《熱學(xué)》,高考必考知識(shí)點(diǎn),的整體分析

高中揚(yáng)理達(dá)修3…3《熱學(xué)》

M田升折

高中物理選修3--3《熱學(xué)》與選修3--4《光學(xué)》在高考

中占15分之多，選修3—3相較于選修3—4而言，學(xué)問(wèn)點(diǎn)少，內(nèi)

容條理性強(qiáng)。目前，相關(guān)資料對(duì)選修3一一3考點(diǎn)的歸納與總結(jié)只是

單純地自各個(gè)考點(diǎn)本身著手，并沒(méi)有一個(gè)自教材整體的高度來(lái)加以綜

合概括分析。本文力圖將《熱學(xué)》自四個(gè)方面加以整體分析描述，使

教材中的各個(gè)學(xué)問(wèn)點(diǎn)連成線，便于高三學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)嫻熟的把握各

個(gè)學(xué)問(wèn)點(diǎn)，從而到達(dá)順當(dāng)解決高考中熱學(xué)選考題的目的。

§§第一局部：分子動(dòng)理論

一、物體是由大量分子組成的。

1、分子模型：

①固體與液體分子可以看為球體或正方體模型，分子的體積分別為

v=：d與v=a,其中d（分子直徑）與a（正方體邊長(zhǎng)”勻可以看為兩

-6③3

00

個(gè)相鄰分子之間的距離。

②氣體分子只能看為正方體模型，該正方體的體積V=合3,只能說(shuō)成

0

是氣體分子所占據(jù)有的空間體積，其中a（正方體的邊長(zhǎng)）可以看為相

鄰兩氣體分子之間的平均距離。

2、油膜法測(cè)液體分子的直徑：

I.試驗(yàn)操作的關(guān)鍵點(diǎn)：

①一種模型：將油酸分子看為球體模型；

②一種思路：使水面上形成單分子油膜層。

II.試驗(yàn)步驟與相應(yīng)操作的目的：

①配制肯定濃度的油酸酒精溶液，如向amL純油酸中參加酒精，直至

溶液總量到達(dá)bmL,則油酸濃度A=，〔目的：酒精起稀釋作

b《

用，便于在液面上形成單分子油膜層，避開(kāi)油酸分子在液面上重疊，

導(dǎo)致分子直徑的測(cè)量值偏大；〕

②將油酸酒精溶液一滴一滴滴入量筒中，登記n滴溶液的總體積V,

〔目的：測(cè)大不測(cè)小，減小讀數(shù)產(chǎn)生的偶然誤差〕

③在水面上均勻地撒上琲子粉或石膏粉目的：利于看清汕膜層邊

購(gòu)喇

④將一滴油酸酒精溶液（令其體積為v1滴入水中，則這一滴溶液中

的純油酸體積為v-vxa」.a,〔削減純油酸的量，便于形成單分

o1bnb，

子曲莫〕；

⑤在坐標(biāo)紙上描出油膜層輪廓的外形，（目的：求單分子油膜層的面

積S,數(shù)格子，多余半格算一格〔儆沙于半格舍去〔偏h〕整風(fēng)

光積偏差可以無(wú)視不計(jì)；）

⑥令油酸分子的直徑為d,=

—訴

二、分子在永不停息地做無(wú)規(guī)章的熱運(yùn)動(dòng)。

1.證明一：集中現(xiàn)象:溫度越高，集中現(xiàn)象越快速；

2.證明二：布朗運(yùn)動(dòng)：

①是懸浮微粒的無(wú)規(guī)章運(yùn)動(dòng)，是一種宏觀上的微粒運(yùn)動(dòng)，不是分子的

熱運(yùn)動(dòng)，既不是液體〔或氣體〕分子的運(yùn)動(dòng)，也不是懸浮微粒分子

的運(yùn)動(dòng)，而是液體〔或氣體〕分子無(wú)規(guī)章運(yùn)動(dòng)的一種反映；

②布朗微粒越小，溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越顯著；

③PM10與PM2.5在處于靜穩(wěn)狀態(tài)〔沒(méi)有對(duì)流與風(fēng)的影響狀態(tài)〕的空

間中的無(wú)規(guī)章運(yùn)動(dòng)是布朗運(yùn)動(dòng)；

④布朗運(yùn)動(dòng)的觀測(cè)記錄圖不是布朗微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，而是在選取的前

后兩時(shí)刻，布朗微粒所處位置的連線，在該時(shí)間間隔內(nèi)布朗微粒的運(yùn)

