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 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，但多晶體每個單晶體間的排列無規(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 無規(guī)則 玻璃、蜂蠟、松香 液體2 (1)液體的微觀結(jié)構(gòu)特點：10 m左右。10分子間的距離很小；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。 分子的熱運動特點表現(xiàn)為振動與移動相結(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。 方向：表面張力跟液面相切，跟這部分液面的分界線垂直。 大?。阂后w的溫度越高，表面張力越??；液體中溶有雜質(zhì)時，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 具有液體的流動性，具有晶體的光學(xué)的各向? 異性 ? 物理性質(zhì) 在某個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章的 飽和汽與飽和汽壓：(4)與液體處于動態(tài)平衡的蒸汽叫做飽和汽；沒有達到飽和狀態(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，因而飽和汽的壓強也是一定，這個壓強叫做這種液 體的飽和汽壓

3、。飽和汽壓隨溫度升高而增大。 (5)相對濕度： 空氣中水蒸氣的壓強與同一溫度時水的飽和汽壓之比叫做空氣的相對濕度。即：相對濕 水蒸氣的實際壓強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)溫度達到熔點時，吸收的熱量全部用來破壞空間點陣，增加分子勢能，而分子平均動能卻保持不變，所以晶體有固定的熔點。非晶體沒有空間點陣，熔化時不需要去破壞空間點陣，吸收的熱量主要轉(zhuǎn)化為分子的平均動能，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)時吸收的熱量不同，而晶體有固定的熔點，因此有固定的熔化熱，非晶體沒有固定的熔點，也就沒有固定的熔化

4、熱。 2對液體性質(zhì)三點說明 (1)液體表面層、附著層的分子結(jié)構(gòu)特點是導(dǎo)致表面張力、浸潤和不浸潤現(xiàn)象、毛細現(xiàn)象等現(xiàn)象的根本原因。 (2)同一種液體，對一些固體是浸潤的，對另一些固體可能不浸潤。 (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相等。 1人類對物質(zhì)屬性的認識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，每個分子的動能都增大 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位置相聯(lián)系，從宏觀上看，分子勢能與體積有關(guān)，A正確；多晶體表現(xiàn)各向同性，B錯誤；溫度升高，分子平均

5、速率增大，遵循統(tǒng)計規(guī)律，C 正確。D錯誤；露珠表面張力使其表面積收縮到最小，呈球狀， 氣 體 氣體分子運動的特點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 氣體能充滿整個空間。 (2)分子做無規(guī)則的運動，速率有大有小，且時而變化，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，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 (1)產(chǎn)生原因： 由于大量分子無規(guī)則地運動而碰撞器壁，形成對器壁各處均勻、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。 (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能和分子數(shù)密度。 3氣體實驗定律 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，壓強與體積成反比 在體一定質(zhì)量的氣體，壓強積不變的情況下， 與熱力學(xué)溫度成正比一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強不變的情況下，其體積與熱力學(xué)溫度成正比 表達式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，分子的平均動保持不變時，分子的密保持不變時，分子的平能增大。只有氣體的體均動能一定。微觀 在這種情集程度保持不變。在這積同時增大

7、，解釋 況下，體積減小時，種情況下，溫度升高使分子的分密集程度減小，分子的平均動能增氣子的密集程度增大，時，才能保 持壓強不變。大，氣體的壓強就增 體的壓強就增大。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驗定律的氣體，實際氣體在壓強不太大、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；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能，其內(nèi)能僅由氣體質(zhì)量及溫度決定，與體積無關(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，壓強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無關(guān)的常量)。 TTT21 1氣體壓強的幾種求法 (1)平衡狀態(tài)下氣體壓強的求法： 參考液片法：選取假想的液體薄片(自身重力不計)為研究對象，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)壓強相等方程，求得氣體的壓強。 力平衡法：選與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對象進行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得氣體的壓強。 等壓面法：在連通器中，同一種液體(中間不間斷)同一深度處壓強相等。 (2)加速運動系統(tǒng)中封閉氣體壓強的求法： 選與氣體接觸的液柱或活塞為研究對象，

