高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册4 固体图片课件ppt

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一、晶体和非晶体1.固体可分为晶体和非晶体两类,其中石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精、雪花等是晶体,而玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体。2.晶体(1)晶体又分为多晶体和单晶体。(2)晶体有确定的熔点。(3)单晶体具有规则的几何形状。3.各向异性与各向同性:有些单晶体沿不同方向的导热或导电性能不同,有些单晶体沿不同方向的光学性质不同,这类现象称为各向异性。非晶体与多晶体沿各个方向的物理性质都是一样的,这叫作各向同性。
二、晶体的微观结构1.为什么晶体的形状和物理性质会与非晶体不同呢?答案因为它们具有不同的微观结构。2.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。3.有的物质在不同条件下可以形成不同的晶体,那是因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布,例如石墨和金刚石。4.同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现,有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体,这说明物质是晶体还是非晶体,并不是绝对的。
1.正误判断(1)铁块没有规则的几何形状,所以是非晶体。(　　)(2)没有固定熔点的固体一定是非晶体。(　　)(3)具有各向同性的固体一定是非晶体。(　　)(4)有些晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。(　　)(5)同一种物质只能形成一种晶体。(　　)(6)玻璃没有确定的熔点,也没有规则的几何形状。(　　)(7)晶体内部的微粒是静止的,而非晶体内部的物质微粒是不停地运动着的。(　　)答案(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√　(7)×
2.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.凡是具有规则几何形状的固体都是晶体D.多晶体一定显示各向异性解析常见金属材料都是多晶体,故选项A正确;具有规则几何形状的固体不一定是晶体,比如后天加工成规则形状的蜡烛不是晶体,故选项C错误;多晶体和非晶体均显示各向同性,故选项B、D错误。答案A
3.有一块长方形的铜条,有关它的三种说法:①这是一块单晶体,因为它有规则的几何形状;②这是一块多晶体,因为它内部的分子排列是不规则的;③这是一块非晶体,因为它的物理性质是各向同性的。这三种说法中(　　)A.①②是错的B.②③是错的C.①③是错的D.都是错的解析铜条虽具有规则的几何形状,但它是多晶体,它是由许多单晶体颗粒组合而成的,每个单晶体颗粒内部分子排列是规则的,但构成多晶体的单晶体颗粒的排列是不规则的,所以D正确。答案D
4.关于晶体和非晶体,下列说法正确的是(　　)A.它们都由不同的空间点阵构成B.晶体内部的物质微粒是规则排列的,非晶体内部的物质微粒无规则排列C.单晶体内部的物质微粒是静止的D.在物质内部的各个平面上,微粒数相等的是晶体,微粒数不等的是非晶体解析空间点阵是晶体的一个特殊结构,是晶体的一个特性,所以A错误;组成物质的微粒永远在做热运动,所以C错误;非晶体没有规则的形状,也就没有层面的说法,即使是晶体,各个层面的微粒数也不见得相等,所以D错误。答案B
晶体和非晶体情境探究1.如图所示,冬天到了,各种不同的雪花飞舞。雪花是不是晶体?如果温度高,雪花很快就会化成水,水是不是晶体,为什么?
要点提示雪花规则的几何外形是天然形成的,是晶体,具有天然的几何外形是晶体的特征之一。当雪化成水后,具有流动性,是液体不再是固体。
2.某固体物质,若其各向导热性能不同,则该物质一定是单晶体吗?要点提示一定是单晶体。这是因为固体中只有单晶体才具有各向异性。3.某固体物质,如果在熔化的过程中,温度保持不变,则该固体物质一定是晶体吗?要点提示一定是,这是因为所有的晶体(无论是单晶体还是多晶体)都具有确定的熔点,而非晶体没有。
知识归纳晶体与非晶体的区别
实例引导例1 (2020山东威海二模)如图所示为一透明的正方体物块,下列说法正确的是(　　)A.由于该物块有规则形状,所以它一定为晶体B.由于该物块透明,所以它一定为晶体C.若该物块为绝缘体,则它一定为非晶体D.若将该物块加热到某一温度才开始熔化,且熔化的过程中温度保持不变,则它一定为晶体
解析单晶体具有天然的有规则的几何形状,但这个正方体物块不一定是天然形成的,所以不一定是晶体,故A错误。晶体并非都是透明的,透明的物体并非都是晶体,例如玻璃是透明的,但并不是晶体,故B错误。绝缘物块不一定是非晶体,例如金刚石是晶体,也是绝缘体,故C错误。晶体具有一定的熔化温度,非晶体没有一定的熔化温度,故D正确。答案D
