新教材同步系列2024春高中物理第二章氣體液體和固體第五節(jié)晶體第六節(jié)新材料課件粵教版選擇性必修第三冊(cè)

第二章氣體、液體和固體第五節(jié)晶體第六節(jié)新材料學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)法與考法1．知道晶體和非晶體、單晶體和多晶體的異同點(diǎn)(重點(diǎn))2．掌握晶體和非晶體在外形上和物理性質(zhì)上的區(qū)別(重點(diǎn))3．知道各向異性和各向同性的物理現(xiàn)象和性質(zhì)(重點(diǎn))4．學(xué)會(huì)用單晶體的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來解釋單晶體外形的規(guī)則性和物理性質(zhì)的各向異性，理解液晶的微觀結(jié)構(gòu)(難點(diǎn))學(xué)法：①通過閱讀，能說出晶體和非晶體的特點(diǎn)及區(qū)分方法．②通過討論，能說出單晶體與多晶體的區(qū)別和聯(lián)系．③通過老師講解，了解晶體的微觀結(jié)構(gòu)，知道晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系考法：①考查單晶體、多晶體和非晶體的特點(diǎn)及它們之間的區(qū)別．②考查對(duì)晶體微觀結(jié)構(gòu)的理解．③考查液晶的特點(diǎn)與實(shí)際應(yīng)用知識(shí)導(dǎo)圖課前·

自主預(yù)習(xí)1．固體分類固體可以分為________和__________兩類．石英、云母、明礬、食鹽、味精、蔗糖等是_______，玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠等是________.2．晶體單晶體具有__________的幾何形狀，多晶體和非晶體沒有________的幾何形狀，晶體_________的熔點(diǎn)，非晶體________________．晶體和非晶體晶體非晶體晶體非晶體確定確定有確定沒有確定的熔點(diǎn)3．晶體特點(diǎn)有些晶體沿不同方向的導(dǎo)熱或?qū)щ娦阅懿煌行┚w沿不同方向的光學(xué)性質(zhì)不同，這類現(xiàn)象稱為___________．非晶體沿各個(gè)方向的物理性質(zhì)都是一樣的，這叫作__________.由于多晶體是許多________雜亂無章地組合而成的，所以多晶體是_________的．各向異性各向同性單晶體各向同性可以根據(jù)各向異性或各向同性來鑒別單晶體和多晶體嗎？【答案】不能，單晶體具有各向異性，并不是說每一種單晶體都能在各種物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性．微思考(多選)關(guān)于晶體和非晶體，下列說法正確的是 (

)A．有規(guī)則的幾何外形的固體一定是晶體B．只有單晶體才有天然規(guī)則的幾何外形C．晶體在物理性質(zhì)上一定是各向異性的D．晶體熔化時(shí)具有確定的熔點(diǎn)【答案】BD【解析】單晶體有規(guī)則的幾何外形，多晶體與非晶體都沒有規(guī)則的幾何外形，如果固體有規(guī)則的幾何外形但不是天然的，而是人為加工的，則其不一定是晶體，A錯(cuò)誤，B正確；單晶體只在某些物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向異性，并非所有的物理性質(zhì)都表現(xiàn)為各向異性，多晶體在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性，C錯(cuò)誤；晶體有確定的熔點(diǎn)，D正確．1．規(guī)則性單晶體的原子(分子、離子)都是按照各自的規(guī)則排列，具有____________的周期性．2．變化或轉(zhuǎn)化在不同條件下，同種物質(zhì)的微粒按照____________在空間排列，可以生成不同的晶體，例如石墨和金剛石．有些晶體__________________可以轉(zhuǎn)化為非晶體，例如天然水晶熔化后再凝固成石英玻璃．晶體的微觀結(jié)構(gòu)、液晶空間上不同規(guī)則在一定條件下3．液晶(1)液晶：像液體一樣具有流動(dòng)性，而其光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似，具有__________的物質(zhì)叫液晶．這是介于液態(tài)和固態(tài)間的一種中間態(tài)．(2)出現(xiàn)液晶態(tài)的條件：液晶是一種特殊物質(zhì)，有些物質(zhì)在特定的________范圍之內(nèi)具有液晶態(tài)，另一些物質(zhì)，在適當(dāng)?shù)娜軇┲腥芙鈺r(shí)，在一定________范圍內(nèi)具有液晶態(tài)．(3)液晶的微觀結(jié)構(gòu)：通常________分子、________分子和________分子的物質(zhì)容易具有液晶態(tài)．(4)應(yīng)用：除用作__________外，在生物醫(yī)學(xué)、電子工業(yè)、航空工業(yè)等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用．各向異性溫度濃度棒狀碟狀平板狀顯示器組成石墨和金剛石的物質(zhì)微粒是按不同的規(guī)則排列的嗎？【答案】是的，同一種物質(zhì)微?？赡苄纬刹煌木w結(jié)構(gòu)，從而生成種類不同的幾種晶體，金剛石與石墨是它的一個(gè)特例．微思考關(guān)于石墨和金剛石的區(qū)別，下列說法正確的是 (

