選擇性必修三學案第二章氣體、固體和液體第4節固體一、新課標要求1.了解固體的分類，知道晶體和非晶體的特點及區分方法。2.知道單晶體和多晶體的區別。3.理解單晶體的各向異性，多晶體和非晶體的各向同性。4.了解晶體的微觀結構。二、科學素養要求1.物理觀念：知道晶體.非晶體.單晶體和多晶體，了解各向異性.各向同性及晶體的微觀結杓，能解釋相關的現象。2.科學思維：掌握單晶體的各向異性，理解晶體的微觀結構，能夠解決相關的問題。3.科學探究：學會用實驗探究晶體與非晶體物理性質的差異，學會認真觀察并與他人合作，提高實驗技能。4.科學態度與責任：掌握晶體和非晶體在外形上和物理性質上的區別，培養嚴謹的科學態度，激發探索科學的興趣。三、教材研習要點一、各向同性和各向異性有些晶體沿不同方向的導熱性能或導電性能不同，有些晶體沿不同方向的光學性質不同，這類現象叫作各向異性①。非晶體沿各個方向的物理性質都是一樣的，這叫作各向同性②。由于多晶體是許多單晶體雜亂無章地組合而成的，所以多晶體是各向同性的。要點二、晶體的微觀結構在各種晶體中，原子(或分子、離子)都是按照一定的規則③排列的，具有空間上的周期性。在不同條件下，同種物質的微粒按照不同規則④在空間排列，可以生成不同的晶體。【自主思考】①晶體在各種物理性質上一定是各向異性的，這種說法對嗎？②具有各向同性的一定是非晶體嗎？③為什么晶體有規則的幾何外形？④金剛石和石墨都是由碳原子構成的，但它們在硬度上差別很大，這是為什么？名師點睛1.各向異性的理解（1）在物理性質上,單晶體具有各向異性,而非晶體及多晶體則是各向同性的。（2）通常所說的物理性質包括彈性、硬度、導熱性能、導電性能、光的折射性能等。2.晶體的微觀結構（1）組成晶體的物質微粒有規則地在空間排列,呈現空間上的周期性。（2）晶體內部各微粒之間存在很強的相互作用力,結構不同、作用力的大小也不同,微粒被相互的作用力約束在一定的位置上。（3）微粒在各自的平衡位置附近做微小的振動。當外界干擾強烈或溫度變化時,晶體結構發生變化,排列周期性被破壞,晶體可以轉化為非晶體，非晶體也可以轉化為晶體。四、互動探究·探究點一、晶體和非晶體情境探究1.如圖甲所示是日常生活中常見的幾種晶體，圖乙是生活中常見的幾種非晶體，請在圖片基礎上思考以下問題：（1）晶體與非晶體在外觀上有什么不同？（2）沒有規則幾何外形的固體一定是非晶體嗎？2.把熔化了的蜂蠟薄薄地涂在薄玻璃片上。把一支縫衣針燒熱，然后用針尖接觸蜂蠟層的背面，不要移動，觀察蜂蠟熔化區域的形狀（如圖甲所示）。把玻璃片換成單層云母片，再做以上實驗（如圖乙所示）。在玻璃片上和云母片上，蜂蠟熔化區域形狀的不同說明了什么？探究歸納1.單晶體的特征（1）具有天然的規則外形，這種規則的外形不是人工造成的。（2）物理性質各向異性，這是單晶體區別于非晶體和多晶體最重要的特性，是判斷物質是否為單晶體最主要的依據。（3）具有確定的熔點，單晶體在這一點上和多晶體沒有區別。從宏觀上區分晶體和非晶體的重要依據是看有無確定的熔點。2.多晶體和非晶體（1）多晶體雖無天然規則的幾何形狀，物理性質各向同性，但組成多晶體的晶粒都有規則的幾何形狀，每一個晶粒都具有單晶體的特征和物理性質，這是多晶體和非晶體在內部結構上的區別。（2）多晶體與非晶體在宏觀上的區別在于多晶體具有確定的熔點，非晶體則沒有，例如很多同學認為玻璃應是多晶體，但實驗證明玻璃沒有確定的熔點，故應是非晶體。3.正確理解單晶體的各向異性（1）在物理性質上，單晶體具有各向異性。單晶體的各向異性是指單晶體在不同方向上的物理性質不同，也就是沿不同方向去測試單晶體的物理性質時，測試結果不同。（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上表現出各向異性，舉例如下：①云母、石膏晶體在導熱性上表現出顯著的各向異性——沿不同方向傳熱的快慢不同。②方鉛礦石晶體在導電性上表現出顯著的各向異性——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性能上表現出各向異性——沿不同方向的折射率不同。探究應用【典例】辨別物質是晶體還是非晶體，比較可靠的方法是()A.從外形來判斷B.從各向異性或各向同性來判斷C.從導電性能來判斷D.