人教版高中物理全套教案和導(dǎo)學(xué)案11第2講 固體液體和氣體

1、 固體和液體 晶體與非晶體1 分類 比較 晶體 非晶體 單晶體 多晶體 外形 熔點(diǎn) 規(guī)則 確定不規(guī)則 不規(guī)則 不確定 物理性質(zhì) 原子排列 形成與 轉(zhuǎn)化 典型物質(zhì)各向異性 有規(guī)則，但多晶體每個(gè)單晶體間的排列無(wú)規(guī)則有的物質(zhì)在不同條件下能夠形成不同的晶體。同一物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)，有些晶體在一定條件下也可以轉(zhuǎn)化為非晶體石英、云母、食鹽、硫酸銅 各向同性 無(wú)規(guī)則 玻璃、蜂蠟、松香 液體2 (1)液體的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：10 m左右。10分子間的距離很??；在液體內(nèi)部分子間的距離在 液體分子間的相互作用力很大，但比固體分子間的作用力要小。 分子的熱運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)表現(xiàn)為振動(dòng)與移動(dòng)相結(jié)合。 (2)液

2、體的表面張力： 作用：液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢(shì)。 方向：表面張力跟液面相切，跟這部分液面的分界線垂直。 大小：液體的溫度越高，表面張力越??；液體中溶有雜質(zhì)時(shí)，表面張力變??；液體的密度越大，表面張力越大。 (3)液晶： 加熱加熱 液晶液晶的產(chǎn)生：晶體液體 具有液體的流動(dòng)性，具有晶體的光學(xué)的各向? 異性 ? 物理性質(zhì) 在某個(gè)方向上看其分子排列比較整齊，但從? 另一方向看，分子的排列是雜亂無(wú)章的 飽和汽與飽和汽壓：(4)與液體處于動(dòng)態(tài)平衡的蒸汽叫做飽和汽；沒有達(dá)到飽和狀態(tài)的蒸汽叫未飽和汽。在一定 溫度下，飽和汽的分子數(shù)密度是一定的，因而飽和汽的壓強(qiáng)也是一定，這個(gè)壓強(qiáng)叫做這種液 體的飽和汽壓

3、。飽和汽壓隨溫度升高而增大。 (5)相對(duì)濕度： 空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度時(shí)水的飽和汽壓之比叫做空氣的相對(duì)濕度。即：相對(duì)濕 水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)p度(B100%)。 p同溫下水的飽和汽壓s 1晶體與非晶體熔化過程的區(qū)別 (1)晶體熔化過程，當(dāng)溫度達(dá)到熔點(diǎn)時(shí)，吸收的熱量全部用來(lái)破壞空間點(diǎn)陣，增加分子勢(shì)能，而分子平均動(dòng)能卻保持不變，所以晶體有固定的熔點(diǎn)。非晶體沒有空間點(diǎn)陣，熔化時(shí)不需要去破壞空間點(diǎn)陣，吸收的熱量主要轉(zhuǎn)化為分子的平均動(dòng)能，不斷吸熱，溫度就不斷上升。 (2)由于在不同溫度下物質(zhì)由固態(tài)變成液態(tài)時(shí)吸收的熱量不同，而晶體有固定的熔點(diǎn)，因此有固定的熔化熱，非晶體沒有固定的熔點(diǎn)，也就沒有固定的熔化

4、熱。 2對(duì)液體性質(zhì)三點(diǎn)說明 (1)液體表面層、附著層的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是導(dǎo)致表面張力、浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)現(xiàn)象、毛細(xì)現(xiàn)象等現(xiàn)象的根本原因。 (2)同一種液體，對(duì)一些固體是浸潤(rùn)的，對(duì)另一些固體可能不浸潤(rùn)。 (3)液體沸騰的條件是液體中氣泡內(nèi)的飽和蒸汽壓和外部大氣壓強(qiáng)相等。 1人類對(duì)物質(zhì)屬性的認(rèn)識(shí)是從宏觀到微觀不斷深入的過程，以下說法正確的是( ) A液體的分子勢(shì)能與體積有關(guān) B晶體的物理性質(zhì)都是各向異性的 C溫度升高，每個(gè)分子的動(dòng)能都增大 D露珠呈球狀是由于液體表面張力的作用 解析：選AD 液體體積與分子間相對(duì)位置相聯(lián)系，從宏觀上看，分子勢(shì)能與體積有關(guān)，A正確；多晶體表現(xiàn)各向同性，B錯(cuò)誤；溫度升高，分子平均