规律方法 1.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,单晶体有各向异性,而多晶体表现出各向同性。2.各向异性的表现在物理性质上,单晶体具有各向异性,而非晶体及多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。单晶体的各向异性是指单晶体在不同方向上某些物理性质不同,也就是沿不同方向去测试单晶体的某些物理性能时测量结果不同。
变式训练1(2020宁夏石嘴山高二期中)关于晶体和非晶体,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.一块固体,若其各个方向的导热性相同,则一定是多晶体
解析各向同性可以是多晶体,也可以是非晶体,故不能根据各向异性或各向同性来鉴别晶体和非晶体,故A错误;沿各个方向对一块均匀薄片施加拉力,发现其强度一样,表现出各向同性,可能是非晶体,也可能是多晶体,故B错误;一个固体球,如果沿其各条直径方向的导电性不同,即各向异性,则该球体一定是单晶体,故C正确;一块固体,若其各个方向的导热性相同,可能是多晶体,故D错误。答案C
晶体的微观结构情境探究家庭、学校的门锁常用“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,并且可以持续几个月之久。请你动手试一试,并回答其中的道理。要点提示石墨是金刚石的同素异形体,两者的不同结构,造成了物理性质上的差异很大,金刚石质地坚硬,而石墨由于具有层状结构,层与层之间结合不是很紧密,故层与层之间易脱落,故能起到润滑作用。
知识归纳晶体的微观结构与物理性质(1)晶体结构①组成晶体的物质微粒有规则地在空间排列,呈现空间上的周期性。②晶体内部各微粒之间存在很强的相互作用力,结构不同、作用力的大小也不同,微粒被相互的作用力约束在一定的位置上。③微粒在各自的平衡位置附近做微小的振动。当外界干扰强烈或温度变化时,结构也发生变化,周期性被破坏,晶体也可以转化为非晶体。(2)物理性质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。
实例引导例2 (多选)2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,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,最终寻找到了单层的石墨——石墨烯。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,下列说法中正确的是(　　)
A.石墨是晶体,石墨烯是非晶体B.石墨是非晶体,石墨烯是晶体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
解析石墨、石墨烯与金刚石都具有规则的分子排列,都是晶体。从题目给出的信息看,石墨烯是用物理方法获得的。故选项C、D正确。答案CD
变式训练2(多选)下列叙述错误的是(　　)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.石墨的硬度比金刚石差很多,是由于它的微粒没有按空间点阵分布解析晶体内部微粒排列的空间结构决定着晶体各个方向的物理性质是否相同,也正是由于微粒按一定规律排列,使单晶体具有规则的几何形状。石墨与金刚石的硬度相差甚远是由于它们内部微粒的排列结构不同,石墨的层状结构决定了它的质地柔软,而金刚石的微观结构决定了其中碳原子间的作用力很强,所以金刚石有很大的硬度。答案CD
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,金属一般属于多晶体,故B错;大粒盐磨成细盐,而细盐是形状规则的晶体,在显微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
2.如图所示,四块固体中属于非晶体的是(　　)A.明矾B.石英C.冰块D.塑料管解析明矾、石英、冰块为晶体,塑料为非晶体。答案D
3.关于石墨与金刚石,下列说法正确的是(　　)A.它们是由不同物质微粒组成的不同晶体B.它们是由相同物质微粒组成的不同非晶体C.金刚石是晶体,石墨是非晶体D.金刚石比石墨原子间作用力大,金刚石有很大的硬度解析物质的性质由物质微粒的微观结构决定,石墨和金刚石都是由碳原子组成,石墨和金刚石都是晶体,因原子排列结构不同,原子间作用力不同。D选项正确。答案D
4.(多选)国家游泳中心——水立方,像一个透明的水蓝色的“冰块”。这种独特的感觉就源于建筑外墙采用了一种叫作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.具有一定的熔点D.没有一定的熔点解析非晶体没有一定的熔点,在物理性质上表现为各向同性。答案AD
