選擇性必修三學(xué)案第二章氣體、固體和液體第4節(jié)固體一、新課標要求1.了解固體的分類，知道晶體和非晶體的特點及區(qū)分方法。2.知道單晶體和多晶體的區(qū)別。3.理解單晶體的各向異性，多晶體和非晶體的各向同性。4.了解晶體的微觀結(jié)構(gòu)。二、科學(xué)素養(yǎng)要求1.物理觀念：知道晶體.非晶體.單晶體和多晶體，了解各向異性.各向同性及晶體的微觀結(jié)杓，能解釋相關(guān)的現(xiàn)象。2.科學(xué)思維：掌握單晶體的各向異性，理解晶體的微觀結(jié)構(gòu)，能夠解決相關(guān)的問題。3.科學(xué)探究：學(xué)會用實驗探究晶體與非晶體物理性質(zhì)的差異，學(xué)會認真觀察并與他人合作，提高實驗技能。4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：掌握晶體和非晶體在外形上和物理性質(zhì)上的區(qū)別，培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度，激發(fā)探索科學(xué)的興趣。三、教材研習(xí)要點一、各向同性和各向異性有些晶體沿不同方向的導(dǎo)熱性能或?qū)щ娦阅懿煌行┚w沿不同方向的光學(xué)性質(zhì)不同，這類現(xiàn)象叫作各向異性①。非晶體沿各個方向的物理性質(zhì)都是一樣的，這叫作各向同性②。由于多晶體是許多單晶體雜亂無章地組合而成的，所以多晶體是各向同性的。要點二、晶體的微觀結(jié)構(gòu)在各種晶體中，原子(或分子、離子)都是按照一定的規(guī)則③排列的，具有空間上的周期性。在不同條件下，同種物質(zhì)的微粒按照不同規(guī)則④在空間排列，可以生成不同的晶體。【自主思考】①晶體在各種物理性質(zhì)上一定是各向異性的，這種說法對嗎？②具有各向同性的一定是非晶體嗎？③為什么晶體有規(guī)則的幾何外形？④金剛石和石墨都是由碳原子構(gòu)成的，但它們在硬度上差別很大，這是為什么？名師點睛1.各向異性的理解（1）在物理性質(zhì)上,單晶體具有各向異性,而非晶體及多晶體則是各向同性的。（2）通常所說的物理性質(zhì)包括彈性、硬度、導(dǎo)熱性能、導(dǎo)電性能、光的折射性能等。2.晶體的微觀結(jié)構(gòu)（1）組成晶體的物質(zhì)微粒有規(guī)則地在空間排列,呈現(xiàn)空間上的周期性。（2）晶體內(nèi)部各微粒之間存在很強的相互作用力,結(jié)構(gòu)不同、作用力的大小也不同,微粒被相互的作用力約束在一定的位置上。（3）微粒在各自的平衡位置附近做微小的振動。當(dāng)外界干擾強烈或溫度變化時,晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,排列周期性被破壞,晶體可以轉(zhuǎn)化為非晶體，非晶體也可以轉(zhuǎn)化為晶體。四、互動探究·探究點一、晶體和非晶體情境探究1.如圖甲所示是日常生活中常見的幾種晶體，圖乙是生活中常見的幾種非晶體，請在圖片基礎(chǔ)上思考以下問題：（1）晶體與非晶體在外觀上有什么不同？（2）沒有規(guī)則幾何外形的固體一定是非晶體嗎？2.把熔化了的蜂蠟薄薄地涂在薄玻璃片上。把一支縫衣針燒熱，然后用針尖接觸蜂蠟層的背面，不要移動，觀察蜂蠟熔化區(qū)域的形狀（如圖甲所示）。把玻璃片換成單層云母片，再做以上實驗（如圖乙所示）。在玻璃片上和云母片上，蜂蠟熔化區(qū)域形狀的不同說明了什么？探究歸納1.單晶體的特征（1）具有天然的規(guī)則外形，這種規(guī)則的外形不是人工造成的。（2）物理性質(zhì)各向異性，這是單晶體區(qū)別于非晶體和多晶體最重要的特性，是判斷物質(zhì)是否為單晶體最主要的依據(jù)。