)A．石墨和金剛石是同種物質(zhì)微粒組成的空間結(jié)構(gòu)相同的晶體B．金剛石晶體結(jié)構(gòu)緊密，所以質(zhì)地堅(jiān)硬；石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，所以質(zhì)地松軟C．石墨與金剛石是不同的物質(zhì)微粒組成的不同晶體D．石墨導(dǎo)電、金剛石不導(dǎo)電是由于組成它們的化學(xué)元素不同【答案】B【解析】由化學(xué)知識(shí)知道，石墨和金剛石是碳的同素異形體，其化學(xué)性質(zhì)相同．它們的分子的空間結(jié)構(gòu)不同，石墨中的碳原子排列為層狀結(jié)構(gòu)，層與層間距離很大，所以其質(zhì)地松軟；金剛石中的碳原子排列緊密，相互間作用力很強(qiáng)，所以其質(zhì)地堅(jiān)硬．顯然A、C、D錯(cuò)誤，B正確．1．半導(dǎo)體材料：半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能可通過________來控制．2．納米材料：納米材料是指三維空間中至少有一維處于________尺度范圍或由它們作為重要單元構(gòu)成的材料．3．超材料：典型的超材料包括____________、____________、_____________等．新材料摻雜納米左手材料光子晶體超磁性材料課堂·

重難探究1．晶體與非晶體的區(qū)別探究晶體和非晶體固體分類宏觀外形物理性質(zhì)非晶體沒有確定的幾何形狀①?zèng)]有確定的熔點(diǎn)②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①有確定的熔點(diǎn)②導(dǎo)熱、導(dǎo)電、光學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性多晶體一個(gè)個(gè)小晶體粒粘在一起，沒有確定的幾何形狀①有確定的熔點(diǎn)②導(dǎo)熱、導(dǎo)電、光學(xué)等性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性2．正確理解單晶體的各向異性(1)在物理性質(zhì)上，單晶體具有各向異性，而非晶體則是各向同性的．①單晶體的各向異性是指單晶體在不同方向上的物理性質(zhì)不同，也就是沿不同方向去測(cè)試單晶體的物理性質(zhì)時(shí)，測(cè)試結(jié)果不同．②通常所說的物理性質(zhì)包括彈性、硬度、導(dǎo)熱性能、導(dǎo)電性能、磁性等．(2)單晶體具有各向異性，并不是說每一種單晶體都能在各種物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性，舉例如下：①云母、石膏晶體在導(dǎo)熱性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向傳熱的快慢不同．②方鉛礦石晶體在導(dǎo)電性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向電阻率不同．③立方體形的銅晶體在彈性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向的彈性不同．④方解石晶體在光的折射上表現(xiàn)出各向異性——沿不同方向的折射率不同．例1如圖所示，方解石形成的雙折射現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)的照片，下列關(guān)于方解石的說法正確的是 (