一、液体的微观结构及表面张力1.液体的微观结构特点(1)分子距离:液体不易被压缩,这说明液体分子间的距离很小。(2)分子力:液体分子间的相互作用力很大。(3)分子的热运动:液体分子热运动与固体分子相似,但每个分子没有固定的位置,可在液体中移动,因此表现出流动性。2.液体的表面层液体跟气体接触的表面存在一个薄层,叫作表面层。表面层内分子间的距离略大于r0,因此分子间的相互作用力表现为引力。
3.液体的表面张力如果在液体表面任意画一条线,线两侧存在着一对与线垂直、大小相等、方向相反的作用力,它的作用是使液体表面绷紧,叫作液体的表面张力,故液体表面具有收缩的趋势。
二、浸润和不浸润及毛细现象1.附着层:当液体和固体接触时,接触的位置形成的一个液体薄层,叫作附着层。2.浸润和不浸润:一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上,这种现象叫作浸润;一种液体不会润湿某种固体,也就不会附着在这种固体表面,这种现象叫作不浸润。3.毛细现象:浸润液体在细管中上升的现象,以及不浸润液体在细管中下降的现象,称为毛细现象。毛细现象的特点是:管的内径越小,毛细现象就越明显。
对毛细现象的理解(1)两种表现:浸润液体在细管中上升及不浸润液体在细管中下降。(2)产生原因:毛细现象的产生与表面张力及浸润现象都有关系。如图所示,甲是浸润情况,此时管内液面呈凹形,因为水的表面张力作用,液体会受到向上的作用力,因而管内液面要比管外高;乙是不浸润情况,管内液面呈凸形,表面张力的作用使液体受到向下的力,因而管内液面比管外低。
三、液晶1.概念有些化合物像液体一样具有流动性,而其光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,人们把处于这种状态的物质叫作液晶。2.出现液晶态的条件有些物质在特定的温度范围之内具有液晶态;另一些物质,在适当的溶剂中溶解时,在一定的浓度范围之内具有液晶态。3.微观结构分子位置无序使它像液体,而排列有序使它像晶体,所以液晶是有晶体结构的液体。4.用途液晶广泛应用于显示设备中,在生命科学中也有应用。
1.正误判断(1)表面张力是分子力的宏观表现。(　　)(2)表面张力的作用是使液面具有收缩的趋势。(　　)(3)有些昆虫可以在水面上自由走动是由于液体有表面张力。(　　)(4)若某种液体浸润某一固体,那么它对所有固体都浸润。(　　)(5)毛细管插入水中,管的内径越大,管内水面升高的越高。(　　)(6)液晶的各种物理性质均表现为各向同性。(　　)(7)液晶具有液体的流动性,液晶的分子排列与液体相同。(　　)答案(1)√　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×
2.(多选)下面说法正确的是(　　)A.鸭子从池塘中出来,羽毛并不湿——不浸润现象B.细玻璃棒尖端放在火焰上烧熔后尖端变成球形——表面张力C.粉笔能吸干纸上的墨水——不浸润现象D.布做的雨伞,虽然纱线间有空隙,却不漏雨水——毛细现象解析A是不浸润现象,B是表面张力,C是毛细现象,D是表面张力。答案AB
3.(2020山东泰安高二月考)关于浸润与不浸润现象,下面几种说法正确的是(　　)A.水是浸润液体B.水是不浸润液体C.同一种液体对不同的固体,可能是浸润的,也可能是不浸润的D.只有浸润液体在细管中才会产生毛细现象解析浸润或不浸润是指一种液体对某一种固体来说的,孤立地说某种液体浸润或不浸润都没有意义,故A、B错误;同一种液体对不同的固体,可能浸润,也可能不浸润,例如水对木头浸润,而对荷叶就不浸润,故C正确;浸润液体在细管中上升,不浸润液体在细管中下降,都属于毛细现象,故D错误。答案C
4.(多选)关于液晶的以下说法正确的是(　　)A.液晶表现各向同性的性质B.有些物质在一定温度范围内具有液晶态C.因为液晶在一定条件下发光,所以可以用来做显示屏D.利用液晶的各向异性可制作显示器解析液晶像液体一样可以流动,又具有某些晶体结构特征,所以液晶的光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,故A错误;有些物质在一定温度范围内具有液晶态,故B正确;液晶的光学性质随外加电压的变化而变化,不是液晶在一定条件下发光,故C错误;利用液晶的各向异性可制作显示器,故D正确。答案BD
表面张力情境探究如图,早晨的草叶上的露珠晶莹剔透,水黾在水上能够静止不动,这两个看上去毫无关联的事情有什么本质上的联系?仔细观察,露珠的形状并不是标准的球形,而是稍微呈扁球形,原因是什么?
要点提示早晨草叶上露珠呈球形和水黾在水面上能够静止不动,都是由于液体的表面张力的作用。露珠的形状呈扁平状,是因为自身的重力的作用。
知识归纳液体的表面张力及其作用(1)表面张力的形成原因。表面张力的形成原因是表面层(液体跟空气接触的一个薄层)中分子间距离大,分子间的相互作用表现为引力。(2)表面张力的方向。如图所示,表面张力的方向和液面相切,垂直于液面上的各条分界线。
(3)表面张力的作用。表面张力使液体表面具有收缩趋势,使液体表面积趋于最小。而在体积相同的条件下,球形的表面积最小。例如,吹出的肥皂泡呈球形,滴在洁净玻璃板上的水银滴呈球形(但由于受重力的影响,往往呈扁球形,在完全失重条件下才呈球形)。特别提醒表面张力使液面有收缩的趋势,故往往会误认为收缩后r