1、人教版高中物理选修33教案91+固体+2篇1、 固体一、知识点内容和要求1知道固体可分为晶体和非晶体两大类，了解它们在物理性质上的差别。2知道晶体分子或离子按一定的空间点阵排列。知道晶体可分为单晶体和多晶体，通常说的晶体及性质是指单晶体，多晶体的性质与非晶体类似。3能用晶体的空间点阵说明其物理性质的各向异性。二、教学过程设计1晶体和非晶体固体可分为晶体和非晶体两大类例如各种金属、食盐、明矾、云母、硫酸铜、雪花、方解石、石英等都是晶体；玻璃、松香、沥青、蜂蜡、橡胶、塑料等都是非晶体。晶体与非晶体的区别主要表现在：（1）晶体具有天然的规则的几何形状，而非晶体无此特点。例如：食盐粒都是正方体，硫酸铜
2、也是正方体，雪花都是六角形的、明矾外形的八面体，水晶石为六面棱柱。（2）晶体在不同方向上物理性质不同，而非体各方向上物理性质相同。例如，将石蜡均匀涂在云母片上和玻璃板上，用烧红的钢针接触没有涂蜡的另一面。会看到云母上的石蜡熔化后的部分为椭圆形，玻璃板的导热性各方向相同，参看课本P56上的图15-1。又如，硫酸铜具有单向导电性，方解石发生双折射现象，也表明它们分别在电学性质、光学性质上各方向不同。又如，晶体溶化有溶点，而非晶体是缓慢变为液体的过程，无熔点。晶体又可分为单晶体和多晶体，上述的两条晶体的特点一般说是原晶体的特点，多晶体中小晶粒的排列无规则、杂乱无章，各向异性的物理性质无从显示出来。
3、二、晶体的空间点阵单晶体和非晶体性质上的不同，可以从它们的微观结构不同做出说明。组成单晶体的微粒（分子、原子或离子）在空间是按照一定的规律排列的。彼此相隔一定的距离排列成整齐的行列。通常把这样的微观结构称为空间点阵。例如食盐的空间点阵如右图所示，这正是盐粒不管大小都是正方体的原因所在。方解石对光产生双折射现象的原因，是因为它在各个方向上的折射率不同所致。云母片各方向上导热性质不同，是由其空间点阵决定的。云母片中微粒排列情况与课本P57上图15-2类似。2、液体 一、教学目标 1在物理知识方面的要求：（1）知道液体表面有收缩的趋势；了解液体表面张力的意义和方向；了解表面张力系数。（2）知道液体对
4、固体有浸润和不浸润的特点。（3）了解毛细现象及其生活和生产中的应用。 2学习这部分知识时注意培养学生对自然现象的观察能力。要通过对这部分知识的学习和这部分知识在生活、生产中的应用，来培养和激发学生对物理的兴趣。 二、重点、难点分析 1通过演示实验，让学生看到液体表面有收缩趋势，液体对固体有浸润和不浸润，细管中液面上升和下降等现象。 2液体表面收缩现象、浸润与不浸润现象和毛细现象的分子动理论解释是这节课的难点。表面张力的含义也是让学生不易接受的概念，只能作初级的介绍。 三、教具 1油滴在水和酒精混合液里呈球形：长方形玻璃缸、酒精和水适当的比例兑成混合液、车用机油，滴入水中呈圆球形悬浮其中。 2带
5、有绵线的铁丝环、有木把的钢针、烧杯、肥皂液、酒精灯。 3演示浸润和不浸润：水银、水、玻璃板、锌片、烧杯、实物投影幻灯。 4演示毛细现象：一组毛细管（内径大小不同）、两臂直径不等的U形玻璃管（两臂的直径比例差别大些）、水、水槽、水银、水银槽、支架、实物投影幻灯。 四、主要教学过程 （一）引入新课 液体与固体、液体相比较，它在宏观上突出的特性是没有一定形状，具有流动性。但它具有一定的体积，而且不易压缩，这方面特点比较接近固体。从微观上看，液体内部分子也是密集在一起的，分子间距较小，分子间相互作用力较大。液体分子运动主要表现为在平衡位置附近做微小振动，在很小区域内，液体分子是有规则排列的。但是液体分
