高中物理 第2章 固体 第1节 晶体和非晶体知识导航素材 鲁科版选修3-3（通用）

PAGE第1节晶体和非晶体思维激活雪花的图案是多种多样的(如图2-1-1所示).图2-1-1请你观察这些雪花有没有共同点?生活中你还能找出哪些有这样规则几何外形的固体?提示：雪花的形状虽各不相同,但都是六角形的图案,像雪花一样具有几何外形的固体,还有像味精、食盐等.本节将把固体分为晶体和非晶体,并从微观角度提示它们的奥秘,研究它们的性质.自主整理1.固体及其分类固体通常可以分为___________和___________两大类.常见的晶体有:___________、___________、___________、___________、___________、___________等,非晶体有：___________、___________、___________等.2．晶体的宏观特征晶体可分为___________和___________两类.单晶体具有规则的几何形状,外形都是由若干个平面围成的多面体.多晶体由于小晶粒杂乱无章地排布,没有规则的几何形状.单晶体和多晶体的物理性质也不相同,单晶体在各个方向上的力学、热学、电学、光学等物理性质___________,多晶体___________.3．非晶体的宏观特征非晶体的物理性质是___________的,___________没有固定的熔点,___________有固定的熔点.单晶体、多晶体或非晶体不是绝对的.它们在一定适当的条件下可以相互___________,例如把晶体硫加热熔化(温度不超过300摄氏度)后再倒进冷水中,会变成柔软的非晶体硫,再过一段时间又会转化为晶体硫.高手笔记1．晶体:石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、糖、味精等(1)晶体(一般特指单晶体)具有规则的几何形状.几种常见晶体的规则外形:食盐的晶体呈立方体形;明矾的晶体呈八面体形;石英的晶体中间是一个六棱柱,两端呈六棱锥;冬天的雪花是水蒸气在空气中凝华时形成的晶体,一般为六角形的规则图案.(2)晶体有一定的熔点.(3)晶体的物理特性表现为各向异性,即晶体的导热性能、导电性能、光学性质均与方向有关,这种特性叫做各向异性.说明：晶体具有各向异性，并不是每种晶体在各种物理性质上都表现出各向异性.云母导热性上表现出显著的各向异性,而有些晶体在导电性上表现出显著的各向异性,如方铅矿,有些晶体在光的折射上表现出显著的各向异性,如方解石.2．非晶体:玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等(1)非晶体没有规则的几何形状.(2)非晶体没有确定的熔点.(3)非晶体的物理特性表现为各向同性,即非晶体的导热性能、导电性能、光学性质均与方向无关,这种特性叫做各向同性.3．单晶体和多晶体:晶体可以分为单晶体和多晶体(1)一个物体就是一个完整的晶体,这样的晶体就叫做单晶体(如单晶硅、单晶锗).(2)整个物体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体组成的,这样的物体叫多晶体(如大块的食盐).(3)多晶体没有规则的几何形状,也不显示各向异性,单晶体和多晶体都有确定的熔点.(4)晶体熔解时有一定的熔点,非晶体则没有一定的熔点.说明：常见的金属金、银、铜、铁、铝、锡、铅等都是多晶体.名师解惑1．关于晶体和非晶体的正确判断剖析：根据几何形状判断某一固定是晶体还是非晶体时,要注意以下误区:误把多晶体认为非晶体,由于多晶体是由很多个单晶体粘合在一起所组成的晶体,从宏观形状上看,它没有规则的几何形状,所以我们很有可能把它误以为是非晶体,但它实际上是晶体.利用熔点进行晶体和非晶体的判断时不能运用主观经验,例如对蔗糖进行判断时,人们往往会以为从未见过蔗糖的液态形式,更不可能认为蔗糖会存在液态形式,故而判断其为非晶体.所以,大家在进行晶体和非晶体的判断时要认真分析,不要盲目判断,以免判断错误.例如食盐的晶体是立方体形(图2-1-2甲),明矾晶体是八面体形(图2-1-2乙),石英晶体的中间是一个六棱柱,两端是六棱锥(图2-1-2丙).晶体具有固定的熔点.图2-1-2非晶体又称玻璃体,是不能形成结晶的固体,非晶体与晶体在微观结构上的本质区别在于:非晶体内部粒子排列不存在长程有序性,但非晶体粒子空间分布却有很强的局域关联,所以具有高度的短程有序性.晶体有一定的熔点,而非晶体没有.2．正确理解晶体的各向异性剖析：在物理性质上，晶体具有各向异性，而非晶体则是各向同性的.通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、光的折射性能等.晶体的各向异性是指晶体在不同方向上物理性质不同,也就是沿不同方向去测试晶体的物理性能时测量结果不同.例如晶体在不同的方向还可以有不同的硬度、弹性、热膨胀性质、导电性能等.需要注意的是,晶体具有各向异性,并不是说每一种晶体都能在各种物理性质上表现出各向异性,例如云母、石膏晶体在导热性上表现出显著的各向异性——沿不同方向传热的快慢不同;方铅矿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;立方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;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.