高中物理復習14-2第2講氣體、固體與液體課件

第2講氣體、固體與液體課

程

標

準素

養(yǎng)

目

標1.了解固體的微觀結(jié)構(gòu)．知道晶體和非晶體的特點．能列舉生活中的晶體和非晶體．通過實例，了解液晶的主要性質(zhì)及其在顯示技術中的應用．2.了解材料科學的有關知識及應用，體會它們的發(fā)展對人類生活和社會發(fā)展的影響．3.觀察液體的表面張力現(xiàn)象．了解表面張力產(chǎn)生的原因．知道毛細現(xiàn)象．4.通過實驗，了解氣體實驗定律，知道理想氣體模型，能用分子動理論和統(tǒng)計觀點解釋氣體實驗定律．物理觀念：(1)知道晶體、非晶體、單晶體和多晶體，了解各向異性、各向同性及晶體的微觀結(jié)構(gòu)，能解釋相關的現(xiàn)象．知道表面張力、浸潤、不浸潤、毛細現(xiàn)象及液晶的概念和實驗證據(jù)，并能解釋相關的自然現(xiàn)象．(2)知道狀態(tài)參量、平衡態(tài)、熱平衡、溫度、熱力學溫度的概念及熱平衡定律．(3)知道等溫變化、等壓變化、等容變化、理想氣體的概念，知道氣體實驗定律的微觀解釋．科學思維：(1)掌握單晶體的各向異性，理解晶體的微觀結(jié)構(gòu)，能夠解決相關的問題．(2)理解液體的微觀結(jié)構(gòu)，能解釋表面張力、浸潤與不浸潤產(chǎn)生的原因．掌握液晶對光學具有各向異性，并能解決相關問題．(3)會運用玻意耳定律、蓋-呂薩克定律、查理定律、理想氣體的狀態(tài)方程解決實際問題．考點一考點一固體、液體的性質(zhì)【必備知識·自主落實】1．固體(1)固體分為________和________．晶體有確定的熔點，非晶體沒有確定的熔點．(2)單晶體具有各向________，非晶體和多晶體具有各向________．晶體非晶體異性同性2．液體(1)液體表面張力液體的溫度越高，表面張力越?、僮饔茫阂后w的________使液面具有收縮到表面積最小的趨勢．②方向：表面張力跟液面________，且跟這部分液面的分界線垂直．(2)浸潤和不浸潤

①一種液體會潤濕某種固體并附著在________的表面上，這種現(xiàn)象叫作浸潤．②一種液體不會潤濕某種固體，也就不會附著在這種固體的表面，這種現(xiàn)象叫作不浸潤．(3)毛細現(xiàn)象：指浸潤液體在細管中________的現(xiàn)象，以及不浸潤液體在細管中________的現(xiàn)象，毛細管越細，毛細現(xiàn)象越明顯．表面張力相切固體上升下降3．液晶(1)液晶分子既保持排列有序而顯示各向________，又可以自由移動位置，保持了液體的________．(2)液晶分子的位置無序使它像________，排列有序使它像________．(3)液晶分子的排列從某個方向看比較整齊，而從另外一個方向看則是________的．異性流動性液體晶體雜亂無章【關鍵能力·思維進階】1.顯微鏡下鋁—鋰—錳合金的斷裂面如圖所示，它是由許多細小的晶粒組成的，由于這些小的單晶體的取向雜亂無章，我們把金屬稱為多晶體．多晶體仍保留著與單晶體相同的特征是(

)A．一定壓強下確定的熔點B．規(guī)則的幾何形狀C．顯示各向異性D．顯示各向同性答案：A解析：晶體分為單晶體和多晶體，只有單晶體具有規(guī)則的幾何外形，物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性，而多晶體是由許多小晶粒雜亂無章的排列構(gòu)成的，因而多晶體沒有規(guī)則的幾何外形，物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性，晶體在一定壓強下都有確定的熔點．故選A.2．[2024·江西校聯(lián)考模擬預測]如圖，雨后的樹葉上聚集了大量的水珠，下列說法正確的是(

