高中物理-晶体的微观结构、固体新材料
第2章 第1节 固体类型及微观结构—2020-2021学年新教材鲁科版(2019)高中物理选择性必修
第1节固体类型及微观结构学习目标：1.[物理观念]了解固体及其分类，了解晶体和非晶体的宏观特性． 2.[物理观念]能够区别晶体与非晶体的性质． 3.[科学态度与责任]了解晶体和非晶体在生活和生产中的不同用途． 4.[科学态度与责任]了解对晶体结构的认识过程，知道晶体微观结构的特点． 5.[物理思维]会用固体的微观结构解释其宏观性质．一、晶体和非晶体1．固体的特点(1)固体看得见、摸得着，容易察觉它的存在．(2)固体有固定的外形，可根据需要进行加工处理．2．固体的分类：固体通常可分为晶体和非晶体两大类．3．晶体可分为单晶体和多晶体两类．4．单晶体(1)定义：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．(2)结构特点：同种物质的单晶体都具有相同的基本形状，表面个数、各相应平面间的夹角恒定不变．(3)宏观特性：①具有规则的几何形状．②具有各向异性．③有固定的熔点．5．多晶体(1)定义：没有规则的几何形状，由小晶粒杂乱无章地排列在一起构成的晶体．(2)宏观特性：①没有规则的几何形状．②具有各向同性．③有固定的熔点．二、固体的微观结构1．晶体的结构及结合类型(1)组成晶体的物质微粒有规则地在空间排成阵列，呈现周而复始的有序结构，说明晶体的微观结构具有周期性．(2)晶体内部各微粒之间存在着很强的相互作用力，微粒被约束在一定的平衡位置上．(3)热运动时，组成晶体的物质微粒只能在各自的平衡位置附近做微小振动．(4)晶体的结合类型比较(1)方法：在固体界面沿不同方向画出等长直线．(2)微观解释①单晶体在不同直线上微粒的个数不相等，说明沿不同方向微粒的排列及物质结构情况不同，在物理性质上表现为各向异性．②非晶体在不同直线上微粒的个数大致相等，说明沿不同方向微粒排列及物质结构情况基本相同，在物理性质上表现为各向同性．(3)同一种物质在不同条件下形成不同的晶体，由于微观结构不同，物理性质有很大差异．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)常见的金属材料都是单晶体．(×)(2)晶体具有各向异性的特性．(×)(3)凡是具有天然规则的几何形状的物体必定是单晶体．(√)(4)单晶体的分子(原子、离子)排列是有规则的．(√)(5)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．(√)(6)同一种物质只能生成一种晶体．(×)2．(多选)下列哪些现象能说明晶体与非晶体的区别()A．食盐是正方体，而蜂蜡无规则形状B．石墨可导电，沥青不能导电C．冰熔化时，温度保持不变，松香受热熔化时温度持续升高D．金刚石密度大，石墨密度小AC[晶体有天然规则的几何外形，具有一定的熔点，而非晶体则没有，故A、C正确．]3．下列说法正确的是()A．黄金可以切割加工成各种形状，所以是非晶体B．同一种物质只能形成一种晶体C．单晶体的所有物理性质都是各向异性的D．玻璃没有确定的熔点，也没有天然规则的几何形状D[常见的金属都是多晶体，因而黄金也是多晶体，只是因为多晶体内部小晶粒的排列杂乱无章，才使黄金没有规则的几何形状，故A错；同一种物质可以形成多种晶体，如碳可以形成金刚石和石墨两种晶体，故B错；单晶体只在某些物理性质上表现出各向异性，并不是所有物理性质都表现出各向异性，故C错；玻璃是非晶体，因而没有确定的熔点和规则的几何形状，D对．]如图甲所示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明矾祖母绿原石水晶食盐铜矿石蜂蜡松香塑料橡胶沥青玻璃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(1)云母、石膏晶体在导热性上表现出显著的各向异性——沿不同方向传热的快慢不同．(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．【例1】在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针尖接触其上一点，蜡熔化的范围如下图所示；另外甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图所示，则()甲乙丙A．甲、乙是非晶体，丙是晶体B．甲、丙是非晶体，乙是晶体C．甲、丙是多晶体，乙是晶体D．甲是多晶体，乙是非晶体，丙是单晶体思路点拨：由蜡熔化图判断导热性能，由温度—时间图线形状分析是晶体还是非晶体．D[由题图甲、乙、丙知，甲、乙具有各向同性，丙具有各向异性；由温度—时间图线知，甲、丙有固定的熔点，乙没有固定的熔点，所以甲是多晶体，乙是非晶体，丙是单晶体．]区分晶体和非晶体、单晶体和多晶体的方法(1)区分晶体和非晶体的方法是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是看其是否具有各向异性，单晶体表现出各向异性，而多晶体表现出各向同性．[跟进训练]1．(多选)下列说法正确的是()A．一块固体，若沿各个方向上的导电性能相同，则该固体为非晶体B．一块固体，若是各个方向导热性能不同，则这个固体一定是单晶体C．一块固体，若有确定的熔点，则该固体必定为晶体D．黄金可以切割加工成各种形状，所以是非晶体BC[只有晶体才有固定熔点，只有单晶体才具有各向异性，B、C对；多晶体和非晶体都具有各向同性，A错；黄金是晶体，切割后分子结构不变，仍然是晶体，D错．]家庭、学校或机关的门锁常用“碰锁”，然而，这种锁使用一段时间后，锁(1)组成晶体的微粒(分子、原子或离子)是依照一定的规律在空间中整齐地排列的．实验证实：人们用X射线和电子显微镜对晶体的内部结构进行研究后，证实了这种假说是正确的．(2)微粒的热运动特点表现为在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动．2．晶体的微观结构特点(1)组成晶体的微粒(分子、原子或离子)，依照一定的规律在空间中整齐地排列的．(2)晶体中微粒的相互作用很强，微粒的热运动不足以克服它们的相互作用而远离．(3)微粒的热运动表现为在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动．