9、進行受力分析，利用牛頓第二定律列方程求解。 2理想氣體狀態(tài)方程與氣體實驗定律 (1)理想氣體狀態(tài)方程與氣體實驗定律的關(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?壓強不變：?蓋呂薩克定律 TT21(2)幾個重要的推論： 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 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 離原點越遠 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 壓強越小 ) 對于一定質(zhì)量的氣體，下列狀態(tài)變化可能實現(xiàn)的是2( A增大壓強時，溫度降低，體積增大 升高溫度時，壓強增大，體積減小B C降低溫度時，壓強增大，體積不變 降低溫度時，壓強減小，體積增大D體積增大時， 選解析：BD溫度降低時，分子的平均動能減小，有使壓強減小的趨勢；過程是不可能實現(xiàn)的；升高溫度，A分子的密集程度減小，也有使壓強減小的趨勢，所以過程是可能實現(xiàn)的；溫度降低而體積不變，壓強一定減減小體積，都會使壓強增大，故B過程是可能C

11、小，故過程是不可能實現(xiàn)的；溫度降低和體積增大都會使壓強減小，所以D 實現(xiàn)的。 固體和液體的性質(zhì) 本考點為高考重點，主要考查對固體和液體的有關(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規(guī)則運動 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，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A、B正確；紅墨水散開是擴散現(xiàn)象，選項C錯誤；懸浮在水中的花粉做無規(guī)則運動，是水分子對花粉顆粒碰撞不均衡造成的，選項D錯誤。

12、 答案 AB 表面張力使液體自動收縮，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，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，非晶體沒有固定的熔點 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A錯；多晶體和非晶體是各向同性的，D項錯，B、C正確。 氣體實驗定律的應(yīng)用 本考點為高考熱點，主要考查應(yīng)用氣體實驗定律解決等溫、等壓、等容問 命題分析 題，以計算題的形式呈現(xiàn)。CB和、1，由U形管和

13、細管連接的玻璃泡A2)2 例 (2012新課標(biāo)全國卷如圖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。形管和細管中的氣體體積遠小于玻璃形管內(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(以mmHg為單位)； (2)將右側(cè)水槽的水從0 加熱到一定溫度時，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 關(guān)鍵點 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、及細管內(nèi)氣體體積遠小于玻璃泡的(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、壓強不變 第二步：找解題突破口中氣體由形管及細管內(nèi)氣體體積遠小于玻璃泡的容積，故打開閥門S前后，C由于U中B中氣體體積增大，壓強變小，由玻意耳定律對B于體積溫度都不變，壓強就不變，但中氣體中氣體體積、溫度、壓強不變，C氣本列式可求出P；后來只對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中氣體的壓強為273 K。設(shè)玻璃泡B0 p，依題意有，玻璃泡C中氣體的壓強為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，U形管左右水銀柱高度差為p，玻璃泡C中氣體的壓強為 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)明確研究對象(即選取一定質(zhì)量的氣體)

16、及過程變化特點； (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、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)，其壓強為_Pa(大氣壓強取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。則此時氣體的溫度為_。 圖1122 210mgF5解析：以活塞為研究對象。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 本考點為高考熱點，主要考查對氣體狀態(tài)變化的pV圖、pT圖、VT圖的理解，以選擇或計算題呈現(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( ) 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，各點與原點O的連線的斜率與壓強成反比， TTp斜率越小，壓強越大，故A項正確，BCD錯誤。 答案 A ?1?求解氣體狀態(tài)變化的圖象問題，應(yīng)當(dāng)明確圖象上的點表示一定質(zhì)量的理想氣體的一個平衡狀態(tài)，它對應(yīng)著三個狀態(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)變化的一個過程。 ?2?在VT圖象?或pT圖象?中，比較兩個狀態(tài)的壓強?或體積?大小，可以比較這兩個狀態(tài)到原點連線的斜率的大小，其規(guī)律是：斜率越大，壓強?或體積?越??；斜率越小，壓強?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