5、速率增大，遵循統(tǒng)計(jì)規(guī)律，C 正確。D錯(cuò)誤；露珠表面張力使其表面積收縮到最小，呈球狀， 氣 體 氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)1(1)氣體分子間距較大，分子力可以忽略，因此分子間除碰撞外不受其他力的作用，故 氣體能充滿整個(gè)空間。 (2)分子做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，速率有大有小，且時(shí)而變化，大量分子的速率按“中間多，兩頭少”的規(guī)律分布。 (3)溫度升高時(shí)，速率小的分子數(shù)減少，速率大的分子數(shù)增多，分子的平均速率將增大， 但速率分布規(guī)律不變。 2氣體的壓強(qiáng) (1)產(chǎn)生原因： 由于大量分子無(wú)規(guī)則地運(yùn)動(dòng)而碰撞器壁，形成對(duì)器壁各處均勻、持續(xù)的壓力，作用在器壁單位面積上的壓力叫做氣體的壓強(qiáng)。 (2)決定因素： 宏觀上：決定于氣體

6、的溫度和體積。 微觀上：決定于分子的平均動(dòng)能和分子數(shù)密度。 3氣體實(shí)驗(yàn)定律 玻意耳定律 查理定律 蓋-呂薩克定律 內(nèi)容 一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)與體積成反比 在體一定質(zhì)量的氣體，壓強(qiáng)積不變的情況下， 與熱力學(xué)溫度成正比一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，其體積與熱力學(xué)溫度成正比 表達(dá)式pVpV 2112或pV恒量 pp12 TT21p或 恒量TVV21或 TT21V 恒量T 圖象 一定質(zhì)量的氣體，溫度一定質(zhì)量的氣體，一定質(zhì)量的氣體，溫度體積升高時(shí)，分子的平均動(dòng)保持不變時(shí)，分子的密保持不變時(shí)，分子的平能增大。只有氣體的體均動(dòng)能一定。微觀 在這種情集程度保持不變。在這積同時(shí)增大

7、，解釋 況下，體積減小時(shí)，種情況下，溫度升高使分子的分密集程度減小，分子的平均動(dòng)能增氣子的密集程度增大，時(shí)，才能保 持壓強(qiáng)不變。大，氣體的壓強(qiáng)就增 體的壓強(qiáng)就增大。大。 4理想氣體的狀態(tài)方程 (1)理想氣體： 宏觀上講，理想氣體是指在任何條件下始終遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體，實(shí)際氣體在壓強(qiáng)不太大、溫度不太低的條件下，可視為理想氣體。 微觀上看：a.分子可看作質(zhì)點(diǎn)；b.除分子與分子間、分子與器壁間的碰撞外，分子間沒有相互作用，因此理想氣體沒有分子勢(shì)能，其內(nèi)能僅由氣體質(zhì)量及溫度決定，與體積無(wú)關(guān)；c.分子與分子、分子與器壁間的碰撞是彈性碰撞。 (2)理想氣體的狀態(tài)方程： 內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種理想氣體發(fā)生

8、狀態(tài)變化時(shí)，壓強(qiáng)跟體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值保持不變。 pVpVpV2112公式：或C (C是與p、V、T無(wú)關(guān)的常量)。 TTT21 1氣體壓強(qiáng)的幾種求法 (1)平衡狀態(tài)下氣體壓強(qiáng)的求法： 參考液片法：選取假想的液體薄片(自身重力不計(jì))為研究對(duì)象，分析液片兩側(cè)受力情況，建立平衡方程，消去面積，得到液片兩側(cè)壓強(qiáng)相等方程，求得氣體的壓強(qiáng)。 力平衡法：選與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得氣體的壓強(qiáng)。 等壓面法：在連通器中，同一種液體(中間不間斷)同一深度處壓強(qiáng)相等。 (2)加速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中封閉氣體壓強(qiáng)的求法： 選與氣體接觸的液柱或活塞為研究對(duì)象，

9、進(jìn)行受力分析，利用牛頓第二定律列方程求解。 2理想氣體狀態(tài)方程與氣體實(shí)驗(yàn)定律 (1)理想氣體狀態(tài)方程與氣體實(shí)驗(yàn)定律的關(guān)系： ?V玻意耳定律V溫度不變：pp?2121?pp21VpVp?查理定律體積不變：? 2112TT 21 TT21?VV21?壓強(qiáng)不變：?蓋呂薩克定律 TT21(2)幾個(gè)重要的推論： p1T p查理定律的推論： T1V1T 呂薩克定律的推論：蓋V T1pVpVpV201021理想氣體狀態(tài)方程的推論： TTT2103一定質(zhì)量的氣體不同圖象的比較 過程 類別 圖線 特點(diǎn) 舉例 pV)，即(其中C為恒量pVCT 之積越大的等溫線溫度越高，線V p 離原點(diǎn)越遠(yuǎn) 等溫過程 1，即斜率越

