物理鲁科版选修3-3学案：课堂互动 第2章第2节固体的微观结构第3节材料科技与人类文明含解析

2.2固体的微观结构-2.3材料科技与人类文明学案（2020年鲁科版高中物理选修3-3）第第2节节固体的微观结构固体的微观结构第第3节节材料科技与人类文明材料科技与人类文明目标定位1.认识固体微观结构和特点.2.用固体的微观结构解释其宏观性质.3.了解材料科技与人类文明.一.晶体的结构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特点.2.晶体内部各微粒之间存在着很强的相互作用力，将微粒约束在一定的平衡位置上.热运动时，这些微粒只能在各自的平衡位置附近做微小振动.二.晶体的结合类型1.离子晶体由正.负离子通过离子键结合而成的晶体.2.原子晶体相邻原子之间通过共价键结合而成的晶体.3.金属晶体物质微粒通过金属键结合而成的晶体.三.固体特征的微观解释1.晶体内部微粒的排列有一定规律，在宏观上具有规则的几何外形.单晶体内部在沿不同方向的等长直线上，微粒的个数通常是不相等的，这说明单晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况是不一样的，所以单晶体在物理性质上表现为各向异性.2.非晶体的内部物质的排列没有一定规律，在宏观上没有规则的几何外形.非晶体在沿不同方向的等长直线上，微粒的个数大致相等.说明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，在物理性质上表现为各向同性.3.同一种物质微粒在不同的条件下有可能生成不同的晶体，虽然构成这些晶体的物质微粒都相同，但是由于它们的排列形式不同，因而物理性质也不同.填“相同”或“不同”四.材料及分类1.分类1按材料特性分为结构材料和功能材料.2按应用领域分为信息材料.能源材料.建筑材料，生物材料.航空航天材料等.3按习惯分为金属材料.无机非金属材料.有机高分子材料和复合材料.2.新材料1发生形变后几乎能100恢复原状的材料称为形状记忆合金.2微电子材料半导体.3力.热.声.光.磁等方面的某些性能会发生突变的纳米材料.4材料.信息.能源被当今国际社会公认为现代文明的三大支柱.一.对固体微观结构的认识和理解1.对单晶体各向异性的解释如图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.图12.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.3.对多晶体特征的微观解释微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固定的熔点，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段上，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1】xx虹口高二期中晶体内部的分子有序排列为如图2所示的空间点阵图中小黑点表示晶体分子，图中AB.AC.AD为等长的三条直线.下列说法正确的是图2A.A处的晶体分子可以沿三条直线发生定向移动B.三条直线上晶体分子的数目相同，表明晶体的物理性质是各向同性的C.三条直线上晶体分子的数目不同，表明晶体的物理性质是各向异性的D.三条直线上晶体分子的数目不同，表明在不同方向上的微粒排列和物质结构情况不一样答案CD解析晶体中的分子只能在平衡位置附近振动，不会沿三条直线发生定向移动，A错误；三条直线上晶体分子的数目不同，表明晶体的物理性质是各向异性的，B 错误，C.D正确.【例2】xx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0.34nm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.针对训练1关于晶体和非晶体，下列说法正确的是A.