高二物理课件 9.1 《固体》（人教选修3-3）

欢迎进入物理课堂 一 晶体和非晶体的比较及晶体的微观结构 1 单晶体 多晶体及非晶体的区别与联系 1 区别固体可以分为晶体 非晶体两大类 其中晶体又分为单晶体和多晶体 其区别和联系如下 2 联系 在一定条件下 晶体可以变为非晶体 非晶体也可以变为晶体 2 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能时 测试结果不同 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 3 晶体的微观结构与物理性质 1 晶体微观结构 组成晶体的物质微粒有规则地在空间排列 呈现周而复始的周期性 晶体内部各微粒之间存在很强的相互作用力 结构的不同 结构距离的不同 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 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 晶体 非晶体的区分关键是看有无固定的熔点 单晶体与多晶体的区分关键是看有无规则外形及物理性质是各向异性还是各向同性 典例1 2011 昆明高二检测 关于晶体和非晶体 下列说法中正确的是 A 有规则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 非晶体不可能转化为晶体D 晶体有确定的熔点 非晶体没有确定的熔点 解题指导 解答本题可以按以下思路进行 标准解答 选D 因为外形是否规则可以用人工的方法处理 所以选项A错 多晶体在物理性质上是各向同性的 B错 实验证明非晶体在适当的条件下可以转化为晶体 C错 晶体与非晶体的区别表现在是否有确定的熔点 答案为D 规律方法 判断晶体与非晶体的方法晶体与非晶体最本质的区别是晶体有确定的熔点 而非晶体无确定的熔点 由于多晶体和非晶体都是具有各向同性 没有规则外形的特点 仅从各向同性或几何形状不能断定某一固体是晶体还是非晶体 变式训练 下列说法正确的是 A 一个固体球 若沿各条直径方向上的导电性能不同 则该球为单晶体B 一块固体 若是各个方向导热性能相同 则这个固体一定是非晶体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 解析 选A C 只有晶体才有固定熔点 只有单晶体才具有各向异性 A C对 多晶体和非晶体都具有各向同性 B错 黄金是晶体 切割后分子结构不变 仍然是晶体 D错 变式备选 2011 济南高二检测 下列说法中正确的是 A 金属铜形状各异 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 也没有规则的几何形状 解析 选D 所有的金属都是晶体 因而铜也是晶体 只是因为金属多晶体内部小晶粒的排列杂乱无章 才使金属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 单晶体的物理性质各向异性是某些物理性质各向异性 有些物理性质各向同性 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 二 液体的微观结构与表面张力 1 液体的微观结构与宏观特性液体中的分子跟固体一样是密集在一起的 液体分子的热运动主要表现为在平衡位置附近做微小的振动 所以液体具有一定的体积 但液体分子只在很小的区域内有规则地排列 这种区域是暂时形成的 边界和大小随时改变 有时瓦解 有时又重新形成 所以液体具有流动性 液体由大量这种暂时形成的小区域构成 这种小区域杂乱无章地分布着 无一定的形状 分子的移动比固体容易 所以扩散比固体要快 2 液体表面张力的形成 1 分子间距特点 由于蒸发现象 液体表面分子分布比内部分子稀疏 2 分子力特点 液体内部分子间引力 斥力基本上相等 而液体表面层分子之间距离较大 分子力表现为引力 3 表面特性 表面层分子之间的引力使液面产生了表面张力 使液体表面形成一层绷紧的膜 4 表面张力的方向 表面张力的方向和液面相切 垂直于液面上的各条分界线 如图所示 3 表面张力及其作用 1 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 2 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 3 表面张力的大小除了跟边界线长度有关外 还跟液体的种类 温度有关 表面张力使液面有收缩的趋势 故往往会误认为收缩后r