高三下册物理 固体和液体 逐字稿-5,695字
师:同学们好,本节课我们来复习固体和液体。大家先来看一组图片:食盐、云母、味精、硫酸铜。再来看一组图片:玻璃、沥青、橡胶、松香、蜂蜡。相信同学们已经找到规律了,第一组图片展示的都是晶体,第二组图片展示的都是非晶体。
固体可以分为晶体和非晶体,晶体又可以分为单晶体和多晶体。单晶体具有规则的外形,而多晶体和非晶体外形不规则。单晶体和多晶体具有确定的熔点,而非晶体的熔点不确定。单晶体的物理性质表现为各向异性,而多晶体和非晶体的物理性质表现为各向同性。典型的晶体有石英、云母、明矾、食盐、味精;典型的非晶体有玻璃、蜂蜡。晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。
下面我们用晶体的微观结构解释晶体的特点。晶体有规则的外形,是因为内部微粒有规则地排列。晶体有确定的熔点,是因为熔化时晶体吸收的热量全部用来破坏晶格的排列,温度不发生变化。晶体有各向异性,是因为从晶体内部任意节点出发,在不同方向的相同距离上微粒数不同。如图一所示,同种元素可形成不同的晶体,是因为组成晶体的微粒可以形成不同的空间点阵结构。
我们来看典型例题一。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. 凡是具有规则几何形状的固体一定是晶体
D. 多晶体一定显示各向异性
答案是A。常见的金属材料都是多晶体,A正确;多晶体和非晶体都显示各向同性,B错误;只有具有天然规则几何形状的固体才是单晶体,C错误;多晶体显示各向同性,D错误。
接下来看辨识训练一。甲、乙、丙三种固体物体,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
晶体熔化时有固定的熔点,甲、丙是晶体,乙是非晶体,A正确;甲的熔点是T?,丙的熔点是T?,甲的熔点高,D正确。所以本题选AD。
下面讲讲方法技巧,判断晶体与非晶体、单晶体与多晶体的方法。区分晶体和非晶体的方法是看其有无确定的熔点。晶体具有确定的熔点,而非晶体没有确定的熔点,仅从各向同性或几何形状不能判断某一固体是晶体还是非晶体。区分单晶体和多晶体的方法是看其是否各向异性。单晶体表现出各向异性,而多晶体表现出各向同性。
典型例题2。把融化的蜂蜡薄薄地涂在两种材料所做的薄片上,用一根缝衣针烧热后,用针尖接触蜂蜡层的背面,熔化区域的形状如图甲、乙所示,图中哪一种是晶体?
甲图传导各向同性,乙图传导各向异性,故乙图一定是单晶体,甲图可能是非晶体,所以乙的薄片一定是晶体。
变式训练二。某球形固体物质,其各项导热性能相同,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,其各项导热性能相同
无法判断该物质的种类,有可能是非晶体或多晶体,也有可能是单晶体,只是在导热性能上表现出各向同性,A、D错误;如果是晶体,可能具有确定的熔点,B正确;只有具有天然规则几何形状的固体才是单晶体,C错误。所以此题选B。
再讲讲方法技巧,根据物体的物理性质判断其种类的方法。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,而是单晶体在某些物理性质上表现为各向异性。例如云母、石膏晶体在导热性上有显著的各向异性,方铅矿晶体在导电性上有显著的各向异性,方解石晶体在光的折射上有显著的各向异性。因此,如果物质在某个物理性质上表现出各向异性,则该物质一定为单晶体。如果物质在某个物理性质上表现出各向同性,则无法判断该物质的种类,有可能是非晶体或多晶体,也有可能是单晶体,只是在此物理性质上表现出各向同性。
典型例题3。以下说法正确的是( )
A. 由于构成物质的微粒在空间上有规则地排列,以致晶体具有规则的几何形状
B. 由于金刚石是碳原子远距离层层排布,所以尽管它可用来划玻璃,但能一层层剥离开来
C. 晶体中的微粒按照一定的规律排布,微粒在各自的位置上静止不动
D. 由于微粒在空间有规则地排列,才构成等长度不同方向的粒子数不同,因而出现物理性质的各向异性
答案是AD。由于构成物体的微粒在空间上有规则地排列,晶体具有规则的几何外形,A正确;石墨中的碳原子排列为层状结构,层与层之间距离很大,所以质地松软;金刚石中的碳原子排列紧密,相互作用力很强,所以质地坚硬,B错误;晶体中的微粒按照一定的规律排列,这些微粒并不是静止的,而是在它们的平衡位置附近做很小的振动,C错误;由于微粒在空间有规则地排列,构成等长度不同方向的粒子数不同,因而出现物理性质的各向异性,D正确。
辨识训练三。晶体在熔化过程中吸收的热量主要用于( )
A. 破坏空间点阵结构,增加分子动能
B. 破坏空间点阵结构,增加分子势能
C. 破坏空间点阵结构,增加分子势能,同时增加分子动能
D. 破坏空间点阵结构,但不增加分子势能和分子动能
晶体熔化时温度保持不变,分子的平均动能不变。晶体熔化过程中吸收的热量使分子间的距离变化,全部用来增加分子势能。因为物体的内能是所有分子动能和分子势能的总和,所以晶体熔化时内能增大,只有选项B正确。
方法技巧,单晶体内部微粒是按一定规律排列的空间点阵结构,非晶体内部微粒排列是杂乱无章的,多晶体是单晶体杂乱无章地组合而成。
我们再来看一组图片,露珠呈球形,水黾能在水面上行走。这些现象可以用液体表面张力来解释。液体与气体接触处存在一个薄层,叫做表面层。表面层有以下特点:
分子间距离特点:由于蒸发现象,液体表面分子分布比内部分子稀疏。
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。
表面特征: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。
表面张力的方向和液面相切,垂直于液面上的各条分界线。表面张力的大小与边界线长度有关,还与液体的种类、温度有关。表面张力的效果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。
典型例题4。把一条细棉线的两端系在铁丝环上,棉线处于松弛状态。将铁丝环浸入肥皂液里,拿出来时,环上留下一层肥皂液的薄膜。这时薄膜上的棉线仍是松弛的,如图所示,用烧热的针刺破A侧的薄膜,则观察到棉线的形状为图中的( )
肥皂液的薄膜一侧由于存在表面张力,所以弯向B侧,答案选D。
辨识训练四。液体表面张力产生的原因是( )
A. 在液体的表面层,分子间距离大,分子之间斥力消失,只有引力
B. 由于气体分子对表面层液体分子的吸引
C. 在液体的表面层里,由于分子间距比液体内部大,分子间引力大于斥力