高考物理一轮复习 专题11.2 气体 液体与固体教学案.doc

专题11.2 气体 液体与固体1.知道晶体、非晶体的区别2.理解表面张力，会解释有关现象.3.掌握气体实验三定律，会用三定律分析气体状态变化问题． 一、固体的微观结构、晶体和非晶体　液晶的微观结构1．晶体与非晶体　分类比较　晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则熔点确定不确定物理性质各向异性各向同性原子排列有规则，但多晶体每个晶体间的排列无规则无规则形成与转化有的物质在不同条件下能够形成不同的形态．同一物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，有些非晶体在一定条件下也可转化为晶体典型物质石英、云母、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、松香2.晶体的微观结构(1)晶体的微观结构特点：组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列2)用晶体的微观结构解释晶体的特点现象原因晶体有规则的外形由于内部微粒有规则的排列晶体各向异性由于内部从任一结点出发在不同方向的相同距离上的微粒数不同晶体的多形性由于组成晶体的微粒可以形成不同的空间点阵3.液晶(1)液晶分子既保持排列有序而显示各向异性，又可以自由移动位置，保持了液体的流动性2)液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体3)液晶分子的排列从某个方向看比较整齐，而从另外一个方向看则是杂乱无章的。

4)液晶的物理性质很容易在外界的影响下发生改变二、液体的表面张力现象1．概念液体表面各部分间互相吸引的力2．作用液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势3．方向表面张力跟液面相切，且跟这部分液面的分界线垂直4．大小液体的温度越高，表面张力越小；液体中溶有杂质时，表面张力变小；液体的密度越大，表面张力越大三、饱和蒸汽、未饱和蒸汽和饱和蒸汽压　相对湿度1．饱和汽与未饱和汽(1)饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽2)未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽2．饱和汽压(1)定义：饱和汽所具有的压强2)特点：液体的饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关3．相对湿度空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比即：相对湿度＝四、气体分子运动速率的统计分布　气体实验定律　理想气体1．气体和气体分子运动的特点2．气体的压强(1)产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力2)大小：气体的压强在数值上等于气体作用在单位面积上的压力公式：p＝3)常用单位及换算关系：①国际单位：帕斯卡，符号：Pa,1 Pa＝1 N/m2②常用单位：标准大气压(atm)；厘米汞柱(cmHg)。

