1、第1节固体类型及微观结构核心素养明目标核心素养学习目标物理观念知道晶体、非晶体、单晶体和多晶体，了解各向异性、各向同性及晶体的微观结构，能解释相关的现象。科学思维掌握单晶体的各向异性，理解晶体的微观结构，能够解决相关的问题。科学探究学会用实验探究晶体与非晶体物理性质的差异，学会认真观察并与他人合作，提高实验技能。科学态度与责任掌握晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别，培养严谨的科学态度，激发探索科学的兴趣。知识点一晶体和非晶体1固体的分类(1)分类：固体通常可以分为晶体和非晶体两大类。(2)实例：晶体：盐、糖、金、银、铜、铁、锡、铝等。非晶体：玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等。2单晶体与多晶体
2、(1)晶体可分为单晶体和多晶体两类。(2)单晶体结构特点：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。物理性质：某些物理性质具有各向异性，有固定的熔点。(3)多晶体结构特点：没有规则的几何形状，由大量细微的单晶体杂乱无章地排列在一起构成的晶体。物理性质：物理性质上各向同性，有固定的熔点。3晶体与非晶体的转化晶体与非晶体在一定的条件下可以相互转化，如非晶体的玻璃经过加热冷却反复处理，可使其结构有序化，变为多晶体；传统的金属晶体经过急冷处理，可制得非晶态金属金属玻璃。说明：具有各向异性的一定是单晶体，具有各向同性的则可能是非晶体或多晶体。1：思考辨析(正确的打“”，错误的打“”)(1)单
3、晶体和多晶体都有规则的几何外形。()(2)所有的晶体都具有各向异性。()(3)非晶体不可能转化为晶体。()知识点二固体的微观结构1微观结构(1)单晶体：单晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况是不一样的，所以单晶体在物理性质上表现为各向异性。(2)非晶体：非晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本相同，所以非晶体在物理性质上表现为各向同性。2同素异形体同种物质微粒在不同的条件下有可能生成不同的晶体，虽然构成这些晶体的物质微粒都相同，但是由于它们的排列形式不同，物理性质也不同。如金刚石、石墨都是由碳原子构成的晶体，但是它们的物理性质有很大差异。3晶体具有确定熔点的解释 晶体在熔化成液体的过
4、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。说明：单晶体内部微粒的规则排列决定了单晶体具有天然的、规则的几何外形以及其各向异性。2：思考辨析(正确的打“”，错误的打“”)(1)所有晶体在不同方向上物质微粒的排列情况都相同。()(2)晶体内部微粒的排列毫无规则。()3：填空晶体的物质微粒在各个方向上排列情况不同(填“相同”或“不同”)，但整齐有序所以有规则的几何外形。 考点1晶体和非晶体雪花的形状极多，而且十分美丽。如果把雪花放在放大镜下，可以发现每片
5、雪花都是一副极其精美的图案，连许多艺术家都赞叹不已。但是，各种各样的雪花大多是什么形状的呢？它们又是怎样形成的呢？你不妨拿放大镜来观察一下！或者上网去搜一下吧！提示：雪花大多是六角形的，这是因为雪花属于六方晶系。雪花的“胚胎”是小冰晶，主要有两种形状：一种呈六棱体状，长而细，叫柱晶，但有时它的两端是尖的，样子像一根针，叫针晶；另一种则呈六角形的薄片状，就像从六棱铅笔上切下来的薄片那样，叫片晶。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)具有确定的熔点，单晶体在这一点上和
6、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)多晶体虽无天然规则的几何形状，物理性质各向同性，但组成多晶体的晶粒都有规则的几何形状，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点，故应是非晶体。3正确理解单晶体的各向异性(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。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