)A．是非晶體B．具有固定的熔點(diǎn)C．所有的物理性質(zhì)都是各向異性D．是由許多單晶體雜亂無章排列組成的【答案】B【解析】光在晶體中的雙折射現(xiàn)象就是光學(xué)各向異性的表現(xiàn)，所以圖中方解石的雙折射現(xiàn)象說明方解石是晶體，具有固定的熔點(diǎn)，A錯(cuò)誤，B正確；單晶體具有規(guī)則的幾何形狀、各向異性和一定的熔點(diǎn)等性質(zhì)；而多晶體是由許多小的晶體雜亂無章地排列在一起組成的，使得多晶體不再具有規(guī)則的幾何外形，而且也看不出各向異性的特點(diǎn)，C、D錯(cuò)誤．變式1在圖甲、乙、丙三種固體薄片上涂蠟，由燒熱的針接觸蠟上的一點(diǎn)，蠟熔化的范圍如圖甲、乙、丙所示，而甲、乙、丙三種固體在熔化過程中溫度隨加熱時(shí)間變化的關(guān)系如圖丁所示，以下說法正確的是 (

)A．甲、乙為非晶體，丙是晶體B．甲、乙為晶體，丙是非晶體C．甲、丙為非晶體，乙是晶體D．甲為多晶體，乙為非晶體，丙為單晶體【答案】D【解析】由圖甲、乙、丙可知：甲、乙各向同性，丙各向異性；由圖丁可知：甲、丙有固定熔點(diǎn)，乙無固定熔點(diǎn)，所以甲、丙為晶體，乙為非晶體，其中甲為多晶體，丙為單晶體，故D正確．判斷晶體與非晶體、單晶體與多晶體1．區(qū)分晶體與非晶體的方法：看其有無確定的熔點(diǎn)，晶體具有確定的熔點(diǎn)，而非晶體沒有確定的熔點(diǎn)，僅從各向同性或者幾何形狀不能判斷某一固體是晶體還是非晶體．2．區(qū)分單晶體和多晶體的方法：看其是否具有各向異性，單晶體表現(xiàn)出各向異性，而多晶體表現(xiàn)出各向同性．1．對(duì)單晶體各向異性的解釋如圖所示，這是在一個(gè)平面上單晶體物質(zhì)微粒的排列情況．從圖上可以看出，在沿不同方向所畫的等長(zhǎng)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．探究晶體的微觀結(jié)構(gòu)2．對(duì)晶體具有一定熔點(diǎn)的解釋給晶體加熱到一定溫度時(shí)，一部分微粒有足夠的動(dòng)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(shí)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(duì)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．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(duì)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(zhǎng)直線上，微粒的個(gè)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．5．同種物質(zhì)也可能以晶體和非晶體兩種不同形態(tài)出現(xiàn)，晶體和非晶體可在一定條件下相互轉(zhuǎn)化．例2

(2023年上海名校期中)下列現(xiàn)象不能判斷該材料為晶體的是

(

)A．這種材料沿不同方向的熱脹冷縮的性質(zhì)不同B．這種材料沿不同方向的熱傳導(dǎo)快慢不同C．這種材料沿不同方向的導(dǎo)電性能不同D．這種材料沿不同方向的長(zhǎng)度不同【答案】D【解析】單晶體在導(dǎo)熱、導(dǎo)電、熱膨脹與光學(xué)性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性，即沿不同方向上的性能不相同，因此A、B、C可判斷該材料為晶體．D選項(xiàng)不能判斷該材料為晶體，故選D．變式2

(多選)2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，以表彰他們?cè)谑┎牧戏矫娴淖吭窖芯浚麄兺ㄟ^透明膠帶對(duì)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(shí)判斷，下列說法中正確的是 (

)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(cuò)誤，C正確；兩位科學(xué)家是通過物理變化的方法獲得石墨烯的，D正確．晶體各向異性的原因1．單晶體的物理性質(zhì)不同取決于其微觀結(jié)構(gòu)，單晶體的物質(zhì)微粒是按照一定的規(guī)則在空間中整齊地排列著，有規(guī)則的幾何外形，在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向異性．2．多晶體是由許許多多晶粒組成的，晶粒在多晶體里雜亂無章地排列著，無規(guī)則的幾何外形，多晶體在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性．小練·