6、子区别于固体分子，液体分子没有长期固定的平衡位置，不断移动，造成液体具有流动性。 液体有很多区别于固体和气体的性质，今天只研究液体与气体接触的表面层的性质和液体与固体的接触层的一些性质。 （二）新课教学过程 1液体的表面现象 （1）演示实验：长方形玻璃缸内，润滑机油在水和酒精混合液内，呈圆球形悬浮。 我们知道相同体积的各种形状中，只有球形物体的表面积最小。润滑油在混合液内呈球形，说明液体表面有收缩到最小的趋势。 演示实验：用肥皂水做实验来证明液面有收缩趋势。 把一根棉线拴在铁丝上（棉线不要拉紧），铁丝环在肥皂水里浸过后，环上出现肥皂水的薄膜，用热针刺破铁丝环上、棉线两侧肥皂水薄膜的任意一部分，
7、造成棉线被另一侧薄膜拉成弧形，棉线被拉紧。 把一个棉线圈拴在铁丝环上，让环上布满肥皂水的薄膜。如果用热针刺破棉线圈内的那部分薄膜，外边的薄膜会把棉线拉紧呈圆形。 以上实验说明液体表面好像紧张的橡皮膜一样，具有收缩的趋势。 （2）液体表面具有收缩趋势的微观解释 液体与气体接触的表面形成一薄层，叫表面层。由于表面层上方是气体，所以表面层内的液体分子受到周围分子作用力小于液体内部分子，表面层里的分子要比液体内部分子稀疏一些，这样表面层分子间引力比液体内部更大一些。在液体内部分子间引力和斥力处于平衡状态，而表面层内由于分子引力较大，因此表面层有收缩的趋势。 （3）表面张力和表面张力系数 液体表面各个部
8、分之间的相互吸引力，叫表面张力。如同一根弹簧被拉伸后，其中的一圈与另一圈之间有收缩作用一样。 说明表面张力的方向垂直液面分界线，又与液面相切。 表面张力系数是液体表面上单位长度分界线上的表面张力。同一种液体温度升高，表面张力系数减小。不同液体表面张力系数不同，如水银的表面张力系数较大，而水又比酒精的表面张力系数大。 2浸润和不浸润 （1）演示实验：用实物投影幻灯来观察浸润和不浸润现象。 两块方形洁净的玻璃片上各滴一滴水和一滴水银，观察两种液滴在玻璃片上的状态。 再用洁净的玻璃片分别浸入盛有水和水银的烧杯内，玻璃片从水中取出时其上附着一层水，而玻璃片从水银中取出时玻璃片上不附着水银。 （2）说明
9、浸润和不浸润的定义 液体与固体接触时，液体与固体的接触面扩大而相互附着的现象叫做浸润。如果接触面趋于缩小而不附着，则叫做不浸润。 （3）演示实验：用实物投影幻灯来观察烧杯内水面和另一烧杯内水银面。 由于液体对固体有浸润或不浸润，造成液面在器壁附近上升或下降，液面弯曲，形成凹形或凸形的弯月面。 （4）浸润和不浸润的微观解释 液体与固体接触处形成一个液体薄层，叫做附着层。附着层里的分子既受固体分子的吸引，又受到液体内部分子的吸引。如果受到固体分子的吸引力较弱，附着层的分子就比液体内部稀疏，在附着层里分子间吸引力较大，造成跟固体接触的液体表面有缩小的趋势，形成不浸润。反之，如果附着层分子受固体分子吸
10、引力相当强，附着层分子比液体内部更密集，附着层就出现液体相互推斥的力，造成跟固体接触的液体表面有扩展的趋势，形成浸润。 与学生讨论课本中习题里讲到的缝衣针放在水面上不沉没、布雨伞不漏雨水等现象。 3毛细现象 （1）演示实验： 用实物投影幻灯来观察几根内径粗细不同的细玻璃管插入一浅水槽中，管内水面高出水槽里水面，而且越细的管，水面上升得越高。 用两侧直径大小不等的U形玻璃管，放入水银后，细管内水银面低于粗管水银面。 （2）毛细现象的定义： 浸润液体在细管里上升的现象和不浸润液体在细管里下降的现象，叫做毛细现象。 （3）毛细现象的解释： 解释浸润液体在毛细管里上升的现象。浸润液体与毛细管内壁接触的
11、附着层有扩展的趋势，造成液体与空气接触面弯曲，呈凹形弯曲，液面与管壁接触的附近的表面张力是沿液面切线方向向上的。表面张力有使液面收缩趋势，造成管内液柱上升。直到表面张力向上的拉引作用与管内升高的液柱重力平衡，管内液体停止上升，液柱稳定在一定的高度，如图所示。细管越细，即管截面积小，那么液柱上升高度就越大。 可用相似的分析方法，解释不浸润液体在毛细管里下降的现象。 （4）举例说明毛细现象的应用： 纸张、棉花脱脂后能够吸水的原因在于其内部有许多细小的孔道，起到毛细管作用。 田间农作物的重要管理措施是锄地松土，防止土地板结，其目的是破坏土壤里的毛细管，使地下水分不会快速引上而蒸发掉。 （三）课堂小结
