第二章：第4節固

體高中物理選擇性必修第三冊制作：陳慶威目錄CONTENT高中物理選擇性必修第三冊晶體和非晶體晶體的微觀結構總結提升問題？00.高中物理選擇性必修第三冊觀察食鹽顆粒和松香的外形，它們的外形各有怎樣的特征？再用顯微鏡觀察精鹽和松香粉末的外形，兩者有什么樣的差別嗎？食鹽顆粒總是呈現立方體形，松香顆粒沒有規則的幾何形狀。晶體和非晶體第一部分晶體01.高中物理選擇性必修第三冊石英、云母、明礬、食鹽、硫酸銅、味精等是晶體。雪花是水蒸氣凝華時形成的晶體，它們都具有相似的幾何形狀，即圖案中都有六個角。食鹽晶體是正六面體形，明礬晶體總是八面體形，天然石英晶體（俗稱水晶）的中間是一個六棱柱，兩端是六棱錐。晶體有天然的、規則的幾何形狀。雪花晶體氣體的等壓變化02.高中物理選擇性必修第三冊立方體八面體石英六面棱柱和2個六面棱錐明礬食鹽非晶體03.高中物理選擇性必修第三冊玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠等是非晶體。非晶體沒有規則的外形。瀝青晶體和非晶體的區別04.高中物理選擇性必修第三冊除了形狀是否規則外，晶體和非晶體在物理性質上也有所不同。我們在初中已經學過，晶體具有確定的熔點，非晶體沒有確定的熔化溫度，這就是區別之一。此外，其他物理性質也有差異。實驗與觀察05.高中物理選擇性必修第三冊把熔化了的石蠟薄薄地涂在薄玻璃片和單層云母片上，再將烙鐵通電燒熱，然后用烙鐵頭分別接觸玻璃片和云母片的背面。觀察玻璃片和云母片石蠟熔化區域的形狀。玻璃片（圓形）云母片（橢圓形）實驗與結論06.高中物理選擇性必修第三冊玻璃片上石蠟熔化區域的形狀近似于圓形，表明玻璃（非晶體）在各個方向上導熱性能是相同的。云母片上石蠟熔化區域的形狀呈橢圓形，表明云母（晶體）沿不同方向的導熱性能不同。氣體的等壓變化07.高中物理選擇性必修第三冊還有些晶體沿不同方向的導電性能不同；而有些晶體沿不同方向的光學性質不同，這類現象叫作各向異性（anisotropy）。如圖，方解石晶體是各向異性的晶體，它能把光分解為兩束光而沿不同方向折射，形成雙折射現象。非晶體沿各個方向的物理性質都是一樣的，這叫作各向同性（isotropy）。方解石的雙折射現象08.高中物理選擇性必修第三冊把光分解為兩束光而沿不同方向折射，形成雙折射現象。晶體導光性的各向異性oe雙折射

（如方解石）普通折射

（如玻璃等非晶體）觀察方解石晶體是各向異性思考與討論09.高中物理選擇性必修第三冊常見的金屬沒有規則的形狀，但具有確定的熔點。它們是晶體還是非晶體?單晶體10.高中物理選擇性必修第三冊從金屬的顯微圖樣中可以看到，它是由許多細小的晶粒組成的（圖2.4-7）。每個晶粒都是一個小的單晶體（monocrystal），有規則的形狀且各向異性。多晶體11.高中物理選擇性必修第三冊但是，由于這些小的單晶體的取向雜亂無章，所以金屬沒有確定的幾何形狀，也不顯示各向異性，僅保留了在一定壓強下具有確定熔點的特征，我們把它稱為多晶體（polycrystal）。晶體的微觀結構第二部分假說01.高中物理選擇性必修第三冊為什么晶體的形狀和物理性質會與非晶體不同？人們認為很可能是它們的微觀結構不一樣。從17世紀到19世紀，陸續出現了一些假說。勞厄預言可以用X射線通過晶體得到的衍射圖像確定晶體結構。布拉格父子在勞厄的基礎上，成功地測定了NaCl、KCl等的晶體結構，并提出了作為晶體衍射基礎的著名公式─布拉格定律，他們于1915年共同獲得諾貝爾物理學獎。X射線結晶圖譜晶體的微觀結構02.高中物理選擇性必修第三冊到了20世紀初，通過X射線在晶體上衍射的實驗，這種假說才得到證實。在20世紀70年代，人們又用電子顯微鏡觀察到了鈾、釷原子的像。1982年，人們用掃描隧道顯微鏡觀察到物質表面原子的排列。高中物理選擇性必修第三冊晶體的微觀結構的特點03.1.組成晶體的物質微粒（分子或原子、離子）依照一定的規律在空間中整齊地排列，具有空間上的周期性.食鹽晶體的微觀結構高中物理選擇性必修第三冊2.有的物質在不同條件下能夠生成不同的晶體。那是因為組成它們的微粒能夠按照不同規則在空間分布.例:石墨和金剛石的微觀結構.石墨及微觀結構金剛石及微觀結構晶體的微觀結構的特點04.高中物理選擇性必修第三冊用晶體的微觀結構解釋晶體的特征05.