)A．水珠表面層，水分子比較密集B．水珠表面層，水分子間的作用力表現(xiàn)為引力C．水珠表面層，水分子間的作用力表現(xiàn)為斥力D．水珠表面層，水分子勢能小于在平衡位置時的勢能答案：B解析：水珠表面層，分子比較稀疏，故A錯誤；水珠表面水分子間的距離r大于平衡時的距離r0，因此分子間的作用力表現(xiàn)為引力，故B正確，C錯誤；水分子在平衡位置時分子勢能最小，因此水珠表面水分子勢能大于水分子在平衡位置時的勢能，故D錯誤．故選B.3．[2023·廣東深圳中學?？既“天宮課堂”中，宇航員王亞平演示了“液橋演示實驗”，即在太空中，兩個塑料板間用水搭建一座長約10cm的橋，如圖1.受其啟發(fā)，某學生設想“天地同一實驗”，即在空間站和地面做同一個實驗，觀察實驗現(xiàn)象，下列說法正確的是(

)A．液橋的建立是由于液體表面存在張力，在地面做相同實驗，也能觀察到同樣長度的橋B．用圖2中的器材做單擺實驗，空間站和地面實驗現(xiàn)象相同C．圖3相同密閉容器內(nèi)裝著完全相同的氣體，在相同溫度下，空間站和地面容器內(nèi)氣體壓強不同D．圖4將兩端開口的圓柱形毛細管豎直插入水中，相同裝置在空間站和地面觀察到管中液面升高的高度不同

答案：D解析：液橋的建立是由于液體表面存在張力，而在地面做相同實驗，由于重力的影響，表面張力很弱，故不會看到相同長度的液橋，故A錯誤；用一根繩子系著一個金屬球，拉開一個角度，靜止釋放后，“天上”由于完全失重，小球相對空間站靜止不動；“地上”由于重力的影響，小球?qū)⒆鰣A周運動，所以觀察到的實驗現(xiàn)象不相同，故B錯誤；氣體壓強是由于氣體分子頻繁碰撞器壁而產(chǎn)生的，如圖3相同密閉容器內(nèi)裝著完全相同的氣體，在相同的溫度下，分子平均動能相同，“天上”和“地上”容器內(nèi)氣體壓強相同，故C錯誤；如圖4用相同材料做成的兩根內(nèi)徑相同、兩端開口的圓柱形毛細管豎直插入水中，“天上”由于完全失重，觀察到水上升到毛細管頂部，“地上”由于重力的影響，觀察到水上升一小段距離后靜止不動，所以觀察到的實驗現(xiàn)象不相同，故D正確．故選D.考點二考點二氣體壓強的計算及微觀解釋【必備知識·自主落實】1．分子運動規(guī)律(1)氣體分子運動的特點分子的運動雜亂無章，在某一時刻，向著任何一個方向運動的分子都有，而且向各個方向運動的____________幾乎相等．氣體分子數(shù)目(2)分子運動速率分布圖像①速率分布圖像②“溫度越高，分子的熱運動越________”，分子的速率都呈“中間________、兩頭________”的分布．劇烈多少2．氣體壓強的微觀解釋(1)氣體的壓強器壁單位面積上受到的________，就是氣體的壓強．(2)氣體壓強的微觀解釋①若某容器中氣體分子的________越大，單位時間內(nèi)、單位面積上氣體分子與器壁的________對器壁的________就越大；②若容器中氣體分子的________大，在單位時間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的________就多，平均作用力也會較大．壓力平均速率碰撞作用力數(shù)密度分子數(shù)【關鍵能力·思維進階】4．自主學習活動中，同學們對密閉容器中的氫氣性質(zhì)進行討論，下列說法中正確的是(

)A．體積增大時，氫氣分子的密集程度保持不變B．壓強增大是因為氫氣分子之間斥力增大C．因為氫氣分子很小，所以氫氣在任何情況下均可看成理想氣體D．溫度變化時，氫氣分子速率分布中各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比會變化答案：D

5.如圖所示，粗細均勻的薄壁U形玻璃管豎直放置，導熱良好，左管上端封閉，封口處有段水銀柱1，右管上端開口且足夠長，另有兩段水銀柱2、3封閉了A、B兩部分理想氣體，外界大氣壓強恒為p0＝75cmHg.三段水銀柱長均為10cm，A氣柱長為20cm，B氣柱長為10cm，氣柱A和水銀柱2各有一半長度在水平部分．則水銀柱1對玻璃管封口的壓強為(