它们由不同的空间点阵构成B.晶体内部的物质微粒是有规则地排列的，非晶体内部的物质微粒在不停地运动着C.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答案B解析空间点阵是晶体的一个特殊结构，是晶体的一个特性，A错误；不管是晶体还是非晶体，组成物质的微粒永远在做热运动，C错误；非晶体也提不到什么层面的问题，即使是晶体，各个层面的微粒数也不见得相等，D错误，B正确.二.对常见新材料的认识1.形状记忆合金1定义将一种含镍55.含钛45的“镍钛诺”合金丝加热并弯成各种复杂的形状，然后冷却并拉直，当再次加热时，拉直的合金丝又恢复到原来的形状，因此这种合金被称为形状记忆合金.2应用工程机械.航空航天.医疗卫生等领域.2.半导体1定义导电性能介于金属导体和绝缘体之间，具有优异特性的微电子材料.2应用通信卫星.电视卫星接收机.移动通信.高清晰度电视以及军用电子装置等领域.3.纳米材料1定义粒度在1100nm的材料称为纳米材料.2应用医药.电子.生物.航空等方面都有广阔的应用空间.【例3】材料如果按特性分类，可分为A.结构材料B.信息材料C.复合材料D.功能材料答案AD解析按照材料的特性，可以把材料分为结构材料和功能材料两类.结构材料主要利用材料的力学特性，功能材料主要利用材料的声.光.热.电.磁等特性，故选项A.D正确.【例4】纳米材料的奇特效应使纳米材料表现出不同于传统材料的良好性能，以下关于纳米材料的性能的说法中，正确的是A.在力学性能方面，纳米材料具有高强.高硬和良好的塑性B.在热学性能方面，纳米超细微粒的熔点比常规粉体高得多C.在电学性能方面，纳米金属在低温时会呈现超导电性D.在化学性能方面，纳米材料化学活性低答案A解析解答本题时应注意纳米材料的良好性能主要表现在1力学性能高强.高硬和良好塑性.2热学性能熔点较低.3电学性能低温时会呈现电绝缘性.4化学性能具有相当高的化学活性.针对训练2半导体就是导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，以下关于其导电性能的说法中正确的是A.半导体导电性能介于导体和绝缘体之间，性能稳定B.在极低的温度下，纯净的半导体像绝缘体一样不导电C.在较高温度时，半导体的导电性能会大大增强，甚至接近金属的导电性能D.半导体中掺入杂质后，其导电性能会减弱答案BC解析半导体的导电性能受温度.光照及掺入杂质的影响，不是稳定的，故A 错误；在极低的温度下，纯净的半导体像绝缘体一样不导电，故B 正确；在较高的温度下，半导体的导电性能会大大增强，甚至接近金属的导电性能，故C正确；掺入杂质后半导体的导电性能会大大增强，故D错误.固体的微观结构1.发现晶体内部的物质微粒是按一定的规律整齐排列的科学家是A.劳厄B.伦琴C.玻尔D.富勒答案A解析1912年，德国物理学家劳厄用X射线来探测固体内部的原子排列，证实了晶体内部的物质微粒是按一定的规律整齐排列的.2.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.晶体内部微粒间存在着很强的作用力答案BD解析在晶体的内部，组成晶体的物质微粒是规则排列的，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.D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，而不能随意自由运动，C错误.新材料及其应用3.按照材料的应用领域，可把材料分为A.信息材料B.金属材料C.建筑材料D.航空航天材料答案ACD4.下列说法中正确的是A.不锈钢具有很强的耐腐蚀性，广泛应用于制造餐具.外科手术器械及化工设备B.有机高分子材料是由碳.氢.氧.氮.硅.硫等元素的有机化合物构成的材料C.复合材料则是由几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料D.玻璃钢不是复合材料答案ABC。