由于晶體的物質微粒是按照一定的規則在空間中整齊地排列的，表現在外形上具有規則的幾何形狀，且不同類型的晶體結構，決定了各種晶體的不同外形。所以食鹽晶體呈立方體形，明礬晶體呈八面體等。在不同方向上物質微粒的排列情況不同，才引起晶體的不同方向上物理性質的不同。所以才有晶體的各向異性。

晶體和非晶體的差異06.高中物理選擇性必修第三冊1.外形上：晶體有規則的幾何形狀；非晶體則沒有規則的幾何形狀.2.物理性質上：晶體有確定的熔點，非晶體沒有確定的熔點．3.熔點：并不是每種晶體在各種物理性質上都表現出各向異性．晶體的物理性質與方向有關（各向異性）非晶體的物理性質在各個方向是相同的（各向同性）晶體和非晶體間的轉化07.高中物理選擇性必修第三冊1.一種物質可能以晶體和非晶體兩種不同的形態出現。

2.許多非晶體在一定的條件下可以轉化為晶體。天然水晶是晶體

石英玻璃是非晶體熔化后再凝固石英等晶體漫長的地址年代火山玻璃（火山噴發出來的熔巖，迅速冷卻來不及結晶而形成的一種玻璃質結構巖石）總結提升第三部分高中物理選擇性必修第三冊課堂小結0102晶體和非晶體晶體都具有相似的幾何形狀，非晶體沒有規則的外形。晶體的微觀結構組成晶體的物質微粒（分子或原子、離子）依照一定的規律在空間中整齊地排列，具有空間上的周期性.例題1例題精選01.【參考答案】B高中物理選擇性必修第三冊

2024年4月25日北京大學科研團隊公布了我國在光學晶體理論方面的原創性突破一菱方氮化硼晶體，這是目前已知最薄的光學晶體。下列關于晶體的說法正確的是（）A．單晶體有固定的熔點，多晶體沒有固定的熔點B．晶體熔化過程中，分子平均動能不變C．晶體熔化過程中，分子平均勢能不變D．單晶體的光學性質一定各向異性解析例題解析02.高中物理選擇性必修第三冊【解析】A．單晶體和多晶體均有固定的熔點，故A錯誤；B．晶體熔化過程中溫度不變，分子平均動能不變，故B正確；C．晶體熔化吸收熱量，內能增加，由于分子平均動能不變，所以分子平均勢能必增加，故C錯誤；D．單晶體在某些物理性質上是各向異性的，但其光學性質不一定各向異性，故D錯誤。故選B。例題2例題精選03.【參考答案】A高中物理選擇性必修第三冊

北京冬奧會給世界各地的人們帶來了寒冬中的溫暖，雪花形主火炬的創意展現中國智慧，符合科學事實（圖乙）。下列關于雪花的說法正確的是（）A．雪花是晶體B．雪花各向同性C．0℃雪花的分子的平均動能比0℃液態水分子的小D．雪花漫天飛舞可以作為雪花分子在做無規則運動的證據解析例題解析04.高中物理選擇性必修第三冊【解析】AB．根據雪花具有形狀規則的幾何形狀，且雪花在熔化時，吸收熱量溫度不變，具有確定的熔點，所以雪花是單晶體，則單晶體具有各向異性的物理性質，故B錯誤，A正確；C．平均動能與溫度有關系，故0°C雪花的水分子的平均動能與0°C液態水分子的相同，故C錯誤；D．雪花是固體顆粒，飛舞時，是宏觀上的機械運動，不能說明分子在做無規則運動，故D錯誤。故選A。例題3例題精選05.【參考答案】D高中物理選擇性必修第三冊

如圖1所示，透過方解石觀察下方的線條可以看到兩個像，這稱為雙折射現象，再透過緩慢旋轉的偏振片會觀察到兩個像交替出現，如圖2所示，則下列說法錯誤的是（

）A．方解石是單晶體

B．方解石光學性質各向異性C．透過方解石的光是偏振光

D．透過方解石的光波是縱波解析例題解析06.高中物理選擇性必修第三冊【解析】AB．單晶體具有各向異性，會產生雙折射現象，方解石能產生雙折射現象，則方解石是單晶體，其光學性質各向異性，故AB正確；CD．通過方解石的光能夠通過偏振片觀察到兩個像交替出現，即發生了偏振現象，說明透過方解石的光是偏振光，只有橫波才能發生偏振現象，則透過方解石的光波是橫波，故C正確，D錯誤。本題是選錯誤的，故選D。例題4例題精選07.【參考答案】B高中物理選擇性必修第三冊

江西景德鎮陶瓷享譽世界。如圖，向陶瓷茶杯倒入半杯熱水，蓋上杯蓋過一段時間后，發現杯蓋拿起來比較費力。下列說法正確的是（）A．杯蓋拿起來比較費力的主要原因是杯蓋與杯子間的密封性較好，杯蓋與杯子間的分子的引力作用B．杯蓋拿起來比較費力的主要原因是杯蓋與杯子間的密封性較好，杯子內氣體的溫度下降、壓強減小C．杯子內的氣體溫度降低，氣體每個分子的動能都減小D．向杯子中倒入熱水后，杯子四周變熱的速度一樣快，說明陶瓷是各向異性材料解析例題解析08.