隨堂鞏固1．(多選)下列說法正確的是 (

)A．顯示各向異性的物體必定是晶體B．不顯示各向異性的物體必定是非晶體C．具有確定熔點(diǎn)的物體必定是晶體D．不具有確定熔點(diǎn)的物體必定是非晶體【答案】ACD【解析】單晶體具有各向異性，故只要具有各向異性的固體必定是晶體，故A正確；非晶體和多晶體均顯示各向同性，故不顯示各向異性的物體不一定是非晶體，還可能是多晶體，故B錯(cuò)誤；晶體均具有確定的熔點(diǎn)，非晶體不具有確定的熔點(diǎn)，所以具有確定熔點(diǎn)的物體必是晶體，不具有確定的熔點(diǎn)的固體就必定是非晶體，故C、D正確．2．(多選)如圖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．甲是晶體B．乙是晶體C．甲是非晶體D．乙是非晶體【答案】AD【解析】在晶體熔化過程中，不斷吸熱，但溫度卻保持不變(熔點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度)，而非晶體沒有確定的熔點(diǎn)，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(duì)應(yīng)的是晶體，乙對(duì)應(yīng)的是非晶體．3．下雪了，晶瑩的雪花像輕盈的玉蝴蝶在翩翩起舞，雪花的形狀如圖所示．下列關(guān)于雪花的說法正確的是 (

)A．是多晶體B．是非晶體C．具有各向異性D．雪花飛舞時(shí)，說明分子在做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)【答案】C【解析】單片雪花會(huì)呈現(xiàn)六度旋轉(zhuǎn)對(duì)稱結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)了雪花凝結(jié)時(shí)各向異性，是單晶體，A、B錯(cuò)誤，C正確；雪花飛舞是因?yàn)榭諝饬鲃?dòng)大的作用，并不能說明分子在做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤．4．下列敘述中正確的是 (

)A．明礬是多晶體，玻璃是單晶體B．單晶體和多晶體都是各向異性的C．同種物質(zhì)的晶體形態(tài)和非晶體形態(tài)其化學(xué)性質(zhì)是不同的D．多晶體和非晶體都是各向同性，所以是否各向同性不是區(qū)別晶體和非晶體的條件【答案】D【解析】明礬屬于單晶體，玻璃是非晶體，A錯(cuò)誤；單晶體具有各向異性，而多晶體沒有各向異性，B錯(cuò)誤；化學(xué)性質(zhì)與形態(tài)無關(guān)，與物質(zhì)種類有關(guān)，C錯(cuò)誤；多晶體和非晶體都是各向同性的，所以是否各向同性不是區(qū)別晶體和非晶體的條件，D正確．5.2022年北京冬奧會(huì)的雪花形主火炬由96塊小雪花和6塊橄欖枝組成．關(guān)于雪花，下列說法正確的是 (

)A．雪花是水蒸氣凝華時(shí)形成的晶體B．一片雪花大約由5000個(gè)水分子組成C．雪花融化過程溫度不變，內(nèi)能不變D．沒有兩片雪花是相同的，因此雪花屬于非晶體【答案】A【解析】雪花是水蒸氣凝華時(shí)形成的晶體，A正確；水分子大小的數(shù)量級(jí)為10-10m，一片雪花由遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于5000個(gè)水分子組成，B錯(cuò)誤；雪花融化過程中溫度不變，則分子動(dòng)能不變，但融化吸熱，增加了分子勢(shì)能，則內(nèi)能變大，C錯(cuò)誤；沒有兩片雪花是相同的，指雪花的形狀，D錯(cuò)誤．6．(2023年濰坊期中)玻璃管裂口尖端非常尖銳如圖甲所示，將其在火焰上燒熔，冷卻后尖端變鈍如圖乙所示，該現(xiàn)象說明 (

)A．玻璃在導(dǎo)熱時(shí)具有各向異性B．燒熔使玻璃由晶體變?yōu)榉蔷wC．玻璃燒熔為液態(tài)