成分相同，但白磷具有立方 體結(jié)構(gòu)，而紅磷具有與石墨一樣的層狀結(jié)構(gòu) 【例 3】2010 年諾貝爾物理學(xué)獎授予

8、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4 方面的卓越研究.他們通過透明膠帶對石墨進(jìn)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 0.34nm 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(xué)知識判斷，下列說法中正確的是 ( ) 石闍的微現(xiàn)結(jié)拘 石盟烯的微觀結(jié)構(gòu) 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(xué)家是通

9、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. 三、固體新材料 1. 新材料的基本特征 (1) 新材料有優(yōu)異的性能和廣闊的應(yīng)用前景 (2) 新材料的發(fā)展與新工藝、新技術(shù)密切相關(guān)； (3) 新材料往往具有特殊性能，如超高強(qiáng)度、超高硬度、超塑性； (4) 新材料的研發(fā)和應(yīng)用推動了人類文明和社會的進(jìn)步 2. 新材料的未來 (1) 新材料科學(xué)正向著研究各種復(fù)合材料(例如復(fù)合金屬材料、復(fù)合陶瓷材料、復(fù)合高分子材 料)、研究并開發(fā)納米材料、開發(fā)同時具有感知外界環(huán)境或參數(shù)變化和驅(qū)動功能的機(jī)敏材料、 研究開發(fā)生物醫(yī)學(xué)材料等方向發(fā)展 (2) 新材料的制備工藝、檢測儀器和計(jì)算機(jī)應(yīng)用也是今后新

10、材料科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要內(nèi)容 【例 4】下列說法正確的是( ) A. 新材料特殊的性能，它不僅包括特殊的物理性能，也包括一些特殊的化學(xué)性能 B. 制作集成電路時，盡管對硅單晶片的完整性有很高的要求， 但是可以允許單晶片內(nèi)原子的 規(guī)則排列出現(xiàn)微小的缺陷 一 10 C. 納米是長度單位，1nm= 10 m D. 金屬薄膜可以配合讀寫磁頭設(shè)計(jì)的改進(jìn)，增大磁記錄的密度 5 答案 D 解析 新材料的特殊性能是指物理性能， A 錯；制作集成電路的硅單晶片是不允許硅單晶片 內(nèi)原子的規(guī)則排列出現(xiàn)微小的缺陷的， B 錯；1nm= 10一9m C 錯；由于金屬薄膜的晶粒尺寸 小、晶粒各向異性大，晶粒間的相互交換作用

11、弱， 是可以配合讀寫磁頭的改進(jìn)增大磁記錄的 密度的，D 正確. 戸對點(diǎn)練習(xí)疊 鞏固應(yīng)用反憒 _ 晶體與非晶體 1. 關(guān)于晶體和非晶體，下列說法正確的是 （ ） A可以根據(jù)各向異性或各向同性來鑒別晶體和非晶體 B. 一塊均勻薄片，沿各個方向?qū)λ┘永Γl(fā)現(xiàn)其強(qiáng)度一樣，則此薄片一定是非晶體 C一個固體球，如果沿其各條直徑方向的導(dǎo)電性不同，則該球體一定是單晶體 D塊晶體，若其各個方向的導(dǎo)熱性相同，則這塊晶體一定是多晶體 答案 CD 解析 判定固體是否為晶體的標(biāo)準(zhǔn)是看是否有固定的熔點(diǎn) 多晶體和非晶體都具有各向同性 和天然無規(guī)則的幾何外形，單晶體具有各向異性和天然規(guī)則的幾何外形 2. 下列固體中全部屬

12、于晶體的是 （ ） A.石英、 云母、 明磯、 食鹽、雪花、銅 B.石英、 玻璃、 云母、 銅 C.食鹽、 雪花、 云母、 硫酸銅、松香 D.蜂蠟、 松香、 橡膠、 瀝青 答案 A 晶體和非晶體的微觀解釋 3. 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(diǎn)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(yùn)動著 C. 晶體內(nèi)部的微粒是靜止的，而非晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒是不停地運(yùn)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(diǎn)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

13、是晶體 還是非晶體，組成物質(zhì)的微粒永遠(yuǎn)在做熱運(yùn)動， 所以 C 是錯誤的；非晶體提不到什么層面的 問題，即使是晶體，各個層面的微粒數(shù)也不見得相等，所以 D 也是錯誤的.故正確答案為 B. 4. 某球形固體物質(zhì)，其各向?qū)嵝阅芟嗤?，則該物體 （ ） 6 A. 一定是非晶體 B. 可能具有確定的熔點(diǎn) C. 一定是單晶體，因?yàn)樗幸?guī)則的幾何外形 D定不是單晶體，因?yàn)樗哂懈飨蛲缘奈锢硇再|(zhì) 答案 B 解析 導(dǎo)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(xiàng)不正確；多 晶體具有確定的熔點(diǎn)，因此 B 選項(xiàng)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

14、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(dāng)然這只能是“后天”人為加工的， 因此 C 選項(xiàng)錯誤；單晶體也不一定各個物理特性 都有各向異性，故 D 錯. 琴題組訓(xùn)1練產(chǎn) 解疑糾偏檢測 _ （時間：60 分鐘） 題組一晶體和非晶體 1. 下列說法中正確的是（ ） A. 玻璃是晶體 B.食鹽是非晶體 C云母是晶體 D.石英是非晶體 答案 C 解析 玻璃是非晶體，食鹽、云母、石英都是晶體，故選項(xiàng) C 正確. 2. 云母薄片和玻璃片分別涂一層很薄的石蠟， 然后用燒熱的鋼針去接觸云母薄片及玻璃片的 反面，石蠟熔化，如圖 1 所示，那么（ ） 聞 (b) 圖 1 A. 熔化的石蠟呈圓形的是玻