第二节 固体的微观结构【知识网络】【教学目标】1.了解固体的微观结构。

会区别晶体和非晶体，列举生活中常见的晶体和非晶体。

2.初步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和社会发展的影响。

【自学评价】1、 称为晶体； 称非晶体2、常见的晶体有： ； 常见的非晶体有： 。

3、预习课本，完成下表4、组成晶体的微观粒子按 在空间整齐地排列，微粒的热运动表现为 。

【经典范例】1、下列说法中正确的是 （ ）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2、下列说法错误的是 （ ）A 、晶体具有天然规则的几何形状，是因为物质威力是规则排列的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3、如图所示，食盐的晶体是由钠离子和氯离子组成的。

这两种离子在空间中三个互相垂直的方向上，都是等距离排列地交错排列的。

已知食盐的摩尔质量是58.5 克/摩，食盐的密度是2.2克/厘米3。

阿伏伽德罗常数为6.0×1023摩-1。

在食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离的数值为多少？【思维点播】1、如何正确理解晶体的各向异性晶体 晶体的微观结构固体 非晶体在物理性质上，晶体具有各向异性，而非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。

晶体的各向异性是指晶体在不同方向上物理性质不同，也就是沿不同方向去测量晶体的物理性能得到的结果不同。

例如晶体在不同的方向还可以有不同的硬度、弹性、热膨胀性质、导电性能等。

需要注意的是，晶体具有各向异性，并不是说每一种晶体都能在各种物理性能上表现出各向异性，例如云母、石膏晶体在导热性能上表现出显著的各向异性——沿不同的方向传递热的快慢不同；方铅矿晶体在导电性能上表现出显著的各向异性——沿不同的方向电阻率不同；立方体的铜晶体在弹性上表现出显著的各向异性——沿不同的方向弹性不同；方解石晶体在光的折射上表现出各向异性——沿不同方向上的折射率不同。

C ．相邻原子之间通过共价键结合而成的晶 体叫做离子晶体 D．物质微粒通过金属键结合而成的晶体叫 做金属晶体
【精讲精析】 不同晶体内部，物质微粒之 间结合方式不相同，选项 A正确，由正、负 离子通过离子键结合而成的晶体叫做离子晶 体，选项B错误，相邻原子之间通过共价键 结合而成的晶体叫做原子晶体，选项 C 错误， 物质微粒通过金属键结合而成的晶体叫做金 属晶体，选项D正确． 【答案】 AD
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 体则没有．
课堂互动讲练
晶体结合类型的认识
例1
(
下列关于晶体的结合类型说法正确的是 )
A．不同晶体内部，物质微粒之间结合方式 不相同
B．由正、负离子通过离子键结合而成的晶 体叫做原子晶体
课前自主学案
一、晶体的结构 1 ． 1912 年，德国物理学家 ____ ，证实了晶体 劳厄 内部的物质微粒按一定规律整齐地排列． 2 ．组成晶体的物质微粒有规则地在空间排成 ____ ，呈现周而复始的 ____ 阵列 有序结构，说明晶体的 微观结构具有______ 周期性． 3．晶体内部各微粒之间存在着很强的 __________ ____ 位 置 相互作用力 ， 微 粒 被 约 束 在 一 定 的 平衡 上． 4．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．
二、晶体的结合类型
按晶体微粒之间结合方式不同，可以将晶体 分为________ 、________原子晶体 和________．离子晶 离子晶体 金属晶体 体是由正、负离子通过______结合而成的晶 离子键 体；原子晶体是相邻原子间通过______结合 共价键 而成的晶体；金属晶体是微粒通过______结 金属键 合而成的晶体．