10、kCTpCT，斜率1V pV 大，溫度越高 CC即斜率越大，Tp，斜率kVVT p 等容過程 體積越小 CC即斜率越大，TV，斜率k，ppT V 等壓過程 壓強(qiáng)越小 ) 對(duì)于一定質(zhì)量的氣體，下列狀態(tài)變化可能實(shí)現(xiàn)的是2( A增大壓強(qiáng)時(shí)，溫度降低，體積增大 升高溫度時(shí)，壓強(qiáng)增大，體積減小B C降低溫度時(shí)，壓強(qiáng)增大，體積不變 降低溫度時(shí)，壓強(qiáng)減小，體積增大D體積增大時(shí)， 選解析：BD溫度降低時(shí)，分子的平均動(dòng)能減小，有使壓強(qiáng)減小的趨勢(shì)；過程是不可能實(shí)現(xiàn)的；升高溫度，A分子的密集程度減小，也有使壓強(qiáng)減小的趨勢(shì)，所以過程是可能實(shí)現(xiàn)的；溫度降低而體積不變，壓強(qiáng)一定減減小體積，都會(huì)使壓強(qiáng)增大，故B過程是可能C

11、小，故過程是不可能實(shí)現(xiàn)的；溫度降低和體積增大都會(huì)使壓強(qiáng)減小，所以D 實(shí)現(xiàn)的。 固體和液體的性質(zhì) 本考點(diǎn)為高考重點(diǎn)，主要考查對(duì)固體和液體的有關(guān)性質(zhì)的理解，以選擇題命題分析 呈現(xiàn)。例1 (2012江蘇高考)下列現(xiàn)象中，能說明液體存在表面張力的有( ) A水黽可以停在水面上 B葉面上的露珠呈球形 C滴入水中的紅墨水很快散開 D懸浮在水中的花粉做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) 解析 由于液體表面層分子引力，使得液體表面具有收縮的趨勢(shì)，露珠表面張力使表面面積收縮到最小，水面的張力給水黽向上的彈力，選項(xiàng)A、B正確；紅墨水散開是擴(kuò)散現(xiàn)象，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；懸浮在水中的花粉做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，是水分子對(duì)花粉顆粒碰撞不均衡造成的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

12、 答案 AB 表面張力使液體自動(dòng)收縮，由于有表面張力的作用，液體表面有收縮到最小面積的趨勢(shì)，表面張力的方向沿液面切線方向。 變式訓(xùn)練 1關(guān)于晶體和非晶體，下列說法正確的是( ) A金剛石、食鹽、玻璃和水晶都是晶體 B晶體的分子(或原子、離子)排列是有規(guī)則的 C單晶體和多晶體有固定的熔點(diǎn)，非晶體沒有固定的熔點(diǎn) D單晶體和多晶體的物理性質(zhì)是各向異性的，非晶體是各向同性的 解析：選BC 玻璃是非晶體，選項(xiàng)A錯(cuò)；多晶體和非晶體是各向同性的，D項(xiàng)錯(cuò)，B、C正確。 氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用 本考點(diǎn)為高考熱點(diǎn)，主要考查應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律解決等溫、等壓、等容問 命題分析 題，以計(jì)算題的形式呈現(xiàn)。CB和、1，由U形管和

13、細(xì)管連接的玻璃泡A2)2 例 (2012新課標(biāo)全國(guó)卷如圖11內(nèi)B兩部分隔開。A和倍。閥門的容積是0 的水槽中，BA的3S將A浸泡在溫度均為，整個(gè)60 mm形管內(nèi)左邊水銀柱比右邊的低。打開閥門SUCB為真空，和內(nèi)都充有氣體。形管和細(xì)管中的氣體體積遠(yuǎn)小于玻璃形管內(nèi)左右水銀柱高度相等。假設(shè)系統(tǒng)穩(wěn)定后，UU 泡的容積。 圖1121 (1)求玻璃泡C中氣體的壓強(qiáng)(以mmHg為單位)； (2)將右側(cè)水槽的水從0 加熱到一定溫度時(shí)，U形管內(nèi)左右水銀柱高度差又為60 mm，求加熱后右側(cè)水槽的水溫。 思維流程 第一步：抓信息關(guān)鍵點(diǎn) 關(guān)鍵點(diǎn) 知從狀態(tài)信息獲取 B始終浸在水槽中 (1)A、AB中的氣體等溫變化 形管