7、不同。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：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。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。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。【典例1】关于晶体和非晶体，下列说法正确的是()A可以根据各向异性或各向同性来鉴别晶体和非晶体B一块均匀薄片，沿各个方向对它施加拉力，发现其强度一样，则此薄片一定是非晶体C一个固
8、体球，如果沿其各条直线方向的导电性不同，则该球体一定是单晶体D一块物体，若其各个方向的导热性相同，则这块物体一定是多晶体思路点拨：(1)晶体有固定熔点，而非晶体没有。(2)单晶体具有各向异性，多晶体与非晶体都具有各向同性。C判断固体是否为晶体的标准是看是否有固定的熔点，多晶体和非晶体都具有各向同性和无规则的外形，单晶体具有各向异性和规则的几何外形，C正确。判断晶体与非晶体、单晶体与多晶体的方法(1)区分晶体与非晶体的方法：看其有无确定的熔点，晶体具有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点，仅从各向同性或者几何形状不能判断某一固体是晶体还是非晶体。(2)区分单晶体和多晶体的方法：看其是否具有各向异性
9、，单晶体表现出各向异性，而多晶体表现出各向同性。【一题多变】区分晶体和非晶体可用以下实验：把熔化了的蜂蜡薄薄地涂在薄玻璃片上。把一支缝衣针烧热，然后用针尖接触蜂蜡层的背面，不要移动，观察蜂蜡熔化区域的形状(如图甲所示)。把玻璃片换成单层云母片，再做以上实验(如图乙所示)。在玻璃片上和云母片上，蜂蜡熔化区域形状的不同说明了什么？甲乙蜂蜡熔化区域的形状解析玻璃在导热性上，表现为各向同性，因此各个方向上导热均匀，蜂蜡熔化区域形状为圆形；在云母片上，蜂蜡熔化区域为椭圆形，说明云母片在不同方向上导热性能不同，表现为各向异性，所以云母片为单晶体。答案见解析1如图所示，曲线M、N分别表示晶体和非晶体在一定压
10、强下的熔化过程，图中横轴表示时间t，纵轴表示温度T。从图中可以确定的是()A晶体和非晶体均存在确定的熔点T0B曲线M的bc段表示固液共存状态C曲线M的ab段、曲线N的ef段均表示固态D曲线M的cd段、曲线N的fg段均表示液态B晶体具有确定的熔点，而非晶体没有，故A错误；晶体在熔化过程中温度不变，所以曲线M的bc段表示固液共存状态，非晶体在熔化过程中随着温度的升高逐渐由硬变软，最后变成液体。故B正确，C、D错误。 考点2晶体的微观结构家庭、学校或机关门锁常用“碰锁”，然而，这种锁使用一段时间后，锁舌就会变涩而不易被碰入，造成关门困难。这时，你可以用铅笔在锁舌上摩擦几下，碰锁便开关自如了，并且可以
11、持续几个月之久。请你动手试一试，并解释其中的道理。提示：石墨是金刚石的同素异形体，两者的不同结构，造成了两者在物理性质上的很大差异，金刚石质地坚硬，而石墨由于具有层状结构，且层与层之间结合不很紧密，故层与层之间易脱落，能起到润滑作用。用铅笔在纸上写字也是根据这个道理。1晶体内部的微粒是按各自的规则排列着的，具有空间上的周期性。如图所示是食盐晶体中氯离子和钠离子分布的示意图。2同种元素的微粒能够按照不同规则在空间分布形成不同的物质。例如，碳原子如果按图甲那样排列，就成为石墨，而按图乙那样排列，就成为金刚石。甲(石墨)乙(金刚石)3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
12、止不动，它们时刻都在不停地振动，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，天然水晶是晶体，而熔化以后再凝固的水晶(即石英玻璃)就是非晶体。有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体。【典例2】(多选)晶体不同于非晶体，它具有规则的几何外形，在不同方向上物理性质不同，而且具有确定的熔点，下列哪些说法可以用来解释晶体的上述特性()A组成晶体的物质微粒，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晶体在不同方向上物
13、理性质不同，是由于不同方向上的物质微粒的性质不同D晶体在熔化时吸收热量，全部用来瓦解晶体的空间点阵，转化为分子间势能，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，温度才会升高思路点拨：(1)晶体具有规则的几何外形和确定的熔点，都是因为它的内部微粒有规则的排列。(2)晶体熔化时吸收的热量用来破坏晶体的空间点阵，所以温度不升高。 ABD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，不同方向上物质微粒完全一样，可见其各向异性不是因为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C错误，A、B、D