晶体的微观结构决定其宏观物理性质，改变物质的微观结构从而改变物质的属性，如碳原子可以组成性质差别很大的石墨和金刚石，有些晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化．3．用微观结构理论解释晶体的特性(1)对单晶体各向异性的解释如图所示，这是在一个平面上单晶体物质微粒的排列情况．从图上可以看出，在沿不同方向所画的等长直线AB、AC、AD上物质微粒的数目不同．直线AB 上物质微粒较多，直线AD上较少，直线AC上更少．正因为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)对晶体具有一定熔点的解释给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，晶体开始熔解，熔解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．(3)对多晶体特征的微观解释晶粒在多晶体里杂乱无章地排列着，所以多晶体没有规则的几何形状，也不显示各向异性．它在不同方向的物理性质是相同的，即各向同性．多晶体和非晶体的主要区别是多晶体有确定的熔点，而非晶体没有．(4)对非晶体特征的微观解释在非晶体内部，物质微粒的排列是杂乱无章的，从统计的观点来看，在微粒非常多的情况下，沿不同方向的等长直线上，微粒的个数大致相等，也就是说，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．(5)同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同形态出现，晶体和非晶体可在一定条件下相互转化．【例2】(多选)下列说法正确的是()A．在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性B．大颗粒的盐磨成细盐，就变成了非晶体C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变AC[单晶体具有各向异性，多晶体和非晶体具有各向同性，都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性，A正确；晶体由更小的晶胞组成，大颗粒的盐磨成细盐，还是晶体，B错误；由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，例如，石墨和金刚石，选项C正确；在熔化过程中，晶体要吸收热量，虽然温度保持不变，但是内能增加了，选项D错误．](1)各种晶体的微粒都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性．(2)物体的宏观性是由微粒结构决定的，单晶体与非晶体的物理性质不同，是因为微观结构不同，单晶体各向异性也是由粒子排列的特点决定的．[跟进训练]2．(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，最终寻找到了厚度只有0.34 nm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、非晶体都是对固体而言的，晶体有固定熔点，规则结构，非晶体没有，石墨、石墨烯与金刚石都是晶体，石墨与金刚石、碳60、碳纳米管、石墨烯等都是碳元素的素的单质，它们互为同素异形体，他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的，故A、B错误，C、D正确．]1．(多选)某种物体表现出各向同性的物理性质，则可以判断这种物质() A．不一定是多晶体B．不一定是单晶体C．一定不是单晶体D．一定是非晶体AC[因为非晶体和多晶体都表现出各向同性，故A正确，D错误；单晶体一定表现出各向异性，故B错误，C正确．]2．(多选)下列有关晶体的结构叙述正确的是()A．在晶体内部，组成晶体的物质微粒是无规则排列的B．晶体的微观结构具有周期性C．在晶体内部，组成晶体的物质微粒可以自由运动D．组成晶体的微粒只能做微小的振动BD[在晶体的内部，组成晶体的物质微粒是有规则排列的，A错误；晶体的微观结构具有周期性，且微粒间存在着很强的作用力，B正确；在晶体内部，组成晶体的物质微粒只能在各自的平衡位置附近做微小振动，而不能自由运动，C错误，D正确．]3．(多选)有关晶体的排列结构，下列说法正确的有()A．同种元素原子按不同结构排列有相同的物理性质B．同种元素原子按不同结构排列有不同的物理性质C．同种元素形成晶体只能有一种排列规律D．同种元素形成晶体可能有不同的排列规律BD[同种元素原子在不同情况下可能按不同的方式排列，并导致物理性质有明显的差异，故A、C错误，B、D正确．]4．(多选)如图a、b是两种不同物质的熔化曲线，根据曲线，你认为下列说法正确的是()A．a是一种晶体的熔化曲线B．a是一种非晶体的熔化曲线C．b是一种非晶体的熔化曲线D．a中有一段吸热但温度不变的过程ACD[晶体在熔化过程中，不断吸热，但温度(熔点对应的温度)却保持不变，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，故A、C、D正确．] 5．(多选)一块厚度和密度都均匀分布的长方体被测样品，长AB是宽AD的两倍，如图所示．如果用多用电表的欧姆挡沿两个对称轴O1O1′和O2O2′方向测量，结果阻值均为R，则这块样品不可能是()A．单晶体B．多晶体C．非晶体D．金属BCD[用多用电表的欧姆挡沿两个对称轴O1O1′和O2O2′方向测量结果均相同，说明该物体沿O1O1′和O2O2′方向电阻率(即导电性能)不同，即表现出各向异性的物理性质，所以可能是单晶体．如果是普通金属，可以分析出沿O1O1′方向电阻比较大．故不可能的是B、C、D三种物品．]。
教科版高中物理选择性必修第三册第二章第1节固体和固体材料
（1）多晶体没有规则的几何形状． （2）多晶体
①不显示各向异性．（每一晶粒内部都是各向异性的）． ②有确定的熔点．
（七）多晶体与非晶体的比较
相同点
都没有规则的几何形状．
多晶体和非晶体的一些物理性质都表现 为各向同性
3.液晶分子的排列不稳定,微小的外界变动都会改 变分子排列,从而改变液晶的某些性质.