第2节固体的微观结构第3节材料科技与人类文明1.知道晶体的结构类型及特点．(重点)2.理解晶体与非晶体差异的原因．3．应用固体的微观结构解释固体特征．(难点)一、晶体的结构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特点．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，这些微粒只能在各自的平衡位置附近做微小振动．1．晶体为什么有规则的几何外形？提示：由于晶体中的物质微粒在空间是按一定规律排列的，微粒只在一定平衡位置做微小振动，所以晶体有规则的几何外形．二、晶体的结合类型比较项目构成微粒结合键举例类型离子晶体正、负离子离子键NaCl、AgBr原子晶体原子共价键SiO2、碳、锗金属晶体物质微粒金属键铜、银、铝三、固体特征的微观解释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)单晶体在沿不同方向的等长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，所以单晶体在物理性质上表观为各向异性．(2)非晶体在沿不同方向的等长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．同一种物质微粒在不同的条件下有可能形成不同的晶体，虽然构成这些晶体的物质微粒都相同，但是由于它们的排列形式不同，物理性质也不同．四、材料及分类1．分类(1)按材料特性分为：结构材料和功能材料．(2)按应用领域分为：信息材料、能源材料、建筑材料、生物材料、航空航天材料等．(3)按习惯分为：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料．2．新材料(1)发生形变后几乎能100%恢复原状的材料称为形状记忆合金．(2)微电子材料：半导体．(3)力、热、声、光、磁等方面的某些性能会发生突变的纳米材料．(4)材料、信息、能源被当今国际社会公认为现代文明的三大支柱．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．微观结构理论对固体特征的解释一、晶体的微观结构1．猜想：早在17世纪，就有许多研究者提出这样一种观点：在晶体内部，组成晶体的物质微粒应该是规则排列的．2．实验证实：1912年，德国物理学家劳厄用X射线来探测固体内部的原子排列，证实了晶体内部的物质微粒的确是按一定的规律整齐地排列起来的．3．结构特点(1)晶体的微观结构具有周期性．(2)内部微粒间存在着很强的作用力．(3)微粒只在各自的平衡位置附近做微小振动．4．晶体的结构类型(1)概念：由正、负离子通过离子键结合而成的晶体叫做离子晶体．相邻原子之间通过共价键结合而成的晶体叫做原子晶体．物质微粒通过金属键结合而成的晶体叫做金属晶体．(2)常见的各种晶体离子晶体：NaCl晶体(空间正方体结构)，AgBr，PbS，MgO晶体等．原子晶体：SiO2(正四面体结构)、碳(金刚石)、锗、锡晶体等．金属晶体：铜晶体(立方体)、银、铝、镍和金等．组成晶体的物质微粒(分子、原子或离子)，依照一定的规律在空间中整齐地排列，物质微粒之间的相互作用力很强，微粒的热运动不足以克服它们的相互作用力，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．二、固体特征的微观解释1．几何外形解释单晶体内部物质微粒的排列有一定的规律，在宏观上就具有规则的天然几何外形；而非晶体内部物质微粒(或多晶体内的小晶粒)的排列没有一定规律，表现为杂乱无章，因此在宏观上没有规则的天然几何外形．2．物理性质解释在单晶体内部，沿不同方向的等长直线上，微粒个数通常是不相等的，这说明单晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况是不一样的，故单晶体在物理性质上表现为各向异性；在非晶体内部物质微粒(或多晶体内的小晶粒)的排列是杂乱无章的，从统计观点来看，沿不同方向的等长直线上，微粒(或晶粒)个数大致相同，非晶体(或多晶体)在不同方向上的微粒(或晶粒)排列及物质结构情况基本相同，故非晶体(或多晶体)在物理性质上表现为各向同性．单晶体在沿不同的方向上，物质微粒的数目不同，即在不同方向上物质微粒的排列情况不同，从而引起单晶体在不同方向上的物理性质不同．有些物质在不同条件下生成不同的晶体，那是因为组成它们的微粒能够按照不同的规则在空间分布．例如：金刚石和石墨都是由碳元素构成的，它们有不同的点阵结构．三、对晶体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．晶体的温度升高时，组成晶体的物质微粒运动加剧，当热运动达到足以破坏其空间排列的规律性时，晶体开始熔化，要破坏物质微粒空间排列的规律性就需要克服微粒的强大作用力做功，因为在晶体尚未全部熔化之前，吸收的热量全部用来破坏其空间排列的规律性，所以晶体融化时有确定的熔点，虽然在熔化过程中不断地吸收热量，但温度并不升高，如果晶体全部熔化后仍吸收热量，温度将由熔点继续升高．