動(dòng)照舊是無(wú)規(guī)章的。

二、分子之間存在相互作用的引力與斥力。

1.通常所說(shuō)到的分子力是指分子間引力與斥力的合力；

2.四線合一：①斥力與分子之間的距離r的關(guān)系圖；②斥力與分子之

間的距離r的關(guān)系圖；③分子力

〔斥力與引力的合力〕與分子之間A

的距離r的關(guān)系圖；④分子勢(shì)能與

分子之間的距離r的關(guān)系圖

A：

名

切線斜率均為正,〕則K〈K,說(shuō)明在此范圍內(nèi)間距增大時(shí)，引力

斥力引力

與斥力減小得快；r(r時(shí)，K由K打算〔兩圖象切線斜率均為〕

A分子力斥力

則K)K,說(shuō)明在此范圍內(nèi)間距增大時(shí)，斥力與引力減小得快；

斥力引力

§3具次局酸：氣體

一、氣體溫度：

1、溫度打算了物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能，對(duì)于抱負(fù)氣體，分子之

間的作用力可以無(wú)視不計(jì)，分子勢(shì)能為0,內(nèi)能由溫度打算；

2、氣體分子速率分布曲線圖：〔在肯定溫度下，單位速率間隔的分子

數(shù)占總分子數(shù)的百分比與氣體分子速率的關(guān)系圖〕

f(v)

3、圖象反映出的規(guī)律：

①圖象縱坐標(biāo)千指單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比〔運(yùn)

算表達(dá)式為f=蚣x1OOo〕，其單位為s/m；橫坐標(biāo)v指氣體分

(v)丁o/

子速率，單位為m/s；

②在溫度肯定時(shí)，圖象速率分別呈現(xiàn)“中間多兩頭少”規(guī)律;

③隨溫度上升，速率大的分子數(shù)目增多，且圖象中的峰值向大速率方

向移動(dòng)，則上圖中T〈T〈T；

n

④由于f.V=,則每一條圖線與橫坐標(biāo)所圍圖形的面積均相等，且

(v)N

均等于1。

二、氣體體積：

1、指氣體分子所占據(jù)有的空間體積，不是氣體分子的體積；

2、描述氣體分子分布的密集程度。

三、氣體壓強(qiáng)：

1、產(chǎn)生緣由：大量氣體分子頻繁的碰撞容器壁而產(chǎn)生的.

2、自宏觀角度分析：

i、結(jié)合壓強(qiáng)定義式p=匕

節(jié)

①氣體壓強(qiáng)指大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力；

②此定義中的“平均作用力”本身就是對(duì)時(shí)間的平均值。

H、結(jié)合推導(dǎo)思路p=￡瓜=2I

■$At

①氣體壓強(qiáng)指大量氣體分子單位時(shí)間作用在器壁單位面積上的平均

沖量；

②此定義中必需強(qiáng)調(diào)“單位時(shí)間”與“單位面積”。

3、自微觀角度分析：

p二N一其中p表示氣體的壓強(qiáng)；N表示氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)與

F

器壁單位面積上碰撞的總次數(shù)，其大小在微觀上由氣體分子分布的密

集程度與分子運(yùn)動(dòng)的平均速率有關(guān)，宏觀上由氣體的溫度和體積決

定；卜_表示分子與器壁每次碰撞的平均作用力，其大小在微觀上取決

于氣體分子的平均動(dòng)能，在宏觀上由溫度打算。

4、影響氣體壓強(qiáng)的各因素之間的相互關(guān)系圖：

氣體分子分二＞［氣體的體積

單位時(shí)間內(nèi)布的密集程

與器壁單位

面積上碰撞

的總次數(shù)N分子運(yùn)動(dòng)的氣體分子的々J

平均動(dòng)能一?氣體的溫度

平均速率

四、抱負(fù)氣體問(wèn)題的定量求解：

1、三等表達(dá)式：

①等溫變化：

A、對(duì)肯定質(zhì)量的同種氣體：pv=PV

1122

B、當(dāng)氣體質(zhì)量轉(zhuǎn)變時(shí)，承受分氣（或合氣）法:

PV=PV+PV4-……+PV

001122nn

②等容變化：

A、對(duì)肯定質(zhì)量的同種氣體：PPAP

1=2=

TTAT

B、當(dāng)氣體質(zhì)量轉(zhuǎn)變時(shí)，承受分1氣（酸合氣）法:

7

pppp

平=-L+_i+??…+d

TTT

012n

③等壓變化：

VVV

A、對(duì)肯定質(zhì)量的同種氣體：1_2=A

T-

12

B、當(dāng)氣體質(zhì)量轉(zhuǎn)變時(shí)，承受分氣（或合氣）法:

VVVV

中1=_L+-2.+…+_Q.

