第2講 固體、液體和氣體的性質(zhì)

第2講固體、液體和氣體的性質(zhì)開(kāi)始0102課前基礎(chǔ)落實(shí)——在情境遷移中理清“物理觀念”課堂提能學(xué)案——在多彩學(xué)法中精準(zhǔn)“扶弱補(bǔ)短”第2講固體、液體和氣體的性質(zhì)一、固體和液體1．固體：固體通常可分為晶體和非晶體，具體見(jiàn)下表：分類比較晶體非晶體單晶體多晶體外形________________不規(guī)則熔點(diǎn)確定不確定規(guī)則物理性質(zhì)各向______各向______微觀結(jié)構(gòu)組成晶體的物質(zhì)微粒有_____地、周期性地在空間排列注意：多晶體中每個(gè)小晶體間的排列無(wú)規(guī)則無(wú)規(guī)則異性同性規(guī)則續(xù)表2．液體(1)液體的表面張力作用液體的表面張力使液面具有收縮到表面積______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______大小液體的溫度越高，表面張力______；液體中溶有雜質(zhì)時(shí)，表面張力_____；液體的密度越大，表面張力_____最小垂直越小變小越大(2)液晶①液晶分子既保持排列有序而顯示各向_____，又可以自由移動(dòng)位置，保持了液體的________。②液晶分子的位置無(wú)序使它像______，排列有序使它像______。③液晶分子的排列從某個(gè)方向看比較整齊，而從另外一個(gè)方向看則是__________的。異性流動(dòng)性液體晶體雜亂無(wú)章二、氣體氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生原因由于大量分子無(wú)規(guī)則運(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____________的壓力叫作氣體的壓強(qiáng)決定因素①宏觀上：決定于氣體的溫度和_____②微觀上：決定于分子的平均動(dòng)能和分子的_________單位面積上體積密集程度理想氣體模型宏觀模型在任何條件下始終遵守_____________的氣體注意：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模型理想氣體的分子間除碰撞外無(wú)其他作用力，即分子間無(wú)________續(xù)表氣體實(shí)驗(yàn)定律分子勢(shì)能續(xù)表微點(diǎn)判斷(1)單晶體的所有物理性質(zhì)都是各向異性的。

()(2)單晶體有天然規(guī)則的幾何形狀，是因?yàn)榻M成單晶體的物質(zhì)微粒是規(guī)則排列的。

()(3)液晶是液體和晶體的混合物。

()(4)草葉上的小露珠呈球形是表面張力作用的結(jié)果。

()(5)縫衣針浮于水面上是由于液體的表面張力作用。

()×√×√√(6)任何氣體都遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律。

()(7)理想氣體是理想化的物理模型，其內(nèi)能只與氣體溫度有關(guān)，與氣體體積無(wú)關(guān)。

()(8)石墨和金剛石的物理性質(zhì)不同，是由于組成它們的物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)不同。

()(9)金剛石具有確定的熔點(diǎn)，石墨沒(méi)有確定的熔點(diǎn)。

()(10)晶體在熔化過(guò)程中吸收熱量破壞空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，增加分子勢(shì)能。

()×√√×√(一)固體、液體、氣體性質(zhì)的理解(固基點(diǎn))[題點(diǎn)全練通]1．[晶體與非晶體的比較]下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

(

)A．將一塊晶體敲碎后，得到的小顆粒是非晶體B．固體可以分為晶體和非晶體兩類，有些晶體在不同方向上有不同的光學(xué)性質(zhì)C．由同種元素構(gòu)成的固體，可能會(huì)由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體D．在合適的條件下，某些晶體可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w，某些非晶體也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫w答案：A解析：將一塊晶體敲碎后，得到的小顆粒仍是晶體，A錯(cuò)誤。單晶體具有各向異性，有些單晶體沿不同方向上的光學(xué)性質(zhì)不同，B正確。金剛石和石墨由同種元素構(gòu)成，但由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體，C正確。晶體與非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，如天然石英是晶體，而熔化以后再凝固的水晶(即石英玻璃)是非晶體，也有些非晶體在一定條件下可轉(zhuǎn)化為晶體，D正確。2．[液晶的特性]關(guān)于液晶，下列說(shuō)法中正確的是

(

)A．液晶是液體和晶體的混合物B．所有物質(zhì)都具有液晶態(tài)C．電子手表中的液晶在外加電壓的影響下，本身能夠發(fā)光D．液晶的光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似，具有各向異性答案：D