讲练互动【例1】关于晶体和非晶体,下列说法正确的是（）A.有规则的几何外形的固体一定是晶体B.晶体在物理性质上一定是各向异性的C.晶体熔化时具有一定的熔点D.晶体和非晶体在适当的条件下是可能相互转化的解析：因为外形是否规则可以用人工的方法处理,所以选项A是错误的.因为晶体可分为单晶体和多晶体,而多晶体在物理性质上是各向同性的,所以选项B也是错误的.因为晶体在物理性质上的重要特征之一是具有一定的熔点,所以选项C正确.理论和实验都证明非晶体是不稳定状态,在适当的条件下会变成晶体,因此选项D也正确.答案：CD黑色陷阱晶体与非晶体的区别主要表现在有无确定的熔点上,而不能靠是否有规则几何形状辨别.因为虽然单晶体有规则几何外形,但多晶体与非晶体一样都没有规则的几何外形.变式训练1．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解析：只有单晶体才表现为各向异性,故A错.单晶体有规则的几何形状,而多晶体无规则的几何形状,金属属于多晶体,故B错.大粒盐磨成细盐,而细盐仍是形状规则的晶体,在放大镜下能清楚地观察到,故C错.晶体和非晶体的一个重要区别,就是晶体有确定的熔点,而非晶体无确定的熔点,故D对.答案：D【例2】单晶体各向异性的物理性质都有哪些?解答：单晶体各向异性的物理性质通常有:(1)导热性:即沿不同的方向对热的传导速度不同,有快有慢;(2)导电性:即沿不同方向电阻率不同,有大有小;(3)导光性:即沿不同方向对光的传播速率不同,有大有小;(4)抗压性:即沿不同方向抵抗外来压力的强度不同,有强有弱.绿色通道并不是每种晶体在各种物理性质上都表现出各向异性.有些晶体在导热性能上表现出明显的各向异性,如云母等;有些晶体在导电性能上表现出明显的各向异性,如方铅矿等;有些晶体在抗压性能上表现出明显的各向异性,如立方体的铜晶体;有些晶体在导光性能上表现明显的各向异性,透过方解石看到书上的字有重影就是这个道理.变式训练2．某球形固体物质,其各向导热性能相同,则该物体（）A.一定是非晶体B.可能具有确定的熔点C.一定是单晶体,因为它有规则的几何外形D.一定不是单晶体,因为它具有各向同性的物理性质解析：导热性能各向同性的物体可能是非晶体也可能是多晶体,因此A选项不正确.多晶体具有确定的熔点,因此B选项正确.物体的外形是否规则不是判断是否是单晶体的依据,应该说,单晶体具有规则的几何外形是“天生”的,而多晶体和非晶体也可以有规则的几何外形,当然,这只能是“后天”人为加工的，因此C选项错误.因为单晶体区别于多晶体和非晶体在于其物理性质上的各向异性，因此，D选项正确.故选B.答案：B【例3】图2-1-3a、b是两种不同物质的熔化曲线,根据曲线,你认为在下列说法中,正确的是（）图2-1-3A.a是一种晶体的熔化曲线B.b是一种晶体的熔化曲线C.a是一种非晶体的熔化曲线D.b是一种非晶体的熔化曲线解析：晶体在熔化过程中,不断吸热,但温度却保持不变(熔点对应的温度),而非晶体没有确定的熔点,不断加热,非晶体先变软,然后熔化,温度却不断上升,因此a对应的是晶体,b对应的是非晶体.答案：AD绿色通道晶体的温度升高时,组成晶体的微粒运动加剧,当热运动达到足以破坏其空间排列的规律性时,晶体开始熔化,要破坏微粒空间排列的规律性就需要克服微粒的强大作用力做功,因为在晶体尚未全部熔化之前,吸收的热量全部用来破坏其空间排列的规律性,所以晶体熔化时有确定的熔点,虽然在熔化过程中不断地吸收热量,但温度并不升高,如果晶体全部熔化后仍吸收热量,温度将由熔点温度继续升高.变式训练3．用沥青铺成的路面,冬天变硬,夏天变软,请问沥青是晶体材料还是非晶体材料?列举生活中的晶体和非晶体例子.解答：沥青冬天变硬,夏天变软,说明它没有一定的熔点,所以沥青是非晶体.食盐、味精、冰糖为晶体,蜡烛、玻璃为非晶体.体验探究【问题】请设计一个实验判断食盐是晶体还是非晶体.导思：我们应该利用晶体具有一定的熔点,而非晶体没有固定的熔点这一特性进行判断.从这点出发来设计实验可以得到左侧的实验步骤,在这个实验中还应该注意,由于固体熔点较高,从而采用了隔绝加热的办法,防止其在空气中氧化,变成其他物质而达不到实验的目的,再者就是在温度较高的情况下要缩短温度计读数的时间间隔,便于找到熔点,因为熔化过程是一个时间很短的过程.探究：实验器材:密封加热装置,加热器,抽气机,温度计,食盐.实验过程:(1)将食盐加入加热装置;(2)用抽气机将加热装置抽成真空;(3)对加热装置加热,注意温度计的变化情况并 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 数据.温度（min）123455.56.06.256.57温度(℃)27100200340500700800829830830探究结论:通过实验数据分析可以看出:当加热进行到6—6.25min时,食盐的温度接近829℃,继续加热时,温度基本不再升高.所以食盐有一定的熔点,故食盐是晶体.