如温度、压力、摩擦、电磁作用、容器表面的差异
等都能改变液晶的光学性质. 4.天然存在的液晶很少,多数液晶是人工合成的.
ห้องสมุดไป่ตู้
（二）液晶的应用
四、半导体材料
半导体材料，是指电阻率为10-5~107Ω·m，介于金属和 绝缘体之间的材料。一般情况下，金属的电阻率随温度的升 高而升高，其变化是线性的，但半导体材料的电阻率与温度 的关系比较复杂。
3.有关晶体的微观结构，下列说法正确的有( BD ) A．同种元素形成晶体只能有一种排列规律 B．同种元素形成晶体可能有不同的排列规律 C．同种元素原子按不同结构排列有相同的物理性质 D．同种元素原子按不同结构排列有不同的物理性质
4.下列叙述错误的是（ CD ） A．晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点阵排列 B．单晶体具有规则的几何外形是由于它的微粒按一定规律 排列 C．非晶体有规则的几何形状和确定的熔点 D．石墨的硬度比金钢石的差得多，是由于它的微粒没有按 空间点阵分布
不同点： 多晶体有一定的熔点，非晶体没有一 定的熔点
固体是否有确定的熔点，可作为区分晶体和非晶 体的标志．
（八）单晶体与非晶体的辨别
二、晶体的微观结构
晶体为什么会出现各向异性呢？如图所示，从某一微 粒出发，沿不同的方向画出等长的线段AB、AC、AD，则 三条线段上的微粒数目并不相等，这表明不同方向上微粒 排列的情况不同。因此在不同的方向上会表现出不同的物 理性质。
高中物理 第二章 固体、液体和气体 第一节 晶体的宏观特征 第二节 晶体的微观结构 第三节 固体新材
第一节晶体和非晶体第二节晶体的微观结构第三节固体新材料[目标定位] 1.能说出晶体和非晶体的特点及区分方法，能说出单晶体和多晶体的区别.2.了解晶体结构的认识过程，知道晶体内部结构的特点.3.了解材料科学技术的有关知识及应用，体会它们的发展对人类生活、社会发展的影响．一、晶体和非晶体[导学探究]1．观察玻璃、蜂蜡、塑料、食盐、蔗糖、石英，比较它们的外形有何不同？答案玻璃、蜂蜡、塑料没有规则的几何外形，食盐、蔗糖、石英有规则的几何外形．2.在云母簿片和玻璃片上分别涂上一层很薄的石蜡，然后用烧热的钢针去接触云母薄片及玻璃片的另一面，石蜡熔化，如图1所示，那么你看到的现象及得出的结论是什么？玻璃片云母片图1答案玻璃片上石蜡的熔化区呈圆形，说明玻璃片沿各个方向的导热性能相同．云母薄片上石蜡的熔化区呈椭圆形，说明云母片沿各个方向的导热性能不同．[知识梳理] 晶体与非晶体的区别[延伸思考]1．如何区分晶体和非晶体？如何区分单晶体和多晶体？答案有确定熔点的是晶体，没有确定熔点的是非晶体．单晶体和多晶体虽都有确定的熔点，但还有两点不同：其一，单晶体有天然规则的形状，多晶体没有；其二，单晶体物理性质上表现为各向异性，多晶体则表现为各向同性．2．金属物体没有固定、规则的几何外形，但它们都有确定的熔点，那么金属是晶体，还是非晶体？答案金属是多晶体，多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的，没有规则的几何外形，在物理性质上表现为各向同性，但它们有确定的熔点．二、晶体的微观结构[导学探究]1．晶体具有规则的外形，物理性质方面表现为各向异性，而非晶体却没有规则的外形，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？答案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，但它们在硬度上差别很大，这说明什么问题？答案金刚石是网状结构，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．[知识梳理]1．组成晶体的微观粒子(分子、原子或离子)，按照一定的规律在空间整齐地排列．2．微观结构不同，造成晶体与非晶体形状和物理性质的不同．3．组成晶体的微粒的相互作用很强，它们只能在一定的平衡位置附近不停地做微小振动．[延伸思考]天然水晶是晶体，而熔化以后再凝固的水晶则是非晶体，这说明了什么？答案有些晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化．三、固体新材料[导学探究]1．你对固体新材料有哪些了解？答案(1)新材料有优异的性能和广阔的应用前景．(2)新材料的发展与新工艺、新技术密切相关．(3)新材料往往具有特殊性能．如超高强度、超高硬度、超塑性．(4)新材料的研发及其应用，推动了人类文明和社会进步．(5)硅是当前用途最广的半导体材料．2．固体新材料未来的发展方向如何？答案(1)新材料科学正向着研究各种复合材料、研究并开发纳米材料、开发同时具有感知外界环境或参数变化和驱动功能的机敏材料、研究开发生物医学材料等方向发展．(2)新材料的制备工艺、检测仪器和计算机应用也是今后新材料科学技术发展的重要内容.一、晶体和非晶体例1下列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．大盐粒磨成细盐，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答案 D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；大盐粒磨成细盐，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，而非晶体没有确定的熔点，故D对．