第11章 第2课时（整理）

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1、学 海 无 涯 图 1 第 2 课时 气体 液体与固体 导学目标 1 掌握气体三定律的内容 表达式及图象 2 掌握理想气体的概念 理解气体热现 象的微观意义 3 掌握晶体与非晶体以及液晶的微观结构 理解液体的表面张力现象 一 气体 基础导引 1 一定质量理想气体的状态经历了如图 1 所示的 ab bc cd da 四 个过程 其中 bc 的延长线通过原点 cd 垂直于 ab 且与水平轴平 行 da 与 bc 平行 则气体体积在 A ab 过程中不断减小 B bc 过程中保持不变 C cd 过程中不断增加 D da 过程中保持不变 2 电灯泡内充有氦氩混合气体 如果要使电灯泡内的混合气体在 50

2、0 C 时的压强不超过一 个大气压 则在 20 C 的室温下充气 电灯泡内气体压强至多能充到多少 知识梳理 1 气体分子运动的特点 1 气体分子间距较 分子力可以 因此分子间除碰撞外不受其他力的作 用 故气体能充满 2 分子做无规则的运动 速率有大有小 且时而变化 大量分子的速率按 中间多 两 头少 的规律分布 3 温度升高时 速率小的分子数 速率大的分子数 分子的平均速率 将 但速率分布规律 2 三个实验定律 玻意耳定律 查理定律 盖 吕萨克定律 内容 一定质量的气体 在温度 不变的情况下 压强与体 积成反比 一定质量的气体 在 体积不变的情况下 压强与热力学温度 成正比 一定质量的某种气

3、体 在压强不变的情 况下 其体积与热力 学温度成正比 表 达 式 或 或 图象 3 理想气体的状态方程 学 海 无 涯 1 理想气体 宏观上讲 理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体 实际气体在压 强不太大 温度不太低的条件下 可视为理想气体 微观上讲 理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力 分子本身没有体积 即它所占 据的空间认为都是可以被压缩的空间 2 理想气体的状态方程 一定质量的理想气体状态方程 或 气体实验定律可看作一定质量理想气体状态方程的特例 二 液体和固体 基础导引 关于晶体和非晶体 下列说法正确的是 A 有规则几何外形的固体一定是晶体 B 晶体的各向同性是由于组成它

4、的微粒是按照一定的规则排列的 具有空间上的周期 性 C 晶体一定具有各向异性的特点 D 某些物质微粒能够形成几种不同的空间分布 知识梳理 1 晶体与非晶体 单晶体 多晶体 非晶体 外形 不规则 不规则 熔点 确定 不确定 物理性质 各向同性 各向同性 典型物质 石英 云母 食盐 硫酸铜 玻璃 蜂蜡 松香 形成与 转化 有的物质在不同条件下能够形成不同的形态 同一物质可能以晶体 和非晶体两种不同的形态出现 有些非晶体在一定条件下可以转化 为晶体 2 液体的表面张力 1 作用 液体的表面张力使液面具有 的趋势 2 方向 表面张力跟液面相切 跟这部分液面的分界线 3 液晶的物理性质 1 具有液体的

5、性 2 具有晶体的光学各向 性 3 在某个方向上看其分子排列比较整齐 但从另一方向看 分子的排列是 的 学 海 无 涯 4 饱和汽 湿度 1 饱和汽与未饱和汽 饱和汽 与液体处于动态平衡的蒸汽 未饱和汽 没有达到饱和状态的蒸汽 2 饱和汽压 定义 饱和汽所具有的压强 特点 液体的饱和汽压与温度有关 温度越高 饱和汽压越大 且饱和汽压与饱和汽 的体积无关 3 湿度 定义 空气的干湿程度 描述湿度的物理量 绝对湿度 空气中所含水蒸气的压强 相对湿度 空气的绝对湿度与同一温度时水的饱和汽压的百分比 即 相对湿度 水蒸气的实际汽压 同温度水的饱和汽压 100 考点一 气体压强的产生与计算 考点解读 1

6、 产生的原因 由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁 形成对器壁各处均匀 持续的压 力 作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强 2 决定因素 1 宏观上 决定于气体的温度和体积 2 微观上 决定于分子的平均动能和分子的密集程度 3 常用单位 帕斯卡 Pa 1 Pa 1 N m2 1 atm 760 mmHg 1 013 105 Pa 4 计算方法 1 系统处于平衡状态下的气体压强计算方法 液体封闭的气体压强的确定 平衡法 选与气体接触的液柱为研究对象进行受力分析 利用它的受力平衡 求出气体 的压强 取等压面法 根据同种液体在同一水平液面处压强相等 在连通器内灵活选取等压面 由两侧压强相等建立方程

