高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第三册固体类型及微观结构课堂教学ppt课件

这是一份高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第三册固体类型及微观结构课堂教学ppt课件，共45页。PPT课件主要包含了学习目标，课前知识梳理，非晶体，不一样，基本相同，排列形式，金刚石，课堂深度探究，随堂巩固落实等内容，欢迎下载使用。
1．了解固体的微观结构。　2.知道晶体和非晶体的特点。　3.能列举生活中的晶体和非晶体。
一、晶体和非晶体1．固体通常可分为______和_________两大类。晶体又可以分为___晶体与___晶体。2．石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精等是______，玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是_________。
3．晶体和非晶体的区别
4.晶体与非晶体在一定的条件下可相互转化。
二、固体的微观结构1．单晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况是_________的，所以单晶体在物理性质上表现为各向异性；非晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况____________，所以非晶体在物理性质上表现为各向同性。2．同种微粒在不同条件下有可能生成不同的晶体。这是因为这些物质微粒的____________不同，例如碳原子按不同的空间分布排列可形成______和_________。
3．晶体熔化过程中，温度不变，只有在熔化完成后，温度才会升高，这是因为晶体在熔化成液体的过程中，规则排列的分子之间的距离要增加，分子间的作用力表现为引力，外界提供的热量用来克服分子的引力做功，使分子势能增大，而分子平均动能不变，所以熔化过程中温度不变，吸收的热量只转化成分子势能。
判断下列说法是否正确。(1)所有晶体都具有天然、规则的几何外形。(　　)(2)没有固定熔点的固体一定是非晶体。(　　)(3)物理性质表现为各向同性的一定是非晶体。(　　)(4)同一种物质只能形成一种晶体。(　　)(5)有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体。(　　)
知识点一　晶体和非晶体
1．图甲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？[提示]　单晶体有天然规则的几何外形，多晶体和非晶体无天然规则的几何外形。(2)没有天然规则几何外形的固体一定是非晶体吗？[提示]　不是。由于多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体也没有天然规则的几何外形。
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，如图丙所示，那么你看到的现象及得出的结论是什么？ [提示]　玻璃片上石蜡的熔化区呈圆形，说明玻璃沿各个方向的导热性能相同。云母片上石蜡的熔化区呈椭圆形，说明云母沿不同方向的导热性能不相同。
1．单晶体的特征(1)具有天然的规则外形，这种规则的外形不是人工造成的。(2)物理性质各向异性，这是单晶体区别于非晶体和多晶体最重要的特性，是判断单晶体最主要的依据。(3)具有固定的熔点，单晶体在这一点上和多晶体没有区别。从宏观上区分晶体和非晶体的重要依据是看有无确定的熔点。
2．多晶体和非晶体(1)多晶体虽然和非晶体一样没有天然规则的几何形状，且物理性质都表现为各向同性，但组成多晶体的晶粒都有天然规则的几何形状，每一个晶粒都具有单晶体的特征和物理性质，这是多晶体和非晶体在内部结构上的区别。(2)多晶体与非晶体在宏观上的区别在于多晶体具有确定的熔点，非晶体则没有，例如很多同学认为玻璃应是多晶体，但实验证明玻璃没有确定的熔化温度，故玻璃是非晶体。
3．单晶体的各向异性(1)在物理性质上，单晶体具有各向异性，而非晶体则是各向同性的。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质时，测试结果不同。②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、石膏晶体在导热性上表现出显著的各向异性——沿不同方向热传递的快慢不同。②方铅矿石晶体在导电性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。
4．判断晶体与非晶体、单晶体与多晶体(1)区分晶体与非晶体的方法：看其有无确定的熔点。(2)区分单晶体和多晶体的方法：看其是否具有各向异性。