12、 1液体与气体接触的表面有收缩的趋势，液面内相邻两部分之间的彼此相互吸引力叫表面张力。 2液体与固体接触的表面存在着附着层，由于附着层有收缩和扩展两种趋势，形成液体对固体有浸润和不浸润现象。3毛细现象是液体对固体浸润和不浸润现象在细管中的体现。毛细现象在日常生活中经常出现。1固体1晶体与非晶体(1)常见的晶体和非晶体常见的晶体：石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精、雪花。说明：雪花是水蒸气凝华时形成的晶体，它们的形状虽然不同，但都是六角形的图案。食盐晶体总是立方体形，明矾晶体总是八面体形，石英晶体(俗称水晶)的中间是一个六棱柱，两端是六棱锥。如图所示。几种晶体的几何形状常见的非晶体：玻璃
13、、蜂蜡、松香、沥青、橡胶。(2)单晶体与多晶体单晶体：如果一个物体就是一个完整的晶体，这样的晶体叫做单晶体。例如：雪花、食盐小颗粒、单晶硅、单晶锗等。多晶体：如果整个物体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体组成的，这样的物体叫做多晶体。其中的小晶体叫做晶粒。如：由许多食盐单晶体粘在一起而成大块的食盐，就是多晶体。其中的小晶体叫做晶粒。多晶体a多晶体没有规则的几何形状。b不显示各向异性(每一晶粒内部都是各向异性的)。c有确定的熔点。(3)非晶体：没有规则的几何形状。 (4)晶体和非晶体的差异在外形上：单晶体具有规则的几何形状，多晶体和非晶体没有规则的几何形状。在物理性质上，晶体的物理性质与方向有关(
14、这种特性叫各向异性)，非晶体的物理性质在各个方向是相同的(这种特性叫各向同性)。云母导热性上表现出显著的各向异性，而有些晶体在导电性上表现出显著的各向异性，如方铝矿；有些晶体在光的折射上表现出显著的各向异性，如方解石。例如：将石蜡均匀涂在云母片上和玻璃板上，用烧红的钢针接触没有涂蜡的另一面。现象：熔化了的石蜡在云母片上呈椭圆形，而在玻璃片上呈圆形。结论：晶体云母在各个方向上的导热性能不同，而非晶体玻璃在各个方向上的导热性能相同。 谈重点：晶体、非晶体辨析(1)晶体具有各向异性，并不是每种晶体在各种物理性质上都表现出各向异性。(2)固体是否有确定的熔点，可作为区分晶体和非晶体的标志。【例11】
15、晶体和非晶体除在外形上有差别外，晶体都具有_，而非晶体_；单晶体具有_，多晶体具有_。解析：晶体是具有规则几何形状的物体，而非晶体则是没有规则几何形状的物体。晶体还具有各向异性的性质，有的晶体导热性各向不一样，有的晶体导电性各向不一样。总之，晶体和非晶体的物理性质不同。答案：固定的熔点没有固定的熔点各向异性各向同性释疑点：晶体和非晶体间的转化 (1)一种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态存在，例如水晶。天然水晶是晶体，熔化后再凝结的水晶(石英玻璃)就是非晶体，即一种物质是晶体还是非晶体并不是绝对的。(2)许多非晶体在一定的条件下可以转化为晶体。(3)在冷却得足够快和冷却到足够低的温度时，几乎
16、所有的材料都能成为非晶体。【例12】 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解析：常见的金属：金、银、铜、铁、铝、锡、铅等都是多晶体，选项A正确。因为非晶体和多晶体的物理性质都表现为各向同性，所以选项B错误，选项D正确。有天然规则的几何形状的物体不一定是单晶体，选项C错误。答案：AD【例13】 关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是()A单晶体具有各向异性B多晶体也具有各向异性C非晶体的各种物理性质，在各个方向上都是相同的D晶体的各种物理性质，在各个方向上都是不同的解析：具体到某种晶体，它可能只