TTTn

012

2、三不等表達(dá)式：

A、對(duì)肯定質(zhì)量的同種氣體：PVPV

1J

B、當(dāng)氣體質(zhì)量轉(zhuǎn)變時(shí)，承受分氣（或合氣）法：

PVPVPVPV

10112=2++.....+nn

c亍T。-TT

012

五、氣體計(jì)算題型的解題根本思維：

1.依據(jù)題意按變化過(guò)程，寫(xiě)出先后每一狀態(tài)下氣體的三參量（壓強(qiáng)、

體積與溫度）的對(duì)應(yīng)符號(hào)。此狀態(tài)下可能存在有兩個(gè)對(duì)應(yīng)的得分點(diǎn)：

①求出該狀態(tài)下對(duì)應(yīng)的體積V,往往用氣體柱的長(zhǎng)度與橫截面積來(lái)表

示；

②求出該狀態(tài)下對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)P:i>

當(dāng)液體柱〔或活塞〕處于平衡狀態(tài)時(shí)，同一段連續(xù)的流體〔或活塞〕

在外力作用下合外力為零，列式求解出壓強(qiáng)；ii>當(dāng)

液體柱〔或活塞〕處于加速狀態(tài)時(shí)：

A、受力分析的爭(zhēng)論對(duì)象選取同一段沿加速度a方向上的連續(xù)的流體

〔或活塞）在外力作用下F=ma求解；

B、近似認(rèn)為氣體內(nèi)部各位置的壓強(qiáng)大小相等;

C、利用Fma求解時(shí)無(wú)視氣體的質(zhì)量。

合

2.每分析出兩個(gè)狀態(tài)后，依據(jù)“三等”與“三不等”表達(dá)式列方程；

3.當(dāng)氣缸的面積不一樣，之間存在有擋板時(shí)，要留意分析出活塞恰好

到達(dá)擋板時(shí)的這一臨界狀態(tài)。

§§第三局部：國(guó)體與液體

一、固體:

1、分類(lèi)：

單晶體

晶體I

固體I多晶體

非晶體

2、三者區(qū)分：

有無(wú)自然的規(guī)在一些物理性

分類(lèi)有無(wú)固定的熔點(diǎn)

則幾何外形質(zhì)上的方向性

單晶體有各向異性有

晶體

多晶體尢各同性有

非晶a尢各向同性尢

3、判定固體類(lèi)型的方法：

①自幾何外形上判定時(shí)，必需是自然形成，一般不承受這種方法判定;

②拘束一些物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性可以判定是否是單晶體，但不

能區(qū)分多晶體與非晶體；

③自有無(wú)固定的熔點(diǎn)可以判定是否是非晶體，但不能區(qū)分單晶體與多

晶體。

二、液體：

1、外表張力：〔液面各局部間的相互吸引力〕

①方向與液面相切，與分界限垂直，使液面具有收縮的趨勢(shì)；

②微觀解釋?zhuān)禾幱谕獗韺拥囊后w分子，一方面受到上方氣體分子作用,

另一方面又受到下方液體分子作用。而液體分子比氣體分子的作用

強(qiáng)，所以，外表層分子排列比液體內(nèi)部要稀疏些，分子間距離較液體

內(nèi)部也大一點(diǎn)，因此，在外表層里分子間的作用就表現(xiàn)為引力。

2、毛細(xì)現(xiàn)象：

①浸潤(rùn)：

微觀解釋?zhuān)焊街鴮又械囊后w分子，既受固體分子的作用又受內(nèi)部液體

分子的作用，而固體分子的作用力大一些，使得附著層中的液體分子

比液體內(nèi)局部子分布密集一些，分子之間的距離小于分子平衡的距離

r,附著層中的液體分子之間表現(xiàn)為斥力，附著層表現(xiàn)為擴(kuò)張的趨勢(shì)。

0

毛細(xì)現(xiàn)象表現(xiàn)為液體在細(xì)管中上升。

②不浸潤(rùn)：

微觀解釋?zhuān)焊街鴮又械囊后w分子，既受固體分子的作用又受內(nèi)部液體

分子的作用，而內(nèi)部液體分子的作用力大一些，使得附著層中的液體

分子比液體內(nèi)局部子分布稀疏一些，分子之間的距離大于分子平衡的

距離r,附著層中的液體分子之間表現(xiàn)為引力，附著層表現(xiàn)為收縮的

0

趨勢(shì)。毛細(xì)現(xiàn)象表現(xiàn)為液體在細(xì)管中下降。

三、液晶

液晶分子的排列自某個(gè)方向看比較整齊，排列有序而顯示出單晶體的

各向異性，自另外一個(gè)方向看又雜亂無(wú)章，排列無(wú)序而顯示出液體的

流淌性。

四、飽和汽與飽和汽壓

1、飽和汽：在密閉容器中，與液體處于動(dòng)態(tài)平衡（在一樣時(shí)間內(nèi)，

液化的氣體分子數(shù)與蒸發(fā)的液體分子數(shù)相等）的蒸汽。

特點(diǎn)：同一種飽和汽的蒸汽分子的分布密度僅與溫度有關(guān)，與體

積無(wú)關(guān)，溫度越高，分子分布的密度越大。

2、飽和汽壓P：在肯定溫度之下的飽和汽的壓強(qiáng)。

0

特點(diǎn)：同一種液體的飽和汽壓僅與溫度有關(guān)，與飽和汽的體積無(wú)