)A．60cmHgB．75cmHgC．80cmHgD．90cmHg答案：C

答案：B

思維提升1.平衡狀態(tài)下氣體壓強的求法(1)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．(2)力平衡法：選取與氣體接觸的液柱(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．(3)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取與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對象，進行受力分析，利用牛頓第二定律列方程求解．考點三考點三氣體實驗定律和理想氣體狀態(tài)方程的應用1．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)量的某種理想氣體，在溫度不變的情況下，________與體積成________一定質(zhì)量的某種理想氣體，在體積不變的情況下，壓強與____________成正比一定質(zhì)量的某種理想氣體，在壓強不變的情況下，其________與熱力學溫度成________表達式p1V1＝________圖像壓強反比熱力學溫度體積正比p2V2

氣體實驗定律

答案：C

例2(關聯(lián)氣體)[2023·全國乙卷]如圖，豎直放置的封閉玻璃管由管徑不同、長度均為20cm的A、B兩段細管組成，A管的內(nèi)徑是B管的2倍，B管在上方．管內(nèi)空氣被一段水銀柱隔開，水銀柱在兩管中的長度均為10cm.現(xiàn)將玻璃管倒置使A管在上方，平衡后，A管內(nèi)的空氣柱長度改變1cm.求B管在上方時，玻璃管內(nèi)兩部分氣體的壓強(氣體溫度保持不變，以cmHg為壓強單位)．解析：B管在上方，設B管中氣體的壓強為pB，長度lB＝10cm則A管中氣體的壓強為pA＝pB＋20cmHg，長度lA＝10cm倒置后，A管在上方，設A管中氣體的壓強為p′A，A管內(nèi)空氣柱長度l′A＝11cm已知A管的內(nèi)徑是B管的2倍，則水銀柱長度為h＝9cm＋14cm＝23cm則B管中氣體壓強為p′B＝p′A＋23cmHgB管內(nèi)空氣柱長度l′B＝40cm－11cm－23cm＝6cm對A管中氣體，由玻意耳定律有pAlA＝p′Al′A對B管中氣體，由玻意耳定律有pBlB＝p′Bl′B聯(lián)立解得pB＝54.36cmHgpA＝pB＋20cmHg＝74.36cmHg答案：54.36cmHg

74.36cmHg考向2

“汽缸＋活塞”模型例3(單獨氣體)氣體彈簧是車輛上常用的一種減震裝置，其簡化結(jié)構(gòu)如圖所示．直立圓柱形密閉汽缸導熱良好，橫截面積為S的活塞通過連桿與車輪軸連接，初始時汽缸內(nèi)密閉一段長度為L0，壓強為p1的理想氣體，汽缸與活塞間的摩擦忽略不計，車輛載重時相當于在汽缸頂部增加一個物體A，穩(wěn)定時汽缸下降了0.75L0，氣體溫度保持不變，求：(1)物體A的重力大??；(2)如果大氣壓強為p0，為使汽缸升到原位置，需向汽缸內(nèi)充入與汽缸溫度相同的大氣體積．

例4(關聯(lián)氣體)(多選)[2023·新課標卷]如圖，一封閉著理想氣體的絕熱汽缸置于水平地面上，用輕彈簧連接的兩絕熱活塞將汽缸分為f、g、h三部分，活塞與汽缸壁間沒有摩擦．初始時彈簧處于原長，三部分中氣體的溫度、體積、壓強均相等．現(xiàn)通過電阻絲對f中的氣體緩慢加熱，停止加熱并達到穩(wěn)定后(