r0 实质上液体表面张力是液体表面层分子间距离大于分子间平衡距离r0时 表现出的分子间的吸引力 典例2 关于液体 下列说法正确的是 A 液体的性质介于气体和固体之间 更接近气体B 小液滴成球状 说明液体有一定形状和体积C 液面为凸形时表面张力使表面收缩 液面为凹形时表面张力使表面伸张D 液体的扩散比固体的扩散快 解题指导 求解此题应把握以下三点 标准解答 选D 液体性质介于气体和固体之间 更接近于固体 具有不易被压缩 有一定体积 没有一定形状 扩散比固体快等特点 A B错 D对 无论液面为凸面还是凹面 表面张力总是使表面收缩 C错 变式训练 以下关于液体的说法正确的是 A 非晶体的结构跟液体非常类似 可以看做是黏性极大的液体B 液体的物理性质一般表现为各向同性C 硬币能浮在水面上因为所受浮力大于重力D 表面张力是由于液体内部分子对表面层分子的吸引所致 解析 选A B 非晶体结构跟液体相似 一般表现为各向同性 A B对 硬币能浮在水面上是因为受到表面张力的缘故 而不是浮力作用的结果 C错 表面张力是由液体表面层内分子相互吸引所致 D错 三 对浸润和不浸润现象及毛细现象的分析 1 附着层内分子受力情况液体和固体接触时 附着层的液体分子除受液体内部的分子吸引外 还受到固体分子的吸引 2 浸润的成因当固体分子吸引力大于液体内部分子力时 附着层内液体分子比液体内部分子稠密 附着层中分子之间表现为斥力 具有扩展的趋势 这时表现为液体浸润固体 3 不浸润的成因当固体分子吸引力小于液体内部分子力时 附着层内液体分子比液体内部分子稀疏 附着层中分子之间表现为引力 具有收缩的趋势 这时表现为液体不浸润固体 4 毛细现象 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 液体会受到一向上的作用力 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一向下的力 因而管内液面比管外低 同一种固体 对有些液体浸润 对有些液体不浸润 同一种液体 对一些固体是浸润的 对另一些固体是不浸润的 例如 水能浸润玻璃 但不能浸润石蜡 水银不能浸润玻璃 但能浸润铅 典例3 附着层里的液体分子比液体内部稀疏的原因是 A 附着层里液体分子间的斥力强B 附着层里液体分子间的引力强C 固体分子对附着层里的液体分子的吸引比液体内部分子的吸引弱D 固体分子对附着层里的液体分子的吸引比液体内部分子的吸引强 解题指导 求解此题应把握以下两点 标准解答 选C 附着层里的分子既受到固体分子的吸引 又受到液体内部分子的吸引 如果受到的固体分子的吸引比较弱 附着层里的部分分子进入液体内部 从而使附着层的分子比液体内部稀疏 所以C正确 A D错 对于B 虽然附着层分子稀疏 分子间的吸引强 这是附着层分子稀疏后的一个结果 并不是引起附着层分子稀疏的原因 因此B也错 变式训练 关于浸润和不浸润及毛细现象 下列说法中正确的是 A 水银是浸润液体 水是不浸润液体B 在内径小的容器里 如果液体能浸润容器壁 则液面成凹形 且液体在容器内上升C 如果固体分子对液体分子的引力较弱 就会形成浸润现象D 两管开口 内径不同的几支细玻璃管竖直插入水中 管内水柱高度相同 解析 选B 液体对固体是否发生浸润现象 是由液体和固体共同决定的 A错 如果液体浸润容器壁就会形成凹面 且在容器中上升 B对 如果固体分子对液体表面层分子的引力大于液体内部分子的引力 附着层内的分子较密 分子力表现为斥力 会看到液体的浸润现象 C错 内径不同的几支细玻璃管 管内水柱的高度不同 管越细 高度越高 毛细现象越明显 D错 典例 2011 西宁高二检测 如图所示 在培养皿内注入清水 让两根细木杆相互平行地浮在水面上 再在细木杆之间轻轻地滴入几滴酒精 细木杆会 自动 散开 请你解释这一现象 解题指导 标准解答 漂浮在水面上的细木杆 原来在水平方向上两边受到大小相等 方向相反的表面张力作用 细木杆处于平衡状态 滴入酒精后 细木杆之间液体的表面张力减小 使得内侧的表面张力比外侧的小 细木杆就散开了 一 选择题1 如图所示 四块固体中 属于晶体的是 解析 选B 石英为晶体 橡胶 魔方 木 塑料为非晶体 2 2011 宜昌高二检测 把某薄片一面涂上一层石蜡 然后用烧热的钢针接触它的反面 熔化了的石蜡呈椭圆形 那么 这薄片是 A 非晶体B 多晶体C 单晶体D 无法判断 解析 选C 只有单晶体具有各向异性 故C选项正确 3 2011 福建高考 如图所示 曲线M N分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程 