（3）具有確定的熔點，單晶體在這一點上和多晶體沒有區(qū)別。從宏觀上區(qū)分晶體和非晶體的重要依據(jù)是看有無確定的熔點。2.多晶體和非晶體（1）多晶體雖無天然規(guī)則的幾何形狀，物理性質(zhì)各向同性，但組成多晶體的晶粒都有規(guī)則的幾何形狀，每一個晶粒都具有單晶體的特征和物理性質(zhì)，這是多晶體和非晶體在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上的區(qū)別。（2）多晶體與非晶體在宏觀上的區(qū)別在于多晶體具有確定的熔點，非晶體則沒有，例如很多同學(xué)認為玻璃應(yīng)是多晶體，但實驗證明玻璃沒有確定的熔點，故應(yīng)是非晶體。3.正確理解單晶體的各向異性（1）在物理性質(zhì)上，單晶體具有各向異性。單晶體的各向異性是指單晶體在不同方向上的物理性質(zhì)不同，也就是沿不同方向去測試單晶體的物理性質(zhì)時，測試結(jié)果不同。（2）單晶體具有各向異性，并不是說每一種單晶體都能在各種物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性，舉例如下：①云母、石膏晶體在導(dǎo)熱性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向傳熱的快慢不同。②方鉛礦石晶體在導(dǎo)電性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向電阻率不同。③立方體形的銅晶體在彈性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向的彈性不同。④方解石晶體在光的折射性能上表現(xiàn)出各向異性——沿不同方向的折射率不同。探究應(yīng)用【典例】辨別物質(zhì)是晶體還是非晶體，比較可靠的方法是()A.從外形來判斷B.從各向異性或各向同性來判斷C.從導(dǎo)電性能來判斷D.從是否具有確定的熔點來判斷【解題感悟】判斷晶體與非晶體、單晶體與多晶體的方法（1）區(qū)分晶體與非晶體的方法：看其有無確定的熔點，晶體具有確定的熔點，而非晶體沒有確定的熔點，僅從各向同性或者幾何形狀不能判斷某一固體是晶體還是非晶體。（2）區(qū)分單晶體和多晶體的方法：看其是否具有各向異性，單晶體表現(xiàn)出各向異性，而多晶體表現(xiàn)出各向同性?！具w移應(yīng)用】1.如圖所示，ACBD是一塊厚度均勻的由同一種微粒構(gòu)成的圓板，AB和CD是互相垂直的兩條直徑，把圓板從圖示位置轉(zhuǎn)90°后電流表示數(shù)發(fā)生了變化（兩種情況下都接觸良好），關(guān)于圓板，下列說法正確的是A.圓板是非晶體B.圓板是多晶體C.圓板是單晶體D.不知有無固定熔點,無法判定是晶體還是非晶體。探究點二、晶體的微觀結(jié)構(gòu)情境探究1.單晶體具有規(guī)則的幾何外形，物理性質(zhì)方面表現(xiàn)為各向異性，而非晶體卻沒有規(guī)則的幾何外形，并且物理性質(zhì)方面表現(xiàn)為各向同性，產(chǎn)生這些不同的根本原因是什么呢？探究歸納1.晶體的微觀結(jié)構(gòu)（1）晶體內(nèi)部的微粒是按各自的規(guī)則排列著的，具有空間上的周期性。如圖所示是食鹽晶體中氯離子和鈉離子分布的示意圖。（2）同種元素的微粒能夠按照不同規(guī)則在空間分布形成不同的物質(zhì)。例如，碳原子如果按圖甲那樣排列，就成為石墨，而按圖乙那樣排列，就成為金剛石。（3）原子（或者分子、離子）并不是像結(jié)構(gòu)圖上所畫的那些點一樣靜止不動，它們時刻都在不停地振動，結(jié)構(gòu)圖中所畫的那些點，是它們振動的平衡位置。