角度1　晶体和非晶体的区别　 　玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的是(　　)A．没有固定的熔点B．具有天然规则的几何形状C．沿不同方向的导热性能不相同D．分子在空间上周期性排列[解析]　根据非晶体的特点可知非晶体是指组成物质的分子(或原子、离子)在空间上不呈有规则的周期性排列的固体，因此它没有一定规则的外形，它的物理性质在各个方向上是相同的，叫“各向同性”,它没有固定的熔点。
　 　下列关于晶体和非晶体的描述错误的是(　　)A．将一块非晶体敲碎后，得到的小颗粒是晶体B．单晶体有天然的、规则的几何形状，非晶体没有规则的外形C．晶体具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔化温度D．在合适的条件下，某些晶体与非晶体之间可相互转化
[解析]　将一块非晶体敲碎后，物质结构没有发生变化，得到的小颗粒仍然是非晶体，故A错误，符合题意；单晶体有天然的、规则的几何形状，非晶体没有规则的外形，故B正确，不符合题意；晶体具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔化温度，只是在一定温度范围内熔化，故C正确，不符合题意；在合适的条件下，某些晶体与非晶体之间可相互转化，如天然石英为晶体，熔化后再凝固将变为非晶体，故D正确，不符合题意。
角度2　晶体性质的理解　 　方解石双折射现象的图片如图所示，关于方解石的说法正确的是(　　)A．是多晶体B．具有固定的熔点C．导电等性能也是各向异性D．没有规则的几何形状
[解析]　单晶体具有规则的几何形状、各向异性和具有一定的熔点等性质；光在晶体中的双折射现象就是光学各向异性的表现，所以题图中方解石的双折射现象说明方解石是单晶体，故A错误。方解石是单晶体，具有固定的熔点和规则的几何形状，故B正确，D错误；单晶体具有各向异性，但不是所有性能都表现出各向异性，虽然光在方解石中的双折射现象就是其光学各向异性的表现，但是不能确定其导电等性能也表现出各向异性，C错误。
　 　(多选)大自然之中存在许多绚丽夺目的晶体，这些晶体不仅美丽，还由于化学成分和结构各不相同而呈现出千姿百态，高贵如钻石，平凡如雪花，都是由无数原子严谨而有序地组成的。关于晶体与非晶体，正确的说法是(　　)A．固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体、非晶体是绝对的，是不可以相互转化的B．多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体没有确定的几何形状C．晶体沿不同的方向的导热或导电性能不同，但沿不同方向的光学性质一定相同D．单晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点
[解析]　固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体、非晶体不是绝对的，是可以相互转化的，例如天然石英是晶体，熔融过的石英却是非晶体，把晶体硫加热熔化(温度超过300 ℃)再倒进冷水中，会变成柔软的非晶体硫，再过一段时间又会转化为晶体硫，A错误；多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体没有确定的几何形状，B正确；晶体分为单晶体和多晶体，某些单晶体沿不同的方向的导热或导电性能不相同，沿不同方向的光学性质也不相同，C错误；单晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，D正确。
知识点二　晶体的微观结构
1．单晶体具有天然规则的几何外形，物理性质方面表现为各向异性，而非晶体却没有天然规则的几何外形，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？[提示]　它们的微观结构不同。2．金刚石和石墨都是由碳原子构成的，但它们在硬度上却差别很大，这是因为什么？又说明了什么问题？[提示]　金刚石是网状结构，原子间的作用力强，所以金刚石的硬度大。石墨是层状结构，原子间的作用力弱，所以石墨的硬度小。这说明组成物质的微粒按照不同的规则在空间分布会形成不同的晶体。
1．晶体的微观解释(1)对单晶体各向异性的解释 一个平面上单晶体物质微粒的排列情况如图所示。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。由于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。
2．说明(1)原子(或者分子、离子)并不是像结构图上所画的那些点一样静止不动，它们时刻都在振动，结构图中所画的那些点，是它们振动的平衡位置。(2)同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，也就是说，物质是晶体还是非晶体，并不是绝对的。例如，天然石英是晶体，而熔化以后再凝固的水晶(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。