17、是某种物理性质各向异性较明显。如云母片就是导热性明显，方解石则是透光性明显。但一般晶体不是各种物理性质都各向异性。答案：AC辨误区：各向异性并不是任何一种晶体在各种物理性质上都表现出各向异性，而是一种晶体往往只有在某种物理性质上具有明显的各向异性。2.晶体的微观结构特点(1)组成晶体的物质微粒(分子或原子、离子)依照一定的规律在空间中整齐地排列，晶体中物质微粒的相互作用很强，具有空间上的周期性。(2)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。(4)晶体各向异性和外形规则性的解释组成晶体的物质微粒是有规则的、周期性的。晶体外形的有
18、规则和它各向异性的特点都是由于晶体内部结构有规则的缘故，而非晶体内部的物质微粒的排列是不规则的，由于微粒的数目非常多，平均起来，各个方向的物理性质就相同了。析规律：石墨金刚石有的物质能够生成种类不同的几种晶体，是因为它们的物质微粒能够形成不同的晶体结构。石墨是层状结构，层与层之间距离较大，作用力较弱，沿着这个方向容易把石墨一层层地剥下。石墨的层状结构决定了它的质地松软，可以用来制作粉状润滑剂，也可以用来制作铅笔芯。金刚石中碳原子间的作用力很强，所以金刚石有很大的硬度，可以用来切割玻璃。如果把它装在钻探机的钻头上，能够钻入坚硬的岩石内。石墨的密度小，金刚石的密度大；石墨能导电，金刚石不能导电。【
19、例21】 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不同B晶体在不同方向上物质微粒的排列相同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：晶体的各向异性是晶体内部结构的有规则性，使不同方向上物质微粒的排列情况不同。答案：AD【例22】 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
20、。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，而金刚石的网状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：CD3用比较法区分晶体、非晶体和多晶体晶体和非晶体及多晶体的区别主要从几何外形、物理性质、有无固定熔点及微观结构上去辨析。(1)单晶体和多晶体的比较单晶体多晶体外形特征具有规则的几何形状没有规则的几何形状物理性质(1)表现为各向异性(2)具有一定的熔点(1)表现为各向同性(2)具有一定的熔点(2)多晶体和非晶体比较多晶体和非晶体都没有规则的几何形状。多晶体有一定的熔点，非晶体没有一定的熔点。多晶体和非晶体的一些物理性质都
21、表现为各向同性。从17世纪开始，人们根据晶体外形的规则性和物理性质的各向异性提出了一些假说，认为晶体内部的微粒是有规则地排列着的。到了19世纪中叶，晶体结构学说进一步发展，许多人认为晶体内部的微粒是有规则地排列着的，但是由于受当时的科学技术条件限制，这种想法仍是一种假说。直到1912年，人们应用X射线对晶体结构进行研究，才证实了这种假说的正确性。4晶体微观结构的计算组成晶体的物质微粒(原子、分子或离子)，依照一定的规律在空间中排成整齐的行列。这种有规则的排列称为空间点阵。点阵中的微粒相互作用很强，微粒的热运动主要表现为在一定平衡位置附近做微小的振动。晶体形状的规则正是由于物质微粒排列有规则造成