解析：液晶并不是液體和晶體的混合物，而是一種特殊的物質(zhì)，A錯(cuò)誤；液晶具有液體的流動(dòng)性，但不是所有物質(zhì)都具有液晶態(tài)，B錯(cuò)誤；液晶本身不能發(fā)光，C錯(cuò)誤；液晶既像液體一樣可以流動(dòng)，又具有晶體各向異性的特性，所以液晶的光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似，具有各向異性，D正確。3．[液體性質(zhì)的理解](多選)如圖所示，a、b是航天員在飛船實(shí)驗(yàn)艙做水球?qū)嶒?yàn)時(shí)水球中形成的兩個(gè)氣泡，a、b兩氣泡溫度相同且a的體積大，氣泡內(nèi)的氣體視為理想氣體，則下列說(shuō)法正確的是

(

)A．水球呈球形是表面張力作用的結(jié)果B．a(chǎn)內(nèi)氣體的分子平均動(dòng)能比b內(nèi)的小C．a(chǎn)內(nèi)氣體的分子平均動(dòng)能比b內(nèi)的大D．在水球表面滴一小滴紅墨水，若水球未破，最后水球?qū)⒊始t色答案：AD

解析：水球呈球形是表面張力使其表面積收縮到最小導(dǎo)致的結(jié)果，故A正確；溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志，故a內(nèi)氣體的分子平均動(dòng)能與b內(nèi)的等大，故B、C錯(cuò)誤；在水球表面滴一小滴紅墨水，若水球未破，由于分子擴(kuò)散，做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，水球最終將呈紅色，故D正確。4．[氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)](2023·湖州高三模擬)某地某天的氣溫變化趨勢(shì)如圖甲所示，細(xì)顆粒物(PM2.5等)的污染程度為中度，出現(xiàn)了大范圍的霧霾。在11：00和14：00的空氣分子速率分布曲線如圖乙所示，橫坐標(biāo)v表示分子速率，縱坐標(biāo)表示單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比。下列說(shuō)法正確的是

(

)A．細(xì)顆粒物在大氣中的移動(dòng)是由于細(xì)顆粒物分子的熱運(yùn)動(dòng)B．圖乙中實(shí)線表示11：00時(shí)的空氣分子速率分布曲線C．11：00時(shí)細(xì)顆粒物的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)比14：00時(shí)更劇烈D．14：00時(shí)單位時(shí)間內(nèi)空氣分子對(duì)細(xì)顆粒物的平均撞擊次數(shù)比12：00時(shí)多答案：D