15、璃片 B. 熔化的石蠟呈圓形的是云母片 C. 實(shí)驗(yàn)說明玻璃片有各向同性，可能是非晶體 D. 實(shí)驗(yàn)說明云母有各向同性，是晶體 答案 AC 解析單晶體在導(dǎo)熱這一物理性質(zhì)上具有各向異性，而非晶體則是各向同性 3. 下列哪些現(xiàn)象能說明晶體與非晶體的區(qū)別 （ ） 7 A. 食鹽是正方體，而蜂蠟無規(guī)則形狀 B. 石墨可導(dǎo)電，瀝青不能導(dǎo)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8 答案 AC 解析 晶體有天然規(guī)則的幾何外形，具有一定的熔點(diǎn)，而非晶體則沒有，故 4. 下列說法正確的是（ ） A. 黃金可以切割加工成各種形狀，所以是非晶體 B同一種物質(zhì)只能形成一

16、種晶體 C. 單晶體的所有物理性質(zhì)都是各向異性的 D. 玻璃沒有確定的熔點(diǎn)，也沒有天然規(guī)則的幾何形狀 答案 D 解析 常見的金屬都是多晶體， 因而黃金也是多晶體， 只是因?yàn)槎嗑w內(nèi)部小晶粒的排列雜 亂無章，才使黃金沒有規(guī)則的幾何形狀， 故 A 錯；同一種物質(zhì)可以形成多種晶體， 如碳可以 形成金剛石和石墨兩種晶體， 故 B 錯；單晶體只在某些物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性， 并不是 所有物理性質(zhì)都表現(xiàn)出各向異性， 故 C 錯；玻璃是非晶體，因而沒有確定的熔點(diǎn)和規(guī)則的幾 何形狀，D 對. 5. 如圖 2a、b 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 （ ） A. a 是晶體 B.b

17、是晶體 C.a 是非晶體 D.b 是非晶體 答案 AD 解析晶體在熔化過程中不斷吸熱，但溫度卻保持不變（熔點(diǎn)對應(yīng)的溫度），而非晶體沒有確 定的熔點(diǎn)，加熱過程，非晶體先變軟，然后熔化，溫度卻不斷上升，因此 a 對應(yīng)的是晶體， b 對應(yīng)的是非晶體. 6. 如圖 3 所示，ABCD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（ ） A、C 正確. 9 A. 圓板是非晶體10 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 題組二

18、晶體和非晶體的微觀結(jié)構(gòu) 7. 關(guān)于晶體和非晶體，下列說法正確的是 ( ) A. 人造晶體在現(xiàn)代技術(shù)中應(yīng)用廣泛，但沒有固定的熔點(diǎn) B. 晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒按一定規(guī)則排列且不停振動， 非晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒在不停地運(yùn)動著 C. 晶體內(nèi)部的微粒是靜止的，而非晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒卻在不停地運(yùn)動著 D. 晶體管的制造材料是晶體 答案 BD 解析 有確定熔點(diǎn)是晶體的屬性， A 錯誤；組成物質(zhì)的微粒永遠(yuǎn)在做熱運(yùn)動，不管是晶體還 是非晶體，B 正確，C 錯誤；晶體管是由晶體材料制成的， D 正確 8. 有關(guān)晶體的微觀結(jié)構(gòu)，下列說法中正確的有 ( ) A. 同種元素的原子按不同結(jié)構(gòu)排列有相同的物理性質(zhì) B. 同種元

19、素的原子按不同結(jié)構(gòu)排列有不同的物理性質(zhì) C. 同種元素形成晶體只能有一種排列規(guī)律 D. 同種元素形成晶體可能有不同的排列規(guī)律 答案 BD 解析 同種元素的原子可以按不同結(jié)構(gòu)排列，形成不同的物質(zhì)，不同物質(zhì)的物理性質(zhì)不同， 如同是由碳元素組成的石墨和金剛石的物質(zhì)密度、 機(jī)械強(qiáng)度、 導(dǎo)熱性、 導(dǎo)電性和光學(xué)性質(zhì)等 都有很大差別，所以 B D 正確，A、C 錯誤 9. 下列說法錯誤的是( ) A. 晶體具有天然規(guī)則的幾何形狀，是因?yàn)槲镔|(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，因?yàn)樗鼈兊奈镔|(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

20、結(jié)構(gòu)決定的 答案 C 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，多晶體也具有這樣的性質(zhì)， C 錯誤 10. 下列關(guān)于探索晶體結(jié)構(gòu)的幾個結(jié)論中正確的是 ( ) A. 1912 年，德國物理學(xué)家勞埃用 X 射線來探測固體內(nèi)部的原子排列，才證實(shí)了晶體內(nèi)部的 物質(zhì)微粒的確是按一定的規(guī)律整齊地排列起來的 B. 組成晶體的物質(zhì)微粒，沒有一定的規(guī)則在空間雜亂無章地排列著， 并且晶體的微觀結(jié)構(gòu)沒(1) 11 有周期性特點(diǎn) C. 晶體內(nèi)部各微粒之間還存在著很強(qiáng)的相互作用力，這些作用力就像可以伸縮的彈簧一樣， 將微粒約束在一定的平衡位置上 D. 熱運(yùn)動時，晶體內(nèi)部的微?？梢韵駳怏w分子那樣在任意空間里做劇烈運(yùn)動 答案 AC 解析 勞埃在 1912 年用 X 射線證實(shí)了晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的規(guī)律性 .而晶體內(nèi)部微粒都只能在各自 的平衡位置附近振動，是因?yàn)槲⒘ｉg存在著相互作用力的結(jié)果 題