例2在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如图2(a)所示，而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图(b)所示，则( )图2A．甲、乙是非晶体，丙是晶体B．甲、丙是晶体，乙是非晶体C．甲、丙是非晶体，乙是晶体D．甲是非晶体，乙是多晶体，丙是单晶体答案 B解析由题图(a)知，甲、乙的导热性呈各向同性，丙的导热性呈各向异性；由题图(b)知，甲、丙有固定的熔点，乙没有固定的熔点．所以甲是多晶体，乙是非晶体，丙是单晶体．二、晶体的微观结构例3下列说法不正确的是( )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微观结构决定的答案 C解析晶体的外形、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．针对训练(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，最终寻找到了厚度只有0.34 nm的石墨烯，是碳的二维结构．如图3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( )图3A．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答案CD解析石墨、石墨烯、金刚石都为晶体且都为单质，A、B错误，C正确；两位科学家是通过物理变化的方法获得石墨烯的，D正确，故正确的答案为C、D.固体⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎧晶体⎩⎪⎨⎪⎧单晶体⎩⎪⎨⎪⎧物理性质各向异性有规则的几何外形有确定的熔点多晶体⎩⎪⎨⎪⎧ 物理性质各向同性有确定的熔点晶体的微观结构非晶体⎩⎪⎨⎪⎧无规则的几何外形无确定的熔点物理性质各向同性固体新材料⎩⎪⎨⎪⎧新材料的特征新材料的未来1．(晶体和非晶体)(多选)下列哪些现象能说明晶体与非晶体的区别( ) A ．食盐是正方体，而蜂蜡无规则形状 B ．石墨可导电，沥青不能导电C ．冰熔化时，温度保持不变；松香受热熔化时，温度持续升高D ．金刚石密度大，石墨密度小 答案 AC解析 单晶体有规则的几何外形，具有确定的熔点，而非晶体没有，据此知A 、C 正确． 2．(晶体和非晶体)一块厚度和密度都均匀分布的长方体被测样品，长AB 是宽AD 的两倍，如图4所示．如果用多用电表的欧姆挡沿两个对称轴O 1O 1′和O 2O 2′方向测量，结果阻值均为R ，则这块样品可能是()图4A ．单晶体B ．多晶体C ．非晶体D ．金属答案 A解析 用多用电表的欧姆挡沿两个对称轴O 1O 1′、O 2O 2′方向测量结果均相同，说明该物体沿O1O1′和O2O2′方向电阻率(即导电性能)不同，即表现出各向异性的物理性质，所以A正确．如果是普通金属，可以分析出沿O1O1′方向电阻比较大．3．(晶体的微观结构)(多选)晶体具有各向异性的特点是由于( )A．晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同B．晶体在不同方向上物质微粒的排列情况相同C．晶体内部结构的无规则性D．晶体内部结构的有规则性答案AD解析晶体的各向异性取决于晶体内部结构的有规则性，即不同方向上物质微粒的排列情况不同．故正确答案为A、D.4．(晶体的微观结构)下列关于金刚石与石墨的说法正确的是( )A．它们是同一种物质，只是内部微粒的排列不同B．它们的物理性质有很大的差异C．由于它们内部微粒排列规则不同，所以金刚石为晶体，石墨是非晶体D．金刚石是单晶体，石墨是多晶体答案 B题组一单晶体、多晶体和非晶体的区别1．(多选)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是( )A．金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体B．晶体的分子(或原子、离子)排列是有规则的C．单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点D．单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的，非晶体是各向同性的答案BC解析金刚石、食盐、水晶是晶体，玻璃是非晶体，选项A错误；单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性，选项D错误；晶体分子的排列是有规则的，且有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，选项B、C正确．2．判断物质是晶体还是非晶体，比较可靠的方法是( )A．根据外形判断B．根据导电性能判断C．根据各向异性或各向同性判断D．根据有无确定的熔点来判断答案 D3．(多选)如图1所示是两种不同物质的熔化曲线，根据曲线判断下列说法正确的是( )图1A．甲是晶体B．乙是晶体C．甲是非晶体D．乙是非晶体答案AD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，因此甲对应的是晶体，乙对应的是非晶体．