從是否具有確定的熔點來判斷【解題感悟】判斷晶體與非晶體、單晶體與多晶體的方法（1）區分晶體與非晶體的方法：看其有無確定的熔點，晶體具有確定的熔點，而非晶體沒有確定的熔點，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，單晶體表現出各向異性，而多晶體表現出各向同性。【遷移應用】1.如圖所示，ACBD是一塊厚度均勻的由同一種微粒構成的圓板，AB和CD是互相垂直的兩條直徑，把圓板從圖示位置轉90°后電流表示數發生了變化（兩種情況下都接觸良好），關于圓板，下列說法正確的是A.圓板是非晶體B.圓板是多晶體C.圓板是單晶體D.不知有無固定熔點,無法判定是晶體還是非晶體。探究點二、晶體的微觀結構情境探究1.單晶體具有規則的幾何外形，物理性質方面表現為各向異性，而非晶體卻沒有規則的幾何外形，并且物理性質方面表現為各向同性，產生這些不同的根本原因是什么呢？探究歸納1.晶體的微觀結構（1）晶體內部的微粒是按各自的規則排列著的，具有空間上的周期性。如圖所示是食鹽晶體中氯離子和鈉離子分布的示意圖。（2）同種元素的微粒能夠按照不同規則在空間分布形成不同的物質。例如，碳原子如果按圖甲那樣排列，就成為石墨，而按圖乙那樣排列，就成為金剛石。（3）原子（或者分子、離子）并不是像結構圖上所畫的那些點一樣靜止不動，它們時刻都在不停地振動，結構圖中所畫的那些點，是它們振動的平衡位置。（4）同種物質也可能以晶體和非晶體兩種不同的形態出現，也就是說，物質是晶體還是非晶體，并不是絕對的。例如，天然石英是晶體，而熔化以后再凝固的水晶（即石英玻璃）就是非晶體。有些非晶體在一定條件下也可以轉化為晶體。2.晶體與非晶體區別的微觀解釋（1）各向異性：如圖所示，這是在一個平面上晶體物質微粒的排列情況。從圖中可以看出，在沿不同方向所畫的等長直線AB、AC、AD上物質微粒的數目不同。直線AB上物質微粒較多，直線AD上較少，直線AC上更少。正因為在不同方向上物質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的不同。（2）熔點：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，使規則的排列被破壞，晶體開始熔化，熔化時晶體吸收的熱量全部用來破壞規則的排列，溫度不發生變化。3.單晶體、多晶體及非晶體的比較分類微觀結構宏觀表現外形物理性質晶體單晶體組，成晶體的物質微粒（原子、分子、離子）在空間按一定規則排列——空間點陣幾何形狀天然、有規則各向異性有確定的熔點多晶體由無數的晶體微粒（小晶粒）無規則排列組成無天然、規則的幾何外形各向同性非晶體內部物質微粒是無規則排列的沒有確定的熔點探究應用【典例】（多選）晶體不同于非晶體，它具有規則的幾何外形，在不同方向上物理性質不同，而且具有確定的熔點，下列哪些說法可以用來解釋晶體的上述特性()A.組成晶體的物質微粒，在空間按一定的規律排成整齊的行列，構成特定的空間點陣B.晶體在不同方向上物理性質不同，是因為不同方向上微粒數目不同，微粒間距不同C.晶體在不同方向上物理性質不同，是因為不同方向上的物質微粒的性質不同D.晶體在熔化時吸收的熱量，全部用來瓦解晶體的空間點陣，轉化為分子勢能，因此，晶體在熔化過程中保持一定的溫度不變，只有空間點陣完全被瓦解，晶體完全變為液體后，繼續加熱，溫度才會升高【解題感悟】晶體各向異性的原因（1）單晶體的物理性質取決于其微觀結構，單晶體的物質微粒按照一定的規則在空間中整齊地排列著，有規則的幾何外形，在物理性質上表現為各向異性。（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，無規則的幾何外形，多晶體在物理性質上表現為各向同性。【遷移應用】1.（多選）2010年諾貝爾物理學獎授予安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，以表彰他們在石墨烯材料方面的卓越研究。他們通過透明膠帶對石墨進行反復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0.34?nm的石墨烯，是碳的二維結構。如圖所示為石墨、石墨烯的微觀結構，根據以上信息和已學知識判斷，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，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2.固、