第11.5节 固体的基本性质-2024-2025学年高二物理同步学与练（沪科版2020上海选择性必修第三册）.docx

第十一章气体、液体、固体

11.5固体的基本性质

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知识要点

难易度

1.单晶体：各向异性规则；多晶体和非晶体：各向同性不规则

2.单晶体和非晶体的判别：有无熔点

3.液晶：有电场不透光，无电场透光

★★

★

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??知识精讲

一、晶体和非晶体

1.定义和比较

晶体

非晶体

单晶体

多晶体

原子或分子排列

有一定的空间周期性规则

无规则

外形

具有一定规则的几何外形

没有规则的几何外形

没有一定规则的外形

导热、导电方向性

各向异性

各向同性

各向同性

熔点

有固定熔点

无固定熔点

常见

石英、云母、明矾、食盐、蔗糖、味精、雪花

金属

玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等

2.单晶体和多晶体

单晶体：指整块物质由原子或分子按一定规律作周期性重复排列的固体状态。例如，水晶、钻石等。

多晶体：由许多排列方式相同但位向不一致的小晶粒组成。例如，铜、铁、铝金属等都是多晶体。

3.观察玻璃和云母片上石蜡熔化区域的形状：

现象：云母片上呈现椭圆形，玻璃片上呈现圆形。

结论：单晶体导热具有各向异性，非晶体导热具有各向同性。

多晶体是由单晶体微粒杂乱无章组成，各向异性相互抵消，表现为各向同性。

4.单晶体导光性的各向异性

光在普通非晶体中只有一条折射光线，光在单晶体中有两条折射光线。

5.晶体和非晶体可以互相转化：

同种物质可以有晶体和非晶体两种状态，在一定条件下可以互相转化。

例如，天然水晶是晶体，而熔化后再凝固的水晶（石英玻璃）就是非晶体。

6.石墨烯：

新型单分子层晶体材料，最轻，最薄，强度最大，导电性能最好。

广泛用于芯片、太阳能电池、航天、运输等行业。

二、晶体的微观结构

1.晶体的宏观物理性质是由微观结构决定的。

2.单晶体的分子或原子构成如下图的点阵结构，因此晶体由规则的外形。

分子或原子间距为0.1nm数量级，图中位置为振动平衡位置。

(a)食盐晶体(b)石墨晶体(c)金刚石晶体

3.各向异性的解释：如下图，在不同方向上微粒的数目不同，宏观上表现为各向异性。

4.熔点的解释：

晶体温度升高，振动加剧，点阵结构破坏，熔化为液体，熔化过程不升温，该温度称为熔点。

（吸收的能量用于增加分子势能，不增加分子动能，所以不升温）

完全变成液体后吸热继续升温。

非晶体没有熔点，随着加热逐渐变成液体，在此过程中温度一直升高。

物态变化补充介绍：

熔化和凝固（固态-液态），汽化和液化（液态-气态），升华和凝华（固态-气态）。

从液体到气态叫汽化，汽化过程吸热不升温，该温度叫沸点。晶体和非晶体都有沸点。

在此过程中分子势能增加，动能不变，所以温度不变。

三、液晶

1.液晶：将特定晶体加热到某一特定温度时会熔化为浑浊的液体，继续加热又变得清澈透明，该浑浊状态的液体叫做液晶。微观结构如下图：

2.电场中表现属性：

(1)不加电压时透明，光线能通过；加电压时不透明，不透光。

(2)电场强度不同，对不同颜色的光的吸收不同，用于液晶显示屏，优点是低电压、低功耗。

(3)光学性质具有各向异性，即不同方向上光的传播能力不同。

例1．（多选）关于晶体与非晶体，下列说法正确的是（）

A．固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体、非晶体是绝对的，是不可以相互转化的

B．多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体没有确定的几何形状

C．晶体沿不同的方向导热或导电性能不同，但沿不同方向的光学性质一定相同

D．单晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点

答案：BD

解析：A．晶体、非晶体不是绝对的，是可以相互转化的，A错误；

B．多晶体是许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体没有确定的几何形状，选项B正确；

C．晶体沿不同方向的光学性质也不一定相同，选项C错误。

D．单晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点，选项D正确。

例2．关于液晶的以下说法正确的是()

A．液晶态的存在只与温度有关

B．因为液晶在一定条件下发光，所以可以用来做显示屏

C．液晶的物理性质稳定

D．笔记本电脑的彩色显示器，是因为在液晶中掺入了少量多色性染料，液晶中电场强度不同时，它对不同色光的吸收强度不一样，所以显示出各种颜色

答案：D

解析：液晶态可以在一定温度范围或某一浓度范围存在，A错误；

液晶本身不能发光，液晶具有液体的流动性，其物理性质并不稳定，BC错误；

在外加电压下，对不同色光的吸收程度不同，故D正确。

??巩固练习

1．石墨烯是从石墨中分离出的新材料，其中碳原子紧密结合成单层六边形晶格结构，如图所示，则（）

A．石墨是非晶体B．石墨研磨成的细粉末就是石墨烯

C．单层石墨烯的厚度约3μmD．碳原子在六边形顶