　 　(多选)晶体包括单晶体和多晶体，晶体具有固定的熔点，单晶体具有规则的几何外形，在不同方向上物理性质不同。下列说法可以用来解释晶体的上述特性的有(　　)A．组成单晶体的物质微粒，在空间按一定的规律排成整齐的行列，构成特定的空间点阵B．单晶体在不同方向上物理性质不同，是因为不同方向上微粒数目不同，微粒间距不同C．单晶体在不同方向上物理性质不同，是由于不同方向上的物质微粒的性质不同D．晶体在熔化时吸收的热量，全部用来瓦解晶体的空间点阵，转化为分子势能，因此晶体在熔化过程中保持一定的温度不变；只有空间点阵完全被瓦解，晶体完全变为液体后，继续加热，温度才会升高
[解析]　由于组成单晶体的物质微粒按一定规律排列，构成特定的空间点阵，使得单晶体有规则的几何外形，很多晶体都是由相同的物质微粒组成的，例如，金刚石和石墨都是由碳原子组成的，不同方向上的物质微粒完全一样，可见其各向异性不是不同方向上的粒子性质不同引起的，而是粒子的数目和粒子间距不相同造成的，故A、B正确，C错误；晶体熔化时吸收的热量全部用来破坏晶体的空间点阵结构，温度不变，即分子的平均动能不变，吸收热量全部转化为分子势能，只有空间点阵完全被瓦解，晶体完全变为液体后，继续加热，温度才会升高，故D正确。
　 　白磷在高温、高压环境下可以转化为一种新型二维半导体材料——黑磷，如图为黑磷微观结构，其原子以一定的规则有序排列。下列说法正确的是(　　) A．黑磷是晶体材料B．黑磷熔化过程中温度升高C．黑磷中每个分子都是固定不动的D．同质量的白磷和黑磷分子数目不同
[解析]　根据题图可知，黑磷的微观结构在空间上呈现规则排列，具有空间上的周期性，属于晶体材料，因而黑磷具有固定的熔点，熔化过程中温度不变，故A正确，B错误；组成物质的分子总是在做无规则热运动，故C错误；组成白磷和黑磷的分子是同一种分子，所以同质量的白磷和黑磷分子数目相同，故D错误。
　 　食盐是我们生活中不可缺少的调味品，中国人大约在神农氏与黄帝的时期就开始煮盐。通过研究，我们知道了食盐的微观结构如图所示，则下列说法正确的是(　　)A．食盐晶体是正六面体B．食盐所有的物理性质都具有各向异性C．食盐颗粒受潮粘连成食盐块时，形状不规则，是非晶体D．食盐在熔化时，要吸收热量，温度保持不变，所以内能也不变
[解析]　食盐晶体是正六面体，A正确；食盐具有各向异性，但并非所有的物理性质都具有各向异性，B错误；食盐颗粒受潮粘连成食盐块时，形状不规则，但仍是晶体，C错误；食盐在熔化时，要吸收热量，温度保持不变，内能增加，D错误。
1．(晶体和非晶体)(多选)下列说法正确的是(　　)A．显示各向异性的固体必定是晶体B．不显示各向异性的物体必定是非晶体C．具有确定熔点的物体必定是晶体D．不具有确定熔点的物体必定是非晶体
解析：单晶体具有各向异性，故只要具有各向异性的固体必定是晶体，故A正确；非晶体和多晶体均显示各向同性，故不显示各向异性的物体不一定是非晶体，还可能是多晶体，故B错误；晶体均具有确定的熔点，非晶体不具有确定的熔点，所以具有确定熔点的物体必是晶体，不具有确定的熔点的固体就必定是非晶体，故C、D正确。
2.(晶体和非晶体)中国科学技术大学团队利用纳米纤维与合成云母纳米片研制出一种能适应极端环境的纤维素基纳米纸材料。如图所示为某合成云母的微观结构示意图，则该合成云母(　　)  A.是非晶体　　　　　B．没有规则的外形C．有固定的熔点 D．各向性质均相同解析：由题图可知，该合成云母中所含分子在三维空间中呈规则、周期性排列，是单晶体，具有一定的几何外形，具有固定的熔点，具有各向异性的特点。
3.(晶体和非晶体)(多选)如图为石墨中分离出的新材料，其中碳原子紧密结合成单层六边形晶格结构，则(　　)  A．石墨是晶体B．石墨研磨成的细粉末就是石墨烯C．单层石墨烯的厚度约3 μmD．碳原子在六边形顶点附近不停地振动
解析：石墨是晶体，故A正确；石墨烯是石墨中提取出来的新材料，故B错误；单层石墨烯厚度约为原子尺寸10－10 m，故C错误；根据分子动理论可知，固体分子(或者原子、离子)在平衡位置附近不停地振动，则碳原子在六边形顶点附近不停地振动，故D正确。
4．(单晶体的各向异性)如图所示，ACBD是一块厚度均匀的由同一种微粒构成的圆板，AB和CD是互相垂直的两条直径，把圆板从图示位置转90°后电流表示数发生了变化(两种情况下都接触良好)，关于圆板，下列说法正确的是(　　)A．圆板是非晶体B．圆板是多晶体C．圆板是单晶体D．不知有无固定熔点，无法判定是晶体还是非晶体解析：电流表示数发生变化，说明圆板沿AB和CD两个方向的导电性能不同，即圆板具有各向异性，所以圆板是单晶体。
5．(晶体的微观结构)(多选)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(　　)A．同种物质不可能呈现晶体和非晶体两种不同的形态B．晶体中原子(或分子、离子)都按照一定规则排列，具有空间上的周期性C．单晶体和多晶体都具有各向异性的物理性质D．单晶体具有规则的外形是因为它的微粒按一定规律排列
解析：有些非晶体在适当的条件下会变成晶体，A错误；晶体分子的排列有规则，在空间上有周期性，B、D正确；单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性，C错误。