下列叙述中正确的是()A．单晶体的各向异性是由于它的内部微粒的排列是杂乱无章的B．单晶体具有规则的几何外形是由于它的内部微粒按一定规律排列C．非晶体有规则的几何形状和固定的熔点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结构分布[思路点拨]从晶体的微观结构去分析，弄清晶体、非晶体的不同．[解析]单晶体的各向异性是由于在不同方向上，单晶体内部物质微粒的排列情况不同导致的，非晶体内部物质微粒的排列没有一定规律，杂乱无章，故它没有规则的几何形状，也没有固定的熔点，金刚石与石墨物理性质差别很大，是由于内部微粒的排列组合结构不同造成的．故A、C、D均不对，B选项正确．[答案] B1.(多选)下列说法正确的是()A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质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．在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体E．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变解析：选BCD.将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒仍是晶体，故选项A错误；单晶体具有各向异性，有些单晶体沿不同方向上的光学性质不同，故选项B正确；例如金刚石和石墨由同种元素构成，但由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，故选项C正确；晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化．如天然水晶是晶体，熔融过的水晶(即石英玻璃)是非晶体，也有些非晶体在一定条件下可转化为晶体，故选项D正确；熔化过程中，晶体的温度不变，但内能改变，故选项E错误．新材料及其应用1．关于半导体材料的认识(1)半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间的物质，如：硅、锗、氧化亚铜、砷化镓等．(2)影响半导体导电性能的因素：温度、光照、掺入杂质．(3)半导体的单向导电性的微观机理(以硅为例)①N型半导体：以自由电子参与导电的半导体掺入杂质后形成的半导体．②P型半导体：以空穴参与导电的半导体掺入杂质后形成的半导体．③PN结：将P型半导体与N型半导体紧密接触，在接触面上会形成一个PN结．P型半导体端为晶体二极管的正极，N型半导体端为晶体二极管的负极．2．关于纳米材料的认识(1)纳米：长度单位．符号：nm.1 nm＝10－9 m.(2)纳米技术：指在纳米尺度上制造材料和器件的技术．(3)纳米材料的分类：纳米金属材料、纳米磁性材料、有机—无机纳米复合物、纳米传感材料、纳米医用材料等．(4)纳米材料的奇特效应①量子尺寸效应：如银的超细微粒在温度为1 K时，会由导体变为绝缘体．②小尺寸效应：如当材料超细微粒的尺寸与光波波长相当或更小时，将由超导状态变为正常物态．③表面和界面效应：如纳米材料活性极高，极不稳定，很容易与其他原子结合．④宏观量子隧道效应：如低于某一临界温度时，其微观粒子的运动速度基本上与温度无关．(5)纳米材料的良好性能主要表现在：力学、热学、电学、磁学、光学、化学等方面．(多选)纳米材料的奇特效应使纳米材料表现出不同于传统材料的良好性能，以下关于纳米材料的性能的说法中，正确的是()A．在力学性能方面，纳米材料具有高强、高硬和良好的塑性B．在热学性能方面，纳米超细微粒的熔点比常规粉体低得多C．在电学性能方面，纳米金属在低温时会呈现超导电性D．在化学性能方面，纳米材料化学活性低，因此化学稳定性强[思路点拨]结构决定性质，人们发现当材料的尺寸小到纳米尺度时，其力、热、声、光、磁等方面的某些性质会突变，这也是纳米材料的“神奇”之处．[解析]在电学性能方面，纳米材料在低温会呈现电绝缘性；而在化学性能方面，纳米材料具有相当高的化学活性，故选项C、D错误．[答案]AB纳米尺度和原子直径的数量级很接近，因此纳米技术实际上就是重新排列原子而制造出具有新分子结构的技术．当材料小到纳米尺度时，其力、热、声、光、磁等方面的某些性能会突变．2.(多选)关于记忆合金“镍钛诺”，下列说法正确的是()A．它的材料中含镍、钛B．在常温下做成某种形状，高温下拉直，然后到常温时又恢复原状C．在高温下做成某种形状，低温下拉直，然后到高温时又恢复原状D．它的记忆能力只可运用一次解析：选AC.材料中含有镍和钛，A正确；这种合金是高温下做成某种形状，低温下拉直，到高温时恢复原状，B错误，C正确；研究表明，这种合金的记忆本领可反复若干次使用，D错误．用微观结构理论解释晶体的特性1．对单晶体特性的解释(1)对各向异性的解释：如图所示是一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，才导致晶体在不同方向上物理性质不同．(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．