)A．h中的氣體內(nèi)能增加B．f與g中的氣體溫度相等C．f與h中的氣體溫度相等D．f與h中的氣體壓強相等答案：AD

2．解決問題的基本思路考點四考點四氣體狀態(tài)變化的圖像問題【關鍵能力·思維進階】1．四種圖像的比較類別特點(其中C為常量)舉例p-VpV＝CT，即pV之積越大的等溫線溫度越高，線離原點越遠p-TV-T2.處理氣體狀態(tài)變化的圖像問題的技巧(1)首先應明確圖像上的點表示一定質(zhì)量的理想氣體的一個狀態(tài)，它對應著三個狀態(tài)量；圖像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．看此過程屬于等溫、等容還是等壓變化，然后用相應規(guī)律求解．(2)在V-T圖像(或p-T圖像)中，比較兩個狀態(tài)的壓強(或體積)時，可比較這兩個狀態(tài)到原點連線的斜率的大小，斜率越大，壓強(或體積)越??；斜率越小，壓強(或體積)越大．例6[2023·上海卷]一定質(zhì)量的理想氣體，經(jīng)歷如圖過程，其中ab、cd分別為雙曲線的一部分．下列對a、b、c、d四點溫度大小比較正確的是(

)A．Ta>TbB．Tb>TcC．Tc>TdD．Td>Ta答案：B

例7[2023·遼寧卷]“空氣充電寶”是一種通過壓縮空氣實現(xiàn)儲能的裝置，可在用電低谷時儲存能量、用電高峰時釋放能量．“空氣充電寶”某個工作過程中，一定質(zhì)量理想氣體的p-T圖像如圖所示．該過程對應的p-V圖像可能是(

)答案：B

例8[2024·湖北武漢統(tǒng)考模擬預測]某實驗小組用圖甲所示裝置，研究燒瓶內(nèi)封閉氣體的體積一定時壓強與溫度的關系，初始時封閉氣體的攝氏溫度為t0，往容器內(nèi)加熱水，可以改變封閉氣體的溫度t，用Δt(Δt＝t－t0)表示封閉氣體升高的攝氏溫度，p表示溫度為t時封閉氣體的壓強，則圖乙中可能正確的圖線是(

)A．①B．②C．③D．④答案：A

核心素養(yǎng)提升

氣體變質(zhì)量四類問題的解決方法四種情況解決方法充氣問題設想將充進容器內(nèi)的氣體用一個無形的彈性口袋收集起來，那么當我們?nèi)∪萜骱涂诖鼉?nèi)的全部氣體為研究對象時，這些氣體狀態(tài)不管怎樣變化，其質(zhì)量總是不變的．這樣，就將變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題抽氣問題用抽氣筒對容器抽氣的過程中，對每一次抽氣而言，氣體質(zhì)量發(fā)生變化，其解決方法同充氣問題類似，假設把每次抽出的氣體包含在氣體變化的始末狀態(tài)中，即把變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題．灌氣(分裝)問題將一個大容器里的氣體分裝到多個小容器中的問題，可以把大容器中的氣體和多個小容器中的氣體看作整體作為研究對象，可將變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題．漏氣問題容器漏氣過程中氣體的質(zhì)量不斷發(fā)生變化，不能用理想氣體狀態(tài)方程求解．如果選容器內(nèi)剩余氣體為研究對象，可將變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題．典例1[2023·湖南卷]汽車剎車助力裝置能有效為駕駛員踩剎車省力．如圖，剎車助力裝置可簡化為助力氣室和抽氣氣室等部分構(gòu)成，連桿AB與助力活塞固定為一體，駕駛員踩剎車時，在連桿AB上施加水平力推動液壓泵實現(xiàn)剎車．助力氣室與抽氣氣室用細管連接，通過抽氣降低助力氣室壓強，利用大氣壓與助力氣室的壓強差實現(xiàn)剎車助力．每次抽氣時，K1打開，K2閉合，抽氣活塞在外力作用下從抽氣氣室最下端向上運動，助力氣室中的氣體充滿抽氣氣室，達到兩氣室壓強相等；然后，K1閉合，K2打開，抽氣活塞向下運動，抽氣氣室中的全部氣體從K2排出，完成一次抽氣過程．已知助力氣室容積為V0，初始壓強等于外部大氣壓強p0，助力活塞橫截面積為S，抽氣氣室的容積為V1.假設抽氣過程中，助力活塞保持不動，氣體可視為理想氣體，溫度保持不變．(1)求第1次抽氣之后助力氣室內(nèi)的壓強p1；(2)第n次抽氣后，求該剎車助力裝置為駕駛員省力的大小ΔF.

典例2南方某市需要從北方調(diào)用大批鋼瓶氧氣(