14、及細(xì)管內(nèi)氣體體積遠(yuǎn)小于玻璃泡的(2)U 容積打開S前后，C中氣體溫度、體積、壓強(qiáng)不變 (3)只加熱右側(cè)水槽中的水AB部分氣體溫度、體積、壓強(qiáng)不變 第二步：找解題突破口中氣體由形管及細(xì)管內(nèi)氣體體積遠(yuǎn)小于玻璃泡的容積，故打開閥門S前后，C由于U中B中氣體體積增大，壓強(qiáng)變小，由玻意耳定律對(duì)B于體積溫度都不變，壓強(qiáng)就不變，但中氣體中氣體體積、溫度、壓強(qiáng)不變，C氣本列式可求出P；后來(lái)只對(duì)C中氣體加熱，ABC 做等容變化，由查理定律可求出加熱后的水溫。 第三步：條理作答T前，兩水槽水溫均為解析 (1)在打開閥門S中氣體的壓強(qiáng)為273 K。設(shè)玻璃泡B0 p，依題意有，玻璃泡C中氣體的壓強(qiáng)為Vp，體積為C1B

15、 p pp C1式中p60 mmHg。打開閥門S后，兩水槽水溫仍為T，設(shè)玻璃泡B中氣體的壓強(qiáng)為0p。依題意，有 Bpp B C 玻璃泡A和B氣體的體積為 VVV B 2 A 根據(jù)玻意耳定律得 pVpV 1 B B2 聯(lián)立式，并代入題給數(shù)據(jù)得 VBp180 mmHg p CVA(2)當(dāng)右側(cè)水槽的水溫加熱到T時(shí)，U形管左右水銀柱高度差為p，玻璃泡C中氣體的壓強(qiáng)為 ppp BC玻璃泡C中的氣體體積不變，根據(jù)查理定理得 ppCC TT0聯(lián)立式，并代入題給數(shù)據(jù)得 T364 K 答案 (1)180 mmHg (2)364 K 應(yīng)用氣體定律或狀態(tài)方程解題的一般步驟 (1)明確研究對(duì)象(即選取一定質(zhì)量的氣體)

16、及過程變化特點(diǎn)； (2)確定氣體在始、末狀態(tài)的參量，列出相關(guān)聯(lián)的兩部分氣體的壓強(qiáng)、體積的關(guān)系式； (3)結(jié)合氣體定律或狀態(tài)方程列式求解； (4)討論結(jié)果的合理性。 變式訓(xùn)練 32，一定 m2所示，上端開口的圓柱形汽缸豎直放置，截面積為5102如圖112質(zhì)量的氣體被質(zhì)量為2.0 kg的光滑活塞封閉在汽缸內(nèi)，其壓強(qiáng)為_Pa(大氣壓強(qiáng)取52)。若從初溫27 10 m/s開始加熱氣體，使活塞離汽缸底部的高度由1.01100.50 Pa，g取m緩慢地變?yōu)?.51 m。則此時(shí)氣體的溫度為_。 圖1122 210mgF5解析：以活塞為研究對(duì)象。pPa0.0410 Pa，所以ppp 3011SS510VV0.

17、5S0.51S21555 Pa，由蓋-呂薩克定律得10，即，0.0410 Pa1.0110 Pa1.05 TTt2727327321所以t33 。 5 33 1.0510答案： 氣體的狀態(tài)變化的圖象分析 命題分析 本考點(diǎn)為高考熱點(diǎn)，主要考查對(duì)氣體狀態(tài)變化的pV圖、pT圖、VT圖的理解，以選擇或計(jì)算題呈現(xiàn)。 例3 (2011上海高考)如圖1123，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a沿直線變化到狀態(tài)b，在此過程中，其壓強(qiáng)( ) 圖1123 A逐漸增大 B逐漸減小 D 先增大后減小 C始終不變 pVV1解析 由KKa到b，各點(diǎn)與原點(diǎn)O的連線的斜率與壓強(qiáng)成反比， TTp斜率越小，壓強(qiáng)越大，故A項(xiàng)正確，BCD錯(cuò)誤。 答案 A ?1?求解氣體狀態(tài)變化的圖象問題，應(yīng)當(dāng)明確圖象上的點(diǎn)表示一定質(zhì)量的理想氣體的一個(gè)平衡狀態(tài)，它對(duì)應(yīng)著三個(gè)狀態(tài)參量；圖象上的某一條直線段或曲線段表示一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化的一個(gè)過程。 ?2?在VT圖象?或pT圖象?中，比較兩個(gè)狀態(tài)的壓強(qiáng)?或體積?大小，可以比較這兩個(gè)狀態(tài)到原點(diǎn)連線的斜率的大小，其規(guī)律是：斜率越大，壓強(qiáng)?或體積?越??；斜率越小，壓強(qiáng)?或體積?越大。 變式訓(xùn)練 3一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)經(jīng)歷了如圖