解析：細(xì)顆粒物在大氣中的移動(dòng)是由于空氣分子的熱運(yùn)動(dòng)與氣流的作用，A錯(cuò)誤；由題圖乙可知實(shí)線對(duì)應(yīng)的速率較大的分子占的比例較多，對(duì)應(yīng)的氣體溫度較高，所以圖乙中實(shí)線表示14：00時(shí)的空氣分子速率分布曲線，B錯(cuò)誤；溫度越高，細(xì)顆粒物的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈，所以14：00時(shí)細(xì)顆粒物的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)比11：00時(shí)更劇烈，C錯(cuò)誤；14：00時(shí)的氣溫高于12：00時(shí)的氣溫，空氣分子的平均動(dòng)能較大，單位時(shí)間內(nèi)空氣分子對(duì)細(xì)顆粒物的平均撞擊次數(shù)較多，D正確。[要點(diǎn)自悟明]1．區(qū)別晶體和非晶體的方法(1)要判斷一種物質(zhì)是晶體還是非晶體，關(guān)鍵是看有無(wú)確定的熔點(diǎn)，有確定熔點(diǎn)的是晶體，無(wú)確定熔點(diǎn)的是非晶體。(2)從導(dǎo)電、導(dǎo)熱等物理性質(zhì)來(lái)看，物理性質(zhì)各向異性的是單晶體，各向同性的可能是多晶體，也可能是非晶體。2．對(duì)液體表面張力的理解形成原因表面層中分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大，分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力表面特性表面層分子間的引力使液面產(chǎn)生了表面張力，使液體表面好像一層繃緊的彈性薄膜表面張力的方向和液面相切，垂直于液面上的各條分界線表面張力的效果表面張力使液體表面具有收縮趨勢(shì)，使液體表面積趨于最小，而在體積相同的條件下，球形的表面積最小3．氣體分子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(1)氣體分子之間的距離遠(yuǎn)大于分子直徑，氣體分子之間的作用力十分微弱，可以忽略不計(jì)。(2)氣體分子的速率分布，表現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律。(3)氣體分子向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等。(4)溫度一定時(shí)，某種氣體分子的速率分布是確定的，速率的平均值也是確定的，溫度升高，氣體分子的平均速率增大，但不是每個(gè)分子的速率都增大。(二)封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算(精研點(diǎn))1．平衡狀態(tài)下封閉氣體壓強(qiáng)的求法力平衡法選取與氣體接觸的液柱(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。液體內(nèi)深h處的總壓強(qiáng)p＝p0＋ρgh，p0為液面上方的壓強(qiáng)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)2．加速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中封閉氣體壓強(qiáng)的求法選取與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析，利用牛頓第二定律列方程求解。[考法全訓(xùn)]1．[“活塞＋汽缸”封閉的氣體](2021·湖北高考)質(zhì)量為m的薄壁導(dǎo)熱柱形汽缸，內(nèi)壁光滑，用橫截面積為S的活塞封閉一定量的理想氣體。在下述所有過(guò)程中，汽缸不漏氣且與活塞不脫離。當(dāng)汽缸如圖(a)豎直倒立靜置時(shí)。缸內(nèi)氣體體積為V1，溫度為T1。已知重力加速度大小為g，大氣壓強(qiáng)為p0。(1)將汽缸如圖(b)豎直懸掛，缸內(nèi)氣體溫度仍為T1，求此時(shí)缸內(nèi)氣體體積V2；(2)如圖(c)所示，將汽缸水平放置，穩(wěn)定后對(duì)汽缸緩慢加熱，當(dāng)缸內(nèi)氣體體積為V3時(shí)，求此時(shí)缸內(nèi)氣體的溫度。2．[“液柱＋管”封閉的氣體]若已知大氣壓強(qiáng)為p0，在下圖中各裝置均處于靜止?fàn)顟B(tài)，圖中液體密度均為ρ，求被封閉氣體的壓強(qiáng)。3．[加速狀態(tài)下封閉的氣體]如圖所示，粗細(xì)均勻的長(zhǎng)直玻璃管被輕繩倒掛于傾角為θ的斜面上，管內(nèi)有一段長(zhǎng)為h的水銀柱(其密度為ρ)封閉著一段空氣柱，大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度大小為g。求在下列情況下，被封閉氣體的壓強(qiáng)為多少(式中各物理量單位均為國(guó)際單位制單位)。(1)玻璃管靜止不動(dòng)；(2)剪斷細(xì)繩后，玻璃管沿斜面保持平穩(wěn)加速下滑過(guò)程(已知管與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，且μ<tanθ)。解析：(1)當(dāng)玻璃管靜止時(shí)，設(shè)被封閉氣體的壓強(qiáng)為p1，以水銀柱為研究對(duì)象，其受力情況如圖甲所示，根據(jù)水銀柱沿斜面方向受力平衡有p0S＝mgsinθ＋p1S而m＝ρSh所以p1＝p0－ρghsinθ。(2)在玻璃管沿粗糙斜面勻加速下滑過(guò)程中，設(shè)被封閉氣體壓強(qiáng)為p2，以玻璃管、水銀柱及封閉氣體整體為研究對(duì)象，其受力情況如圖乙所示，分別沿垂直于斜面和平行于斜面方向，應(yīng)用力的平衡條件和牛頓第二定律得N′＝MgcosθMgsinθ－f＝Ma又f＝μN(yùn)′所以a＝g(sinθ－μcosθ)答案：(1)p0－ρghsinθ

(2)p0－μρghcosθ(三)氣體狀態(tài)變化的圖像問(wèn)題(精研點(diǎn))氣體的四類“等值變化”圖像的比較續(xù)表[注意]上表中各個(gè)常量“C”意義有所不同。可以根據(jù)pV＝nRT確定各個(gè)常量“C”的意義。[考法全訓(xùn)]1.[氣體的p-V圖像問(wèn)題](2021·福建高考)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，該過(guò)程氣體對(duì)外________(填“做正功”“做負(fù)功”或“不做功”)，氣體的溫度________(填“升高”“降低”“先升高后降低”“先降低后升高”或“始終不變”)。答案：做正功先升高后降低2．[氣體的V-T圖像問(wèn)題](2021·海南高考)(多選)如圖，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a出發(fā)，經(jīng)過(guò)等容過(guò)程到達(dá)狀態(tài)b，再經(jīng)過(guò)等溫過(guò)程到達(dá)狀態(tài)c，直線ac過(guò)原點(diǎn)。則氣體

(

)A．在狀態(tài)c的壓強(qiáng)等于在狀態(tài)a的壓強(qiáng)B．在狀態(tài)b的壓強(qiáng)小于在狀態(tài)c的壓強(qiáng)C．在b→c的過(guò)程中內(nèi)能保持不變D．在a→b的過(guò)程對(duì)外做功答案：AC