關(guān)，溫度越高，飽和汽壓越大。

3、確定濕度：指空氣中所含水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)Po在溫度肯定時(shí)P

11

越大蒸發(fā)越慢，P越小蒸發(fā)越快。

1

41sxp由水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)（P）

4、相對(duì)濕度IAJ=1

同溫度水MJi也和汽壓iPj

0

5、人體對(duì)環(huán)境干爽與潮濕感受的判定由相對(duì)濕度A打算：

①A越大OAP=P—P越大=水蒸氣實(shí)際分子密度與飽和汽分子密度用隔越小

01

。蒸發(fā)越慢。感覺(jué)潮濕悶熱

②

A越小。AP=P-P越小=水蒸氣實(shí)際分子密度與飽和汽分子密度相隔越大

01

o蒸發(fā)越快o人體感覺(jué)干爽

6、干濕泡濕度計(jì):

①干泡溫度計(jì)測(cè)得的溫度T是環(huán)境的實(shí)際溫度，其溫度的大小反映了

0

飽和汽壓P的大??；

0

②濕泡溫度計(jì)測(cè)得的溫度T是紗布上的水蒸發(fā)吸熱以后的的溫度，其

1

溫度的大小反映了確定濕度〔水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)〕P的大??；T越大

11

蒸發(fā)越慢，T越小蒸發(fā)越快。

③令A(yù)T二T-T則：

01

1-AT越大＜=＞相對(duì)濕度A越小=蒸發(fā)越快＜=＞人體感覺(jué)干爽

11-AT越小。相對(duì)濕度A越大=蒸發(fā)越慢o人體感覺(jué)潮濕悶熱

§§第四局部：熱力學(xué)定律

一、熱力學(xué)第零定律：

1、定律：假設(shè)兩個(gè)系統(tǒng)分別與第三個(gè)系統(tǒng)到達(dá)熱平衡，那么這兩個(gè)

系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡。

①特點(diǎn)：一切處于熱平衡的系統(tǒng)都具有一樣的溫度。

②熱力學(xué)溫度T〔K〕與攝氏溫度t〔°C〕的關(guān)系：

I＞假設(shè)強(qiáng)調(diào)的是系統(tǒng)在某一狀態(tài)之下的溫度，則可

II＞假設(shè)強(qiáng)調(diào)的是系統(tǒng)在某一過(guò)程中溫度的變化量，則：aT=

At

如熱力學(xué)溫標(biāo)的分度值1K與攝氏溫標(biāo)的分度值1°C的大小相等。

二、熱力學(xué)第肯定律：

1.定律：一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外

界對(duì)它所做的功的和。

2.式：AU=Q+W

①Q(mào)指吸取的熱量，W指外界對(duì)系統(tǒng)所做的功，三個(gè)物理量的符號(hào)代

入規(guī)律：

符號(hào)△WQ

十內(nèi)能增加外界對(duì)氣體做功吸熱

一內(nèi)能減小氣體對(duì)外做功放熱

②在W指外界對(duì)系統(tǒng)所做的功時(shí)求W的方法:

I＞在等壓變化過(guò)程中：w二-P型；

易錯(cuò)點(diǎn)：在自由膨脹〔指氣體向真空的膨脹過(guò)程，教材第60面圖

10.4-6提及〕之中，氣體體積雖然增大，由于沒(méi)有做功的對(duì)象，因

此在該過(guò)程中生0。

ll＞在給出的P—V圖象中，圖線與V軸所圍成的幾何圖形的面積表示

功的大小，體積增大，面積取負(fù)，體積減小，面積取正。

③假設(shè)Q指吸取的熱量，W指系統(tǒng)對(duì)外界所做的功，則定律表達(dá)式為：

Q=AU+W

④假設(shè)Q指系統(tǒng)放出的熱量，W指外界對(duì)系統(tǒng)所做的功，則定律表達(dá)式

為：W=AU+Q

⑤假設(shè)Q指系統(tǒng)放出的熱量，W指系統(tǒng)對(duì)外界所做的功，則定律表達(dá)式

為：AU+W+Q=0

3、第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)