7、求出压强 液体内部深度为 h 处的总压强 p p0 gh 固体 活塞或汽缸 封闭的气体压强的确定 由于该固体必定受到被封闭气体的压力 所以可通过对该固体进行受力分析 由平衡条 件建立方程来求出气体压强 2 加速运动系统中封闭气体压强的计算方法 一般选与气体接触的液柱或活塞为研究对 学 海 无 涯 图 3 图 4 象 进行受力分析 利用牛顿第二定律列方程求解 特别提醒 1 气体压强与大气压强不同 大气压强由重力而产生 随高度增大而减小 气体 压强由大量气体分子频繁碰撞器壁而产生 大小不随高度而变化 2 容器内气体的压强是大量分子频繁碰撞器壁而产生的 并非因其重力而产生的 3 求解液体内部深度为

8、h 处的总压强时 不要忘记液面上方气体的压强 典例剖析 例 1 2010 上海单科 22 改编 如图 2 所示 上端开口的圆柱形汽缸竖直放 置 截面积为 5 10 3 m2 一定质量的气体被质量为 2 0 kg 的光滑活塞 封闭在汽缸内 其压强为 Pa 大气压强取 1 01 105 Pa g 取 10 m s2 跟踪训练 1 如图 3 所示 一根竖直的弹簧支持着一倒立汽缸的活塞 使汽缸悬空而静止 设活塞和缸壁间无摩擦且可以在缸内自由移动 缸壁导热性能良好 使缸内气体温度总能与外界大气的温度相同 则 下列结论中正确的是 A 若外界大气压强增大 则弹簧将压缩一些 B 若外界大气压强增大 则汽缸的上

9、底面距地面的高度将增大 C 若气温升高 则活塞距地面的高度将减小 D 若气温升高 则汽缸的上底面距地面的高度将增大 考点二 理想气体实验定律的微观解释及应用 考点解读 实验定律的微观解释 等温变化 等容变化 等压变化 微观 解释 一定质量的气体 温度保持 不变时 分子的平均动能一 定 在这种情况下 体积减 小时 分子的密集程度增 大 气体的压强就增大 一定质量的气体 体 积保持不变时 分子 的密集程度保持不 变 在这种情况下 温度升高时 分子的 平均动能增大 气体 的压强就增大 一定质量的气体 温 度升高时 分子的平 均动能增大 只有气 体的体积同时增大 使分子的密集程度 减小 才能保持压强

10、不变 典例剖析 例 2 如图 4 所示 带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上 其下部 放入盛水的烧杯中 注射器活塞的横截面积 S 5 10 5 m2 活塞 及框架的总质量 m0 5 10 2 kg 大气压强 p 0 1 0 105 Pa 当水 温为 t0 13 C 时 注射器内气体的体积为 5 5 mL g 10 m s2 1 向烧杯中加入热水 稳定后测得 t1 65 C 时 气体的体积为多 大 2 保持水温 t1 65 C 不变 为使气体的体积恢复到 5 5 mL 则要 在框架上挂质量多大的钩码 学 海 无 涯 方法突破 应用实验定律及状态方程解题的一般步骤 1 明确研究对象 即一定质量的某理

11、想气体 2 确定气体在始末状态的参量 p1 V1 T1及 p2 V2 T2 3 由气体实验定律或状态方程列式求解 4 讨论结果的合理性 跟踪训练 2 一气象探测气球 在充有压强为 76 0 cmHg 温度为 27 0 的氦气时 体积为 3 50 m3 在上升至海拔 6 50 km 高空的过程中 气球内氦气压强逐渐减小到此高度上的大 气压 36 0 cmHg 气球内部因启动一持续加热过程而维持其温度不变 此后停止加热 保 持高度不变 已知在这一海拔高度气温为 48 0 求 1 氦气在停止加热前的体积 2 氦气在停止加热较长一段时间后的体积 考点三 气体实验定律图象的应用 考点解读 一定质量的气体