3．[氣體的p-T圖像問(wèn)題](多選)一定質(zhì)量的理想氣體，從圖中A狀態(tài)開(kāi)始，經(jīng)歷了B、C，最后到D狀態(tài)，下列說(shuō)法中正確的是

(

)A．A→B溫度升高，體積不變B．B→C壓強(qiáng)不變，體積變小C．C→D壓強(qiáng)變小，體積變小D．B點(diǎn)的溫度最高，C點(diǎn)的體積最小答案：ABD

C．T1>T2D．T1<T2答案：BD

5．[氣體狀態(tài)變化圖像的轉(zhuǎn)換問(wèn)題](多選)一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)變化過(guò)程的p-V圖像如圖所示，其中A是初狀態(tài)，B、C是中間狀態(tài)，A→B是等溫變化，如將上述變化過(guò)程改用p-T圖像和V-T圖像表示，則下列圖像可能正確的是

(

)答案：BD

解析：A到B是等溫變化，體積變大，壓強(qiáng)變?。籅到C是等容變化，在p-T圖像上為過(guò)原點(diǎn)的直線；C到A是等壓變化，體積減小，根據(jù)蓋-呂薩克定律知溫度降低，故A錯(cuò)誤，B正確。A到B是等溫變化，體積變大；B到C是等容變化，壓強(qiáng)變大，根據(jù)查理定律，溫度升高；C到A是等壓變化，體積變小，在V-T圖像中為過(guò)原點(diǎn)的一條傾斜的直線，故C錯(cuò)誤，D正確。(四)氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋(精研點(diǎn))1．氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生單個(gè)分子碰撞器壁的沖力是短暫的，但是大量分子頻繁地碰撞器壁，對(duì)器壁產(chǎn)生持續(xù)、均勻的壓力，所以從分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來(lái)看，氣體的壓強(qiáng)就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力。2．決定氣體壓強(qiáng)大小的微觀因素(1)氣體分子的密集程度氣體分子密集程度(即單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目)越大，在單位時(shí)間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就越多，氣體壓強(qiáng)就越大。(2)氣體分子的平均速率氣體的溫度越高，氣體分子的平均速率就越大，氣體分子與器壁碰撞時(shí)(可視為彈性碰撞)給器壁的沖力就越大；從另一方面講，氣體分子的平均速率越大，在單位時(shí)間內(nèi)器壁受氣體分子撞擊的次數(shù)就越多，累計(jì)沖力就越大，氣體壓強(qiáng)就越大。3．實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋(1)用氣體分子動(dòng)理論解釋玻意耳定律(2)用氣體分子動(dòng)理論解釋查理定律(3)用氣體分子動(dòng)理論解釋蓋-呂薩克定律[考法全訓(xùn)]1．[氣體分子碰撞次數(shù)分析](多選)某同學(xué)記錄2022年3月10日教室內(nèi)溫度如下：教室內(nèi)氣壓可認(rèn)為不變，則當(dāng)天15：00與9：00相比，下列說(shuō)法正確的是(

)A．教室內(nèi)所有空氣分子速率均增加B．教室內(nèi)空氣密度減小時(shí)刻6：009：0012：0015：0018：00溫度12℃15℃18℃23℃17℃C．教室內(nèi)單位體積內(nèi)的分子個(gè)數(shù)一定增加D．單位時(shí)間碰撞墻壁單位面積的氣體分子數(shù)一定減少答案：BD

解析：溫度升高則分子的平均速率增大，每個(gè)分子都在永不停息地做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，不是所有空氣分子速率都增加，故A錯(cuò)誤；壓強(qiáng)不變，當(dāng)溫度升高時(shí)，氣體體積增大，因此教室內(nèi)空氣的質(zhì)量將減少，教室體積不變，則空氣密度減小，故B正確；壓強(qiáng)不變，當(dāng)溫度升高時(shí)，氣體體積增大，空氣密度減小，單位體積內(nèi)分子數(shù)減少，故C錯(cuò)誤；與9點(diǎn)相比，15點(diǎn)教室內(nèi)的溫度變大，空氣分子的平均速率增大，教室內(nèi)氣體分子密度減小，又因?yàn)榻淌覂?nèi)氣壓不變，那么單位時(shí)間內(nèi)碰撞墻壁單位面積的氣體分子數(shù)一定減少，故D正確。2．[氣體等溫變化微觀分析]一定質(zhì)量的理想氣體，經(jīng)等溫壓縮，氣體的壓強(qiáng)增大，用分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)分析，這是因?yàn)?/p>

(

)A．