对教学参考书中岩盐立方晶体成因的深度分析
图1 岩盐晶体
1 引言
2020年2月10日夜，微主与安徽池州一中的詹善生老师，研讨了人教版高中物理教科书3-3第37页的一道课后习题，试题的核心是解释如图1、图6所示的岩盐晶体的晶体结构的成因。经过研究，发现教学参考书中提供的参考答案是错误的，并对其中的错误给予了纠正。本次推送，将对原有分析进一步优化升级，给出更有说服力的解释。
创客焦作前期推送
2 试题回放与参考解析
图2 人教版高中物理教科书3-3第37页
教学参考书中给出的参考答案为
图3 人教版高中物理教学参考书3-3第64页
3 对教学参考书中岩盐立方晶体成因的错误辨析
仔细分析如图3所示的参考答案的解析过程，可以发现，参考答案之所以是错误的，是因为它将同种电荷间的斥力当做异种电荷间的引力计算了。
当考虑到同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引之后，可得如图4所示的正确答案为
图4 正确答案
比较FM和FN的值可以发现，岩盐晶体受到敲击时，更容易在与正方形一边平行的方向上断裂。
4 对教学参考书中岩盐立方晶体成因的优化解释
仔细地推敲上述分析思路，还是隐约有一丝不妥。用M、N两个粒子的受力大小来分析岩盐晶体更容易沿着哪一个方向断裂，实际上并不合适。因为正方形边长方向和对角线方向的粒子密度并不一样。
借鉴表面张力的定义方式，比较边长方向和对角线方向上单位长度内的粒子所受引力的和，才更有实际意义。
考虑到正方形对角线与边长的比例关系，易得单位长度内对角和直边两个界面之间的引力分别为
图5 修正答案
比较dF对角和dF直边的值可以发现，岩盐晶体受到敲击时，更容易在与正方形一边平行的方向上断裂。
5 对岩盐晶体立方生长的解释
上述分析可以从力学的角度对岩盐晶体的立方生长给出合理的解释。如果将一个缺角的岩盐立方晶体放置在饱和食盐水中，随着水的蒸发，析出的食盐颗粒将首先沉积在立方晶体的缺角处，因为缺角处对粒子的吸引力大于平面处。
当缺角处填满之后，粒子在立方体的四个面的沉积机会均等，晶体就照着立方形的模样继续生长了。
所以，不管放入饱和食盐水中的晶粒是什么形状的，随着晶体的不断生长，最终将成长为立方结构。
6 结语
说实话，安徽池州一中的詹善生老师分享并质疑的这道试题，为枯燥乏味的抗疫日子带来了很多趣味。一个看似简单的小错误，一次次地深入研讨，一次次接近真相；宛如切开一个洋葱，越是深入，越是辛辣，越是让人泪流满面。
图6 岩盐晶体