4．(多选)云母薄片和玻璃片分别涂一层很薄的石蜡，然后用烧热的钢针去接触云母薄片及玻璃片的反面，石蜡熔化，如图2所示，那么( )图2A．熔化的石蜡呈圆形的是玻璃片B．熔化的石蜡呈圆形的是云母片C．实验说明玻璃片有各向同性，可能是非晶体D．实验说明云母有各向同性，是晶体答案AC5．(多选)关于一块长方体的铜条，下列说法正确的是( )A．它是一块晶体，因为它有规则的几何外形B．它是一块晶体，因为它有确定的熔点C．它是一块多晶体，因为它是由许多晶粒杂乱无章排列而成的D．它是一块非晶体，因为它的物理性质表现为各向同性答案BC解析金属铜条是多晶体，有固定的熔点，它内部的晶体颗粒的排列是杂乱无章的．6．(多选)北京奥运会的国家游泳中心——水立方，像一个透明的水蓝色的“冰块”，透过它其内部设施尽收眼底，这种独特的感觉就源于建筑外墙采用了一种叫做ETFE(四氟乙烯和乙烯的共聚物)的膜材料，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．具有固定的熔点D．没有固定的熔点答案AD解析因为这种材料属于非晶体，因此在物理性质上具有各向同性，没有固定的熔点，选项A、D正确．题组二对晶体的微观结构的理解7．(多选)下列说法中正确的是( )A．化学成分相同的物质只能生成同一种晶体B．因为石英是晶体，所以由石英制成的玻璃也是晶体C．普通玻璃是非晶体D．一块铁的物理性质虽然呈各向同性的，但它是晶体答案CD解析化学成分相同的物质可以生成多种不同的晶体，如石墨和金刚石，故A错误；石英制成的玻璃是非晶体不是晶体，故B错误，C正确；铁为多晶体，物理性质表现为各向同性，故D正确．8．(多选)下列叙述中正确的是( )A．晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点阵结构排列B．单晶体具有规则的几何外形是由于它的微粒按一定规则排列C．非晶体有规则的几何形状和确定的熔点D．石墨的硬度比金刚石差得多，是由于它的微粒没有按空间点阵分布答案AB9．下列关于晶体空间点阵的说法，不正确．．．的是( )A．构成晶体空间点阵的物质微粒，可以是分子，也可以是原子或离子B．晶体的物质微粒之所以能构成空间点阵，是由于晶体中物质微粒之间相互作用很强，所有物质微粒都被牢牢地束缚在空间点阵的结点上不动C．所谓空间点阵与空间点阵的结点，都是抽象的概念；结点是指组成晶体的物质微粒做永不停息的微小振动的平衡位置；物质微粒在结点附近的微小振动，就是热运动D．相同的物质微粒，可以构成不同的空间点阵，也就是同一种物质能够生成不同的晶体，从而能够具有不同的物理性质答案 B解析组成晶体的物质微粒可以是分子、原子或离子．这些物质微粒也就是分子动理论中所说的分子．显然，组成晶体的物质微粒处在永不停息的无规则的热运动之中，物质微粒之间还存在相互作用，晶体的物质微粒之所以能构成空间点阵，是由于晶体中物质微粒之间的相互作用很强，物质微粒的热运动不足以克服这种相互作用而彼此远离，所以选项B的说法错误，故答案为B.。
高中化学 晶体与非晶体
四.液体的性质 液晶 五.液体的表面张力
四、液体的性质 液晶 1.液体分子的排列 液体分子的排列 液体有确定的体积但没有确定的形 状。在一个短时间内分子的排列有一 定的规则，但很不稳定。 定的规则，但很不稳定。 液体微观结构与非晶体类似。 2.液体分子的热运动 液体分子的热运动 有点像我们整个学习过程中,班级 有点像我们整个学习过程中 班级 的组成,短时间的相对固定和长时间的 的组成 短时间的相对固定和长时间的 不稳定,表现出流动性 表现出流动性. 不稳定 表现出流动性
三、固体新材料 1、新材料往往具有特殊性能： 、新材料往往具有特殊性能： （1）超高强度 （2）超高硬度 ） ） （3）超塑性（4）各种特殊的物理性质 ）超塑性（ ） 如磁性、超导性－－） （如磁性、超导性－－）
2、新材料的研发及其应用，推动了人类 、新材料的研发及其应用， 文明和社会进步
半导体材料 磁存储材料 3、新材料的未来 、 各种复合材料、纳米材料、机敏材料、 各种复合材料、纳米材料、机敏材料、 生物医学材料
二、晶体的微观结构 组成晶体的微观粒子（分子、 组成晶体的微观粒子（分子、原子 或离子） 或离子）按一定的规律在空间整齐排 微粒间的相互作用很强， 列，微粒间的相互作用很强，微粒的 热运动不足以克服它们的相互作用力 而远离， 而远离，微粒的热运动表现为在一定 的平衡位置附近不停地做微小振动。 的平衡位置附近不停地做微小振动。
3.液晶 液晶 物体由固体向液态转化的中间状态. 物体由固体向液态转化的中间状态 它既有晶体排列整齐的特点,又有液 它既有晶体排列整齐的特点 又有液 体微观单元不稳定特点. 体微观单元不稳定特点 3.长丝状液晶 长丝状液晶 对外界作用敏感,在电压影响下 在电压影响下,晶状 对外界作用敏感 在电压影响下 晶状 被破坏,去掉电压又恢复原状 去掉电压又恢复原状. 被破坏 去掉电压又恢复原状 4.螺旋状液晶 螺旋状液晶 对外界温度敏感,层与层随温度出现 对外界温度敏感 层与层随温度出现 转动,表现不同的色彩 表现不同的色彩. 转动 表现不同的色彩
高二物理配套课件2.2～3 晶体的微观结构 固体新材料
用．初步了解纳米材料的特性，关注纳米材料的研究和应用．