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固定的熔点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 解析 选B 由图象可知曲线M表示晶体 bc段表示晶体熔化过程 处于固液共存状态 B对 N表示非晶体 没有固定的熔点 A错 由于非晶体没有一定的熔点而是逐步熔化 因此C D错 4 晶体具有各向异性是由于 A 晶体在不同方向上物质微粒的排列情况相同B 晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同C 晶体内部结构的有规则性D 晶体内部结构的无规则性 解析 选B C 晶体内部的微粒是有规则排列的 从而使它在不同方向上的物质微粒排列情况不同 引起晶体在不同方向上的物理性质不同 5 2011 山东高考 人类对物质属性的认识是从宏观到微观不断深入的过程 以下说法正确的是 A 液晶的分子势能与体积有关B 晶体的物理性质都是各向异性的C 温度升高 每个分子的动能都增大D 露珠呈球状是由于液体表面张力的作用 解析 选A D 液晶是一类处于液态和固态之间的特殊物质 其分子间的作用力较强 在体积发生变化时需要考虑分子间力的作用 分子势能和体积有关 A正确 晶体分为单晶体和多晶体 单晶体物理性质表现为各向异性 多晶体物理性质表现为各向同性 B错误 温度升高时 分子的平均动能增大 但不是每一个分子动能都增大 C错误 露珠由于受到表面张力的作用 表面积有收缩到最小的趋势即呈球形 D正确 6 液体表面具有收缩趋势的原因是 A 液体可以流动B 液体表面层分子间距离小于液体内部分子间距离C 与液面接触的容器壁的分子对液体表面分子有吸引力D 液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离 解析 选D 由于液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离 所以表面层分子间的相互作用表现为引力 这种引力使液体表面层的相邻部分之间具有相互吸引的力 即表面张力 表面张力使液体表面具有收缩的趋势 7 我们在河边会发现有些小昆虫能静止于水面上 这是因为 A 小昆虫的重力可忽略B 小昆虫的重力与浮力平衡C 小昆虫的重力与表面张力平衡D 表面张力使水面收缩成 弹性薄膜 对小昆虫产生一个向上的支持力 小昆虫的重力和支持力平衡 解析 选D 小昆虫静止在水面上是因为小昆虫所受的合外力为零 表面张力不是作用于小昆虫上的力 而是作用于液体表面层中的力 方法技巧 利用表面张力分析问题的技巧应用表面张力分析问题时应明确以下三点 1 表面张力的实质是液体表面层内各部分之间的相互吸引力 是分子力的宏观体现 2 需要注意的是 表面张力作用于液体的表面层 并不是作用于液面上的物体 3 物体未陷入水中而浮于水面上是表面张力在起作用 表面张力使水面上形成一个 膜 正是这个 膜 托住了物体 即 膜 对物体的支持力与重力平衡 8 2010 海南高考 下列说法正确的是 A 玻璃 石墨和金刚石都是晶体 木炭是非晶体B 单晶体有固定的熔点 多晶体和非晶体没有固定的熔点C 当液体与大气相接触时 液体表面层内的分子所受其他分子作用力的合力总是指向液体内部D 气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数 与单位体积内气体的分子数和气体温度有关 解析 选C D 玻璃是非晶体 A错 多晶体也有固定的熔点 B错 液体表面层内的分子 液体内部分子间距离的密度都大于大气 因此分子力的合力指向液体内部 C正确 气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数 决定气体的压强 因此与单位体积内分子数和气体的温度有关 D正确 二 非选择题9 收集雪花的各种图案 试探究它们的异同 并判断雪花是晶体还是非晶体 解析 用放大镜仔细观看几片雪花 你会发现 虽然没有两片雪花是完全相同的 但所有的雪花都呈现六角形的规则图案 雪花是由微小的冰晶组成的晶体 答案 见解析 10 如图所示 把橄榄油滴入水和酒精的混合液里 当混合液的密度与橄榄油密度相同时 滴入的橄榄油呈球状悬浮在液体中 为什么 解析 当橄榄油悬浮在液体中时 橄榄油由于表面张力的作用 使其表面收缩到最小状态 所以橄榄油呈球形 Thankyou 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全