12、不同图象的比较 类别图线 特点 举例 p V pV CT 其中C为恒量 即pV之积越大的等温线 温度越高 线离原点越远 p 1 V p CT1 V 斜率 k CT 即斜率越大 温度越高 p T p C VT 斜率 k C V 即斜率越大 体积越小 V T V C pT 斜率 k C p 即斜率越大 压强越小 典例剖析 例 3 一足够高的内壁光滑的导热汽缸竖直浸放在盛有冰水混合物的水槽中 用不计质量的 活塞封闭了一定质量的理想气体 如图 5 所示 开始时气体的体积为 2 0 10 3 m3 现缓 慢地在活塞上倒上一定量的细砂 最后活塞静止时气体的体积恰好变为原来的一半 然后 将汽缸移出水槽 缓慢

13、加热 使气体温度变为 136 5 C 大气压强为 1 0 105 Pa 图 5 1 求汽缸内气体最终的体积 2 在 p V 图上画出整个过程中汽缸内气体的状态变化 请用箭头在图线上标出状态变化 的方向 学 海 无 涯 图 6 图 7 跟踪训练 3 一定质量的理想气体经过一系列过程 如图 6 所 示 下列说法中正确的是 A a b 过程中 气体体积增大 压强减小 B b c 过程中 气体压强不变 体积增大 C c a 过程中 气体压强增大 体积变小 D c a 过程中 气体内能增大 体积变小 考点四 固体 液体的性质 考点解读 1 液体的微观结构特点 1 分子间的距离很小 2 液体分子间的相互作

14、用力很大 3 分子 的热运动特点表现为振动与移动相结合 2 液体的表面张力 1 作用 液体的表面张力使液面具有收缩的趋势 2 方向 表面张力 跟液面相切 跟这部分液面的分界线垂直 3 大小 液体的温度越高 表面张力越小 液体中溶有杂质时 表面张力变小 液体的密度越大 表面张力越大 3 液晶 物理 性质 具有液体的流动性 具有晶体的光学各向异性 在某个方向上看其分子排列比较整齐 但从另一方 向看 分子的排列是杂乱无章的 典例剖析 例 4 1 下列说法中正确的是 A 黄金可以切割加工成任意形状 所以是非晶体 B 同一种物质只能形成一种晶体 C 单晶体的所有物理性质都是各向异性的 D 玻璃没有确定的

15、熔点 也没有规则的几何形状 2 经实验证明 表面张力的大小与液体的种类 温度和边界长度 有关 我们把某种液体在一定温度下单位边界长度的表面张力大 小定义为这种液体的表面张力系数 它的大小反映了液体表面张 力作用的强弱 图 7 所示是测量表面张力系数的一种方法 若已知 金属环质量为 m 0 10 kg 半径为 r 0 20 m 当用 FT 1 15 N 的 力 向上提金属环时 恰好可以将金属环提离液面 求该种液体的表 面张力系数 g 9 80 m s2 方法归纳 本题第 2 问属于信息给予题 根据所学物理知识 结合题目描述的内容 理解 所给信息的含义是解决这类问题的关键 本题首先需理解表面张力系

16、数的含义 其次是分 析环所受的力 注意表面张力在环内外均有作用 所以作用边界长度为 4 r 跟踪训练 4 关于液体表面现象的说法中正确的是 A 把缝衣针小心地放在水面上 针可以把水面压弯而不沉没 是因为针受到重力小 又 学 海 无 涯 图 8 图 9 受液体的浮力的缘故 B 在处于失重状态的宇宙飞船中 一大滴水银会成球状 是因为液体内分子间有相互吸 引力 C 玻璃管道裂口放在火上烧熔 它的尖端就变圆 是因为熔化的玻璃 在表面张力的作 用下 表面要收缩到最小的缘故 D 飘浮在热菜汤表面上的油滴 从上面观察是圆形的 是因为油滴液体呈各向同性的缘 故 A 组 气体实验定律 1 1 下列有关热现象的说法中 正确的是 A 布朗运动是液体或气体分子的运动 它说明分子永不停息做无规则运动 B 两分子间距离增大 分子间的势能一定增加 C 在热传导过程中 热量可以自发地由低温物体传递到高温物体 D 液晶显示屏是应用液晶的光学各向异性制成的 2 如图 8 所示 一个内壁光滑的圆柱形汽缸 高度为 L 底面积为 S 缸内有一个质量为 m 的活塞 封闭了一定质量的理想气体 温 度为热力学温标 T0时 用绳子系住