一、晶体的微观结构 体的微观结构假说的内容：晶体内部的微粒是 有规则 地排列 着的． 规则性 和物理性质的 各向异性 ． x射线 和电子显微镜对晶体的内部结构进行 研究后证实了晶体的内部粒子有规则排列的假说是正确的．
微观结构理论的内容：
(1)组成晶体的物质微粒 (原子、分子或离子 )按一定的规律在空
一、用微观结构理论对固体特征的解释
对单晶体各向异性的解释
如图2-2、3-1所示，这是在一个平面上单晶 体物质微粒的排列情况．从图上可以看出， 在沿不同方向所画的等长直线AB、AC、 AD上物质微粒的数目不同．直线AB上物 质微粒较多，直线AD上较少，直线AC上 图2-2、3-1
更少．正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起
特别提醒 ： (1) 晶体的微观结构模型并不代表晶体结构的真实情
况，它只是组成晶体的物质微粒有规则排列的示意图． (2)非晶体内部物质微粒排列不规则，加热时逐渐软化，温度持 续上升，没有确定的熔点．
二、固体新材料
新材料的基本特征
(1)有优异的性能和广阔的应用前景． (2)它的发展和材料理论有密切的关系，与新工艺、新技术也密 切相关． (3)它的研制与基础学科和理工技术的成果交织在一起．
单晶体在不同方向上物理性质的不同．
对晶体具有一定熔点的解释 给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．
对同素异构体的解释 这是由于它们的物质微粒能够形成不同的晶体结构，例如碳原子 按不同的结构排列可形成石墨和金刚石，二者在物理性质上有很
高中物理晶体微观实验教案
高中物理晶体微观实验教案
实验目的：通过显微镜观察晶体的微观结构，了解晶体的形成和性质。
实验器材：显微镜、晶体样品、载玻片、盖玻片、显微镜镜片、显微镜灯、电源等。
实验原理：晶体是原子或分子按照一定规律排列组合而成的固体，晶体具有规则的、有序
的结构。
通过显微镜观察可以看到晶体的微观结构。
实验步骤：
1. 将晶体样品放在载玻片上，并用盖玻片覆盖，使晶体样品压平。
2. 将样品放在显微镜镜片上，用显微镜镜片夹持并放置在显微镜平台上。
3. 打开显微镜灯，调节适当的放大倍数，观察晶体的微观结构。
4. 观察晶体的形状、颜色、透明度等性质，记录下观察结果。
实验注意事项：
1. 注意显微镜的使用方法，避免在观察过程中损坏设备。
2. 谨慎操作载玻片和盖玻片，避免样品移动或损坏。
3. 观察时保持显微镜和样品的稳定，避免因晃动导致观察模糊或错位。
实验结果与分析：
通过观察晶体的微观结构，可以看到晶体的有序排列和规则性形状，这是晶体的典型特征。
不同晶体的微观结构会导致晶体具有不同的性质，如硬度、透明度、颜色等。
这些性质与
晶体的微观结构有密切关系，进一步深入研究可探索晶体的形成机制和应用价值。
延伸实验思考：
1. 如何通过改变晶体的生长条件，控制晶体的形状和尺寸？
2. 通过比较不同晶体的微观结构，分析其性质上的差异和相似之处？
3. 如何利用晶体的微观结构来设计新材料，应用于实际工程中？。
高中物理第二章固体、液体和气体第二节晶体的微观结构第三节固体材料
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1.(多选)单晶体不同于非晶体，它具有规则 的几何外形，在不同方向上物理性质不同，而且具有一定的 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，在空间上按一定的规则排成整齐 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，是由于不同方向上微 粒数目不同，微粒间距离也不相同
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(3)同一种物质在不同条件下形成不同的晶体． 如图所示，这是在一个平面上晶体物质 微粒的排列情况．从图上可以看出，在 沿不同方向所画的等长直线 AB、AC、 AD 上物质微粒的数目不同．直线 AB 上 物质微粒较多，直线 AD 上较少，直线 AC 上更少．
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C．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
料科学技术发展的重要内容．
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2．家庭、学校或机关的门锁常用“碰锁”，然而使用一段时 间后，锁舌就会变涩而不易被碰，造成锁门困难，这时，你 可以用铅笔在锁舌上研磨几下，“碰锁”便开关自如了，而且 可以维持几个月之久，你知道其中的道理吗？ 提示：因为铅笔中含有石墨成分，利用的是石墨的润滑作用， 石墨具有层状结构，层与层之间容易脱落，因而起到润滑作 用．
内容(nèiróng)总结
第二章 固体(gùtǐ)、液体和气体
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高中物理第二章第二节晶体的微观结构第三节固体新材料导学案粤教选修