14、正确。晶体各向异性的原因(1)单晶体物理性质的不同取决于其微观结构，单晶体的物质微粒是按照一定的规则在空间中整齐地排列着，有规则的几何外形，在物理性质上表现为各向异性。(2)多晶体是由许许多多晶粒组成的，晶粒在多晶体里杂乱无章地排列着，无规则的几何外形，多晶体在物理性质上表现为各向同性。2关于下列四幅图中所涉及晶体微观结构及其解释的论述中，不正确的是()甲乙丙丁A甲图中，晶体中沿不同的方向上微粒排列的情况不同，故晶体在不同的方向上会表现出不同的物理性质B乙图为石墨中碳原子形成的层状结构，与金刚石的结构不同，但物理性质相同C丙图为食盐晶体的点阵结构，晶体的许多特性都与点阵结构有关D丁图为金刚石中
15、碳原子形成的一种紧密结构，相互之间作用力很强，所以金刚石十分坚硬，可制造玻璃刀和钻头B晶体中沿不同的方向上微粒排列的情况不同，故晶体在不同的方向上会表现出不同的物理性质，A正确；金刚石和石墨都是由碳原子直接构成的，因为碳原子的排列方式不同，故其物理性质差异很大，石墨质地松软，可以用来制作铅笔芯，金刚石很硬，可以用于制造玻璃刀和钻头，B错误，D正确；晶体的许多特性都与点阵结构有关，C正确。1(多选)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是()A单晶体有规则的几何形状B晶体在物理性质上一定是各向异性的C晶体熔化时具有确定的熔点D晶体和非晶体在适当的条件下是可以相互转化的ACD单晶体一定具有规则的几何形状
16、，故A正确；多晶体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体组成的，所以具有各向同性，故B错误；不论是单晶体还是多晶体，熔化时具有确定的熔点，故C正确；晶体和非晶体在适当的条件下是可以相互转化的，如天然石英为晶体，而人为熔化后将变成非晶体，故D正确。2下列说法错误的是()A晶体具有天然规则的几何形状，是因为物质微粒是规则排列的B有的物质能够生成种类不同的几种晶体，因为它们的物质微粒能够形成不同的空间结构C凡是具有各向同性的物质一定是非晶体D晶体的各向异性是由晶体的内部结构决定的C晶体的外形、物理性质都是由晶体的微观结构决定的，A、B、D正确；各向同性的物质不一定是非晶体，多晶体也具有这样的性质，C错误。
17、C符合题意。3(新情境题，以“水立方”为背景，考查非晶体的特性)(多选)国家游泳中心水立方，像一个透明的水蓝色的“冰块”。这种建筑外墙采用了一种叫作ETFE膜(乙烯四氟乙烯共聚物)的材料。这种膜材料属于非晶体，那么它具有的特性是()A在物理性质上具有各向同性B在物理性质上具有各向异性C具有一定的熔点D没有一定的熔点AD非晶体在物理性质上具有各向同性，A对，B错；晶体有一定的熔化温度，非晶体没有一定的熔化温度，C错，D对。4(多选)2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。他们通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开使得石墨片的厚度逐渐减小，
18、最终寻找到了厚度只有0.34 mm的石墨烯，是碳的二维结构。如图所示为石墨、石墨烯的微观结构，根据以上信息和已学知识判断，下列说法中正确的是()石墨的微观结构石墨烯的微观结构A石墨是晶体，石墨烯是非晶体B石墨是单质，石墨烯是化合物C石墨、石墨烯与金刚石都是晶体D他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的CD晶体结构的特点是原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排列的，石墨、石墨烯与金刚石都是晶体，A错误，C正确；石墨、石墨烯都是单质，B错误；通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开而得到石墨烯的方法是物理方法，D正确。回归本节知识，自我完成以下问题：1单晶体有哪些主要的特征？提示：天然规则外形物理性质各向异性具有确定的熔点。2单晶体、多晶体在物理性质上的主要区别是什么？提示：单晶体具有各向异性；多晶体具有各向同性。3区分晶体和非晶体常用什么方法？提示：看有无确定的熔点。