（4）同種物質(zhì)也可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)，也就是說，物質(zhì)是晶體還是非晶體，并不是絕對的。例如，天然石英是晶體，而熔化以后再凝固的水晶（即石英玻璃）就是非晶體。有些非晶體在一定條件下也可以轉(zhuǎn)化為晶體。2.晶體與非晶體區(qū)別的微觀解釋（1）各向異性：如圖所示，這是在一個平面上晶體物質(zhì)微粒的排列情況。從圖中可以看出，在沿不同方向所畫的等長直線AB、AC、AD上物質(zhì)微粒的數(shù)目不同。直線AB上物質(zhì)微粒較多，直線AD上較少，直線AC上更少。正因為在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況不同，才引起單晶體在不同方向上物理性質(zhì)的不同。（2）熔點：晶體加熱到一定溫度時，一部分微粒有足夠的動能克服微粒間的作用力，離開平衡位置，使規(guī)則的排列被破壞，晶體開始熔化，熔化時晶體吸收的熱量全部用來破壞規(guī)則的排列，溫度不發(fā)生變化。3.單晶體、多晶體及非晶體的比較分類微觀結(jié)構(gòu)宏觀表現(xiàn)外形物理性質(zhì)晶體單晶體組，成晶體的物質(zhì)微粒（原子、分子、離子）在空間按一定規(guī)則排列——空間點陣幾何形狀天然、有規(guī)則各向異性有確定的熔點多晶體由無數(shù)的晶體微粒（小晶粒）無規(guī)則排列組成無天然、規(guī)則的幾何外形各向同性非晶體內(nèi)部物質(zhì)微粒是無規(guī)則排列的沒有確定的熔點探究應(yīng)用【典例】（多選）晶體不同于非晶體，它具有規(guī)則的幾何外形，在不同方向上物理性質(zhì)不同，而且具有確定的熔點，下列哪些說法可以用來解釋晶體的上述特性()A.組成晶體的物質(zhì)微粒，在空間按一定的規(guī)律排成整齊的行列，構(gòu)成特定的空間點陣B.晶體在不同方向上物理性質(zhì)不同，是因為不同方向上微粒數(shù)目不同，微粒間距不同C.晶體在不同方向上物理性質(zhì)不同，是因為不同方向上的物質(zhì)微粒的性質(zhì)不同D.晶體在熔化時吸收的熱量，全部用來瓦解晶體的空間點陣，轉(zhuǎn)化為分子勢能，因此，晶體在熔化過程中保持一定的溫度不變，只有空間點陣完全被瓦解，晶體完全變?yōu)橐后w后，繼續(xù)加熱，溫度才會升高【解題感悟】晶體各向異性的原因（1）單晶體的物理性質(zhì)取決于其微觀結(jié)構(gòu)，單晶體的物質(zhì)微粒按照一定的規(guī)則在空間中整齊地排列著，有規(guī)則的幾何外形，在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向異性。（2）多晶體是由許許多多晶粒組成的，晶粒在多晶體里雜亂無章地排列著，無規(guī)則的幾何外形，多晶體在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性。【遷移應(yīng)用】1.（多選）2010年諾貝爾物理學(xué)獎授予安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，以表彰他們在石墨烯材料方面的卓越研究。他們通過透明膠帶對石墨進行反復(fù)粘貼與撕開使得石墨片的厚度逐漸減小，最終尋找到了厚度只有0.34?nm的石墨烯，是碳的二維結(jié)構(gòu)。如圖所示為石墨、石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)，根據(jù)以上信息和已學(xué)知識判斷，下列說法中正確的是A.石墨是晶體，石墨烯是非晶體B.石墨是單質(zhì)，石墨烯是化合物C.石墨、石墨烯與金剛石都是晶體D.他們是通過物理變化的方法獲得石墨烯的2.固、