第一节晶体和非晶体第二节晶体的微观结构第三节固体新材料班级姓名学号评价【自主学习】一、学习目标1. 知道什么是晶体、非晶体以及晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别．2．知道晶体内部的物质微粒是按照一定规律在空间整齐排列的．3．知道晶体外形的规则性及其物理性质的各向异性．4．了解固体新材料的基本特征．二、重点难点1．晶体和非晶体的区别及物理性质．2．晶体的微观结构．三、问题导学1．如何区分晶体与非晶体？晶体有什么特点？2．晶体与非晶体有什么区别？3．晶体与非晶体的微观结构有何不同？四、自主学习（阅读课本P22-30页，《金版学案》P32-37考点1、2）1．完成《金版学案》P32 、P36预习篇五、要点透析见《金版学案》P32考点1、2；P37考点1、2）【预习自测】1．(单选)下列固体中全是由晶体组成的是( )A．石英、云母、明矾、食盐、雪花、铜 B．石英、玻璃、云母、铜C．食盐、雪花、云母、硫酸铜、松香 D．蜂蜡、松香、橡胶、沥青2．(单选)下列说法中，不正确的是( )A．显示各向异性的物体必定是晶体 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3． (双选)下列说法中正确的是( )A ．化学成分相同的物质只能生成同一种晶体B ．因为石英是晶体，所以由石英制成的玻璃也是晶体C ．普通玻璃是非晶体D ．一块铁虽然是各向同性的，但它是晶体4．(双选)有关晶体的排列结构，下列说法正确的有( )A ．同种元素原子按不同结构排列有相同的物理性质B ．同种元素原子按不同结构排列有不同的物理性质C ．同种元素形成晶体只能有一种排列规律D ．同种元素形成晶体可能有不同的排列规律第一节 晶体和非晶体第二节 晶体的微观结构 第三节 固体新材料【巩固拓展】课本作业P24练习1、2、3 ；P26练习1、2、31．(单选)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内部结构决定的2．(双选)关于晶体和多晶体，下列说法正确的是( )A ．多晶体和单晶体都有规则的几何外形B ．同种物质可以生成不同的晶体，它们的物理性质不同，但化学性质相同C ．具有各向同性的物体，可以断定它不是单晶体D ．具有确定熔点的物体，可以断定它是单晶体3．(多选)下列说法中正确的是( )A ．常见的金属材料都是多晶体B ．只有非晶体才显示各向同性C ．凡是具有规则的天然几何形状的物体必定是单晶体D ．多晶体不显示各向异性第一节 晶体和非晶体第二节 晶体的微观结构 第三节 固体新材料班级 姓名 学号 评价【课堂检测】一、晶体和非晶体的区别1．(双选)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以相互转化的二、对各向同(异)性的理解2．(单选)下列说法中正确的是( )A ．可以根据各向同性或各向异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 ．一个固体球，如果沿其各条直径方向的导电性不同，则该球一定是单晶体D ．一块晶体，若其各个方向的导热性相同，则一定是多晶体三、晶体微观结构的理解运用3．(双选)下列叙述中错误的是( )A ．晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点阵排列B ．单晶体具有规则的几何外形是由于它的微粒按一定规律排列C ．非晶体有规则的几何形状和确定的熔点D ．石墨的硬度与金刚石差得多，是由于它的微粒没有按空间点阵分布● 【互动研讨】1．晶体和非晶体的区别2．单晶体与多晶体异同3．晶体表现为各向异性的原因第一节 晶体和非晶体第二节 晶体的微观结构 第三节 固体新材料班级 姓名 学号 评价● 【当堂训练】1．(双选)云母片和玻璃片上分别涂一层很薄的石蜡，然后用烧热的钢针去接触云母片及玻璃片的反面．石蜡熔化，如图所示，那么()A．熔化的石蜡呈圆形的是玻璃片B．熔化的石蜡呈圆形的是云母片C．实验说明玻璃片各向同性是非晶体D．实验说明云母片各向同性是晶体2．(单选)下列关于晶体和非晶体的说法中正确的是( ) A．所有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3．(双选)晶体表现出各向异性是由于( )A．晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同B．晶体在不同方向上物质微粒的排列情况相同C．晶体内部结构的无规则性D．晶体内部结构的有规则性4．(双选)下列哪些现象能说明晶体与非晶体的区别( ) A．食盐是正方体，而蜂蜡无规则形状B．石墨可导电，沥青不能导电C．冰熔化时，温度保持不变，松香受热熔化时温度持续升高D．金刚石密度大，石墨密度小学习心得：2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．据伊朗新闻电视台2019年9月7日消息，伊朗原子能组织发言人卡迈勒万迪当天宣布，作为第三阶段中止履行伊核协议的措施，伊朗已启动了“先进离心机”，以增加浓缩铀储量。
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高中物理-晶体的微观结构、固体新材料
A级抓基础
1．下列晶体中属于金属晶体的是( )
A．金刚石和氧化钠B．锗和锡
C．银和氯化钠D．镍和金
解析：根据晶体的结合类型可知氧化钠和氯化钠是离子晶体；锗、锡和金刚石是原子晶体；银、镍和金是金属晶体．故选D.