22、的。如图所示是食盐的空间点阵示意图。食盐晶体是由钠离子和氯离子组成的，这两种离子在空中三个互相垂直的方向上，都是等距离地交错排列的，因而食盐具有正方体的外形。在上图中，某一个离子被几个晶胞所共有，计算每个晶胞含有的此离子数时就用这个晶胞中的离子数目乘以几分之一。【例31】 某球形固体物质，其各向导热性能相同，则该物体()A一定是非晶体B可能具有确定的熔点C一定是单晶体，因为它有规则的几何外形D一定不是单晶体，因为它具有各向同性的物理性质解析：导热性能各向相同的物体可能是非晶体，也可能是多晶体，因此A选项不正确；多晶体具有确定的熔点，因此B选项正确；物体外形是否规则不是判断是否是单晶体的依据，应
23、该说，单晶体具有规则的几何外形是“天生”的，而多晶体和非晶体也可以有规则的几何外形，当然，这只能是“后天”人为加工的，因此C选项错误；单晶体区别于多晶体和非晶体在于其物理性质上的各向异性，因此D选项正确。答案：BD点评：出错原因主要是弄不清单晶体、多晶体和非晶体的本质区别。判断固体物质是晶体还是非晶体，要看其是否具有确定的熔点；区分单晶体与多晶体，要看其物理性质是各向异性还是各向同性。【例32】 一块密度和厚度都均匀分布的矩形被测样品，长AB是宽AC的两倍，如图所示，若用多用电表沿两对称轴O1O1和O2O2测其电阻阻值均为R，则这块样品可能是()A单晶体 B多晶体C非晶体 D金属解析：沿O1O
24、1和O2O2两对称轴测长方体所得阻值相等，正说明该物质沿O1O1和O2O2方向电阻率不同，即表现出各向异性的物理性质，故选项A正确。答案：A【例4】 如图所示为食盐晶体结构示意图，食盐的晶体是由钠离子(图中)和氯离子(图中)组成的，这两种离子在空间中三个互相垂直的方向上，都是等距离地交错排列的。已知食盐的摩尔质量是58.5 g/mol，食盐的密度是2.2 g/cm3，阿伏加德罗常数为6.01023 mol1，试估算食盐晶体中两个最近的钠离子中心间的距离。解析：1 mol食盐中有NA个氯离子和NA个钠离子，离子总数为2NA，因而摩尔体积V与摩尔质量M与物质密度的关系为：V，所以一个离子所占的体积
25、V0由图可知V0就是图中八个离子所夹的小正方体的体积，此正方体的边长d，而最近的两个钠离子中心的距离rd1.41 m41010 m。答案：41010 m5微观结构和图象法结合理解晶体的熔化(1) 对各向异性的微观解释如图所示，这是在一个平面上晶体物质微粒的排列情况。从图中可以看出，在沿不同方向所画的等长线段AB、AC、AD上，物质微粒的数目不同。线段AB上物质微粒较多，线段AD上较少，线段AC上更少。正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起晶体在不同方向上物理性质的不同。(2)对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
26、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。(3)有的物质有几种晶体，如何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大不同。白磷和红磷的化学成分相同，但白磷具有立方体结构，而红磷具有与石墨一样的层状结构。【例51】 如图所示是两种不同物质的熔化曲线，下列说法正确的是()Aa是晶体Bb是晶体Ca是非晶体Db是非晶体解析：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a对应的是晶体，b对应的是非晶体。答案：AD【例52】 甲、乙、丙三种固体物质，质量相等，加热过程中，相同时间内吸收的热量相等，如图所示为其温度随时间变化的图象，由图可以判断()A甲、丙是晶体，乙是非晶体 B乙是晶体，甲、丙是非晶体C乙是非晶体，甲的熔点比丙低 D乙是非晶体，甲的熔点比丙高解析：甲在升温至t2 时开始熔化，一段时间内温度保持不变；丙在升温至t1 时开始熔化，一段时间内温度保持不变，因此，甲、丙为晶体，且甲的熔点高。乙没有固定的熔点，为非晶体。答案：AD