2．多晶体的微观结构及对其性质的解释：多晶体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体(晶粒)组成的．平常见到的各种金属材料都是多晶体．把纯铁做成的样品放在显微镜下观察，可以看到它是由许许多多晶粒组成的．晶粒有大有小，最小的只有10－5cm，最大的也不超过10－3cm.每个晶粒都是一个小单晶体，具有各向异性的物理性质和规则的几何形状，因为大量晶粒杂乱无章地排列，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．组成单晶体的物质微粒，在空间按一定的规律排成整齐的行列，构成特定的空间点阵B．单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C．单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．单晶体在熔化时吸收热量，全部用来瓦解单晶体的空间点阵，转化为分子势能，因此，单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，单晶体完全变为液体后，继续加热，温度才会升高[解析]单晶体微粒构成的空间点阵是单晶体有规则几何外形的原因，单晶体在物理性质上的各向异性是由于空间点阵中不同方向的微粒数目不同，微粒间距离也不相同．晶体熔点的存在是由于晶体在熔化时要吸收热量用来瓦解空间点阵，增加分子势能．熔化过程中分子热运动的平均动能不变，即温度不变．只有当晶体全部转变为液体后温度才会升高，分子热运动的平均动能才会增加，所以单晶体也是如此．故选项A、B、D正确．[答案]ABD各种晶体都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性．同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，晶体和非晶体可在一定条件下相互转化.[随堂检测]1．下列关于金属材料的说法正确的是()A．金属材料一般只指纯金属B．通常使用的金属材料大多是合金C．钢是指纯度非常高的铁，而不锈钢是铁和碳的合金再加上铬合成的D．不锈钢只是在干燥的环境里才不生锈，若在潮湿的环境里，也很容易生锈解析：选B.金属材料一般包括金属与合金，而不是指纯金属，但通常使用的金属材料大多是合金，故A错误，B正确；钢是铁和碳的合金，而不是指高纯度的铁，不锈钢则是铁和碳再加上铬的合金，故C项错误；不锈钢具有很强的耐腐蚀性，在潮湿的环境里也不容易生锈，故D项错误．2．(多选)如图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()A．a是晶体B．b是晶体C．a是非晶体D．b是非晶体解析：选AD.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．3．发现晶体内部的物质微粒是按一定的规律整齐排列的科学家是()A．劳厄B．伦琴C．玻尔D．富勒解析：选A.1912年，德国物理学家劳厄用X射线来探测固体内部的原子排列，证实了晶体内部的物质微粒是按一定的规律整齐排列的．4．请举例说明新材料对现代文明的作用．答案：半导体材料促进计算机发展，高温材料促进航天工业的进步，光导纤维促进通信技术发展等．[课时作业]一、单项选择题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．银和氧化钠D．镍和金解析：选D.根据晶体的结合类型可知氧化钠是离子晶体；锗、锡和金刚石是原子晶体；银、镍和金是金属晶体，故选D.2．从物体外形来判断晶体，正确的是()A．玻璃块有规则的几何形状，所以它是晶体B．不具有规则形状的物体，一定不是晶体C．敲打一块石英，使它失去天然的几何外形后，它就不是晶体了D．单晶体在外形上都具有天然的规则的几何形状解析：选D.玻璃块有规则的几何形状是人工方法加工的，不具有规则形状的物体有可能是多晶体．单晶体具有天然的规则的几何外形，敲打失去天然的几何外形后，仍是晶体．3．关于石墨与金刚石的区别，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相同晶体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：选D.金刚石和石墨是同一种物质微粒(碳原子)在不同条件下生成的不同晶体，它们有不同的微观结构，表现在宏观上的物理性质不一样，故D正确．4．日本一位材料研究所的科学家发明了一种“碳纳米管温度计”，这种温度计被认定是世界上最小的温度计．研究人员在长约6～10 nm，直径为7～10 nm的碳纳米管中充入液态的金属镓．当温度升高时，管中的镓就会膨胀，通过电子显微镜就能读取温度值．这种温度计测量的范围可以从18 ℃到490 ℃，精确度较高，可用于检查电子线路是否异常，测定毛细血管的温度等许多方面．由以上信息判断下列推测中不正确的是() A．碳纳米管的体积在18 ℃至490 ℃之间随温度变化很小，可忽略不计B．