答案：D
2．(多选)晶体表现出各向异性是由于( )
A．晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同
B．晶体在不同方向上物质微粒的排列情况相同
C．晶体内部结构的无规则性
D．晶体内部结构的有规则性
解析：组成晶体的物质微粒是有规则排列的,由于在不同方向上物质微粒的排列情况不同,造成晶体在不同方向上的物理性质不同,选项A、D正确．答案：AD
3．(多选)纳米材料具有许多奇特效应,如( )
A．电光效应B．量子尺寸效应
C．高硬度D．表面和界面效应
解析：由纳米材料的良好性能表现知B、D项正确．
答案：BD
4．(多选)下列说法中正确的是( )
A．化学成分相同的物质只能生成同一种晶体
B．因为石英是晶体,所以由石英制成的玻璃也是晶体
C．普通玻璃是非晶体
D．一块铁虽然是各向同性的,但它是晶体
解析：一种元素可以生成多种晶体,因为其分子可能排成几种空间点阵结构．玻璃为非晶体,而石英为晶体,所有的金属都为多晶体,故C、D正确．答案：CD
5．下列说法正确的是( )
A．新材料特殊的性能不仅包括特殊的物理性能,也包括一些特殊的化学性能B．制作集成电路时,尽管对硅单晶片的完整性有很高的要求,但是可以允许单晶片内原子的规则排列出现微小的缺陷
C．纳米是长度单位,1 nm＝10－10 m
D．金属薄膜可以配合读写磁头设计的改进,增大磁记录的密度
解析：新材料的特殊性能是指物理性能,A错；制作集成电路的硅单晶片是不允许硅单晶片内原子的规则排列出现微小的缺陷的,B错；1 nm＝10－9 m,C错；由于金属薄膜的晶粒尺寸小、晶粒各向异性大,晶粒间的相互交换作用弱,是可以配合读写磁头的改进增大磁记录的密度的,D正确．
答案：D
B级提能力
6．(多选)下列新型材料中,可用作半导体材料的有( )
A．高分子合成材料B．新型无机非金属材料
C．复合材料D．光电子材料
解析：高分子合成材料有合成橡胶、塑料和化学纤维等：新型无机非金属材料有工业陶瓷、光导纤维、半导体材料；复合材料分为结构复合材料和功能复合材料；光电子材料有光电子半导体材料、光纤和薄膜材料、液晶显示材料等,故B、D正确．
答案：BD
7．纳米晶体材料在现代科技和国防中具有重要的应用．下列关于晶体的说法正确的是( )
A．晶体内的微观粒子在永不停息地做无规则热运动
B．晶体内的微观粒子间的相互作用很强,使各粒子紧紧地靠在一起
C．晶体的微观粒子在不同方向上排列情况不同
D．晶体的微观粒子在空间排列上没有顺序,无法预测
解析：
答案：C
8．下列关于白磷与红磷的说法中,正确的是( )
A．它们是由不同的物质微粒组成的
B．它们有不同的晶体结构
C．它们具有相同的物理性质
D．白磷的燃点比红磷的燃点高
解析：白磷和红磷都是由磷元素构成,故A错；白磷和红磷的微粒排列规律不同,构成了不同的晶体,在物理性质上有较大差别,如白磷的燃点比红磷的燃点低,故B对,C、D错．
答案：B
9．关于石墨和金刚石的区别,下面说法正确的是( )
A．石墨和金刚石是由同种物质微粒组成、空间结构相同的晶体
B．金刚石晶体结构紧密,所以质地坚硬,石墨晶体是层状结构,所以质地松软C．石墨与金刚石是由不同的物质微粒组成的不同晶体
D．石墨导电而金刚石不导电是由于组成它们的化学元素不同
解析：石墨和金刚石都是由碳原子组成的,但碳原子在空间按不同的规则分布．
答案：B
10．利用扫描隧道显微镜(STM)可以得到物质表面原子排列的图象,从而可以研究物质的构成规律．下面的照片是一些晶体材料表面的STM图象,通过观察、比较,可以看到这些材料都是由原子在空间排列而构成的,具有一定的结构特征．则构成这些材料的原子的物质表面排列的共同特点是：
(1)____________________________________________________
______________________________________________________.
(2)____________________________________________________
______________________________________________________.
解析：本题通过扫描隧道显微镜研究晶体材料的构成规律,尽管不同材料的
原子在空间排列情况不同,但原子都是按照一定规律排列的,都具有一定的对称性．
答案：(1)在确定方向上原子有规律地排列,在不同方向上原子的排列一般不同
(2)原子的排列具有一定的对称性。