金属镓的体积在18 ℃至490 ℃之间随温度变化很小，可忽略不计C．金属镓的体积在18 ℃至490 ℃之间随温度变化比较均匀D．金属镓的熔点很低，沸点很高解析：选B.由题中信息知这种温度计测温范围为18～490 ℃，精确度高，可以推断，在测温范围内，碳纳米管体积变化很小，而金属镓的体积随温度均匀变化，故错误的选项为B.5．下列关于晶体空间结构的说法中，不正确的是()A．构成晶体空间结构的物质微粒，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结构，是由于晶体中物质微粒之间相互作用力很强，所有物质微粒都被牢牢地束缚在空间结构的结点上不能动C．所谓空间结构与空间结构的结点，都是抽象的概念；结点是指组成晶体的物质微粒做微小振动的平衡位置D．相同的物质微粒，可以构成不同的空间结构，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解析：选B.组成晶体的物质微粒可以是分子、原子或离子，组成晶体的物质微粒在平衡位置附近做微小振动，物质微粒之间还存在着相互作用．晶体的物质微粒之所以能构成空间结构，是由于晶体中物质微粒之间的相互作用很强，物质微粒可构成不同的空间结构，故选B.6．下列说法中不正确的是()A．不锈钢具有很强的耐腐蚀性，广泛应用于制造餐具、外科手术器械及化工设备B．有机高分子材料是由碳、氢、氧、氮、硅、硫等元素的有机化合物构成的材料C．复合材料是由几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料D．玻璃钢不是复合材料解析：选D.玻璃钢、碳纤维和陶瓷复合材料等都是新型的复合材料，D错．二、多项选择题7．有关晶体的排列结构，下列说法正确的是()A．同种元素原子按不同的结构排列有相同的物理性质B．同种元素原子按不同的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解析：选BD.晶体内部微粒排列的空间结构决定着晶体的物理性质．同种元素原子也会有多种排列结构．例如：碳原子按层状结构排列形成石墨，按网状结构排列形成金刚石．8．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解析：选AD.晶体的各向异性是由于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，故选A、D.9．材料如果按特性分类，可分为()A．结构材料．信息材料C．复合材料．功能材料解析：选AD.按照材料的特性，可以把材料分为结构性材料和功能性材料两类．结构性材料主要利用材料的力学特性，功能性材料主要利用材料的声、光、热、电、磁等特性．10．关于半导体的导电性能随某些物理因素的变化而变化的说法正确的是()A．在极低的温度下，纯净的半导体像导体一样导电性良好B．在极低的温度下，纯净的半导体电阻率很高C．在较高的温度下，有光照射时或掺入杂质后，半导体导电性能大大增强D．在较高的温度下，有光照射时或掺入杂质后，半导体像绝缘体一样不导电解析：选BC.纯净的半导体在低温下的电阻率很高，呈现出绝缘性，故A错误，B正确；在较高的温度下或用某种频率的光照射半导体时，半导体的电阻率会显著下降，导电性能大大提高．通常，当半导体中的杂质含量较高时，电阻率很小，呈现出一定的金属性，故C 正确，D错误．三、非选择题11．有一块物质薄片，某人为了检验它是不是晶体，做了一个实验．他以薄片的正中央O为坐标原点，建立xOy平面直角坐标系，在两个坐标轴上分别取两点x1和y1，使x1和y1到O点的距离相等．在x1和y1上分别固定一个测温元件，再把一个针状热源放在O点，发现x1和y1点的温度都在缓慢升高．甲同学说：若两点温度的高低没有差异，则该物质薄片一定是非晶体．乙同学说：若两点温度的高低有差异，则该物质薄片一定是晶体．请对两位同学的说法作出评价．(1)甲同学的说法是________(选填“对”或“错”)的；理由是__________________．(2)乙同学的说法是________(选填“对”或“错”)的；理由是__________________．解析：单晶体中，物质微粒的排列顺序及物质结构在不同方向上是不一样的，因此单晶体表现出各向异性．而非晶体中，物质微粒排列顺序及物质结构在不同方向是一样的，因此非晶体表现出各向同性．对于多晶体，由于其中小晶粒是杂乱无章地排列的，因此也表现出各向同性．由此可知，表现出各向同性的不一定是非晶体，而表现出各向异性的一定是晶体．答案：(1)错因为有些晶体在导热性上也有可能是各向同性的或两个特定方向上的同性并不能说明各个方向上都同性(2)对因为只有晶体才具有各向异性12．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结构．如图所示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在物质表面排列的共同特点是什么？解析：共同特点是：(1)在确定方向上原子有规律地排列，在不同方向上原子排列规律一般不同．(2)原子排列具有一定的对称性．答案：见解析。