③换算关系：1 atm＝76 cmHg＝1.013×105Pa≈1.0×105Pa3.气体实验定律玻意耳定律查理定律盖—吕萨克定律内容一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积与热力学温度成正比表达式p1V1＝p2V2＝或＝＝或＝图象4.理想气体的状态方程(1)理想气体①宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体，实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体②微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间2)理想气体的状态方程一定质量的理想气体状态方程：＝或＝C气体实验定律可看作一定质量理想气体状态方程的特例高频考点一　固体与液体的性质例1．(多选)下列说法正确的是(　　)A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D．在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体E．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变答案：　BCD【变式探究】关于液体的表面现象，下列说法正确的是(　　)A．液体表面层的分子分布比内部密B．液体有使其体积收缩到最小的趋势C．液体表面层分子之间只有引力而无斥力D．液体有使其表面积收缩到最小的趋势答案　D解析　液体表面层的分子分布比内部稀疏，故A错；由于表面张力作用，液体有使其表面积收缩到最小的趋势，故B错，D对；液体表面层分子之间既有引力也有斥力，只是由于分子间距离较大，分子力表现为引力，故C错．【举一反三】(多选)关于饱和汽压和相对湿度，下列说法中正确的是(　　)A．温度相同的不同饱和汽的饱和汽压都相同B．温度升高时，饱和汽压增大C．在相对湿度相同的情况下，夏天比冬天的绝对湿度大D．饱和汽压和相对湿度都与体积无关答案　BCD解析　在一定温度下，饱和汽压是一定的，饱和汽压随温度的升高而增大，饱和汽压与液体的种类有关，与体积无关．空气中所含水蒸气的压强，称为空气的绝对湿度；相对湿度＝，夏天的饱和汽压大，在相对湿度相同时，夏天的绝对湿度大．高频考点二　气体压强的产生与计算例2．若已知大气压强为p0，在图1中各装置均处于静止状态，图中液体密度均为ρ，求被封闭气体的压强．图1答案　甲：p0－ρgh　乙：p0－ρgh　丙：p0－ρgh丁：p0＋ρgh1【变式探究】汽缸截面积为S，质量为m的梯形活塞上面是水平的，下面与右侧竖直方向的夹角为α，如图2所示，当活塞上放质量为M的重物时处于静止．设外部大气压为p0，若活塞与缸壁之间无摩擦．求汽缸中气体的压强．图2答案　p0＋解析　p气S′＝又因为S′＝所以p气＝＝p0＋.【举一反三】竖直平面内有如图3所示的均匀玻璃管，内用两段水银柱封闭两段空气柱a、b，各段水银柱高度如图所示，大气压为p0，求空气柱a、b的压强各多大．图3答案　pa＝p0＋ρg(h2－h1－h3)　pb＝p0＋ρg(h2－h1)解析　从开口端开始计算，右端大气压为p0，同种液体同一水平面上的压强相同，所以b气柱的压强为pb＝p0＋ρg(h2－h1)，而a气柱的压强为pa＝pb－ρgh3＝p0＋ρg(h2－h1－h3)．【变式探究】如图4所示，光滑水平面上放有一质量为M的汽缸，汽缸内放有一质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞面积为S.现用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止状态，求此时缸内封闭气体的压强p.(已知外界大气压为p0)图4答案　p0＋【方法技巧】两种状态下气体压强的求解方法1．平衡状态下气体压强的求法(1)液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程，求得气体的压强．(2)力平衡法：选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强．(3)等压面法：在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等．液体内深h处的总压强p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强．2．加速运动系统中封闭气体压强的求法选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解．高频考点三　理想气体状态方程与气体实验定律的应用例3．某自行车轮胎的容积为V，里面已有压强为p0的空气，现在要使轮胎内的气压增大到p，设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，轮胎容积保持不变，则还要向轮胎充入温度相同、压强也是p0、体积为________的空气．(填选项前的字母)A.V B.V C.(－1)V D.(＋1)V答案　C【变式探究】如图5，一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞．已知大活塞的质量为m1＝2.50 kg，横截面积为S1＝80.0 cm2；小活塞的质量为m2＝1.50 kg，横截面积为S2＝40.0 cm2；两活塞用刚性轻杆连接，间距为l＝40.0 cm；汽缸外大气的压强为p＝1.00×105 Pa，温度为T＝303 K．初始时大活塞与大圆筒底部相距，两活塞间封闭气体的温度为T1＝495 K．现汽缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移．忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度大小g取 10 m/s2.求：图5(1)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，汽缸内封闭气体的温度；(2)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强．答案　(1)330 K　(2)1.01×105 Pa【举一反三】如图6所示，两汽缸A、B粗细均匀、等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A的直径是B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两汽缸除A顶部导热外，其余部分均绝热，两汽缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气．当大气压为p0、外界和汽缸内气体温度均为7℃且平衡时，活塞a离汽缸顶的距离是汽缸高度的，活塞b在汽缸正中间．图6(1)现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b恰好升至顶部时，求氮气的温度；(2)继续缓慢加热，使活塞a上升，当活塞a上升的距离是汽缸高度的时，求氧气的压强．答案　(1)320 K　(2)p0解析　(1)活塞b升至顶部的过程中，活塞a不动，活塞a、b下方的氮气经历等压变化，设汽缸A的容积为V0，氮气初态的体积为V1，温度为T1，末态体积为V2，温度为T2，按题意，汽缸B的容积为，由题给数据及盖—吕萨克定律有：V1＝V0＋×＝V0①V2＝V0＋＝V0②＝③由①②③式及所给的数据可得：T2＝320 K④【方法技巧】分析气体状态变化要抓“三要点”1．阶段性，即弄清一个物理过程分为哪几个阶段；2．联系性，即找出几个阶段之间是由什么物理量联系起来的；3．规律性，即明确各阶段遵循的实验定律． 高频考点四　气体状态变化中的图象问题例4．一定质量的理想气体，从图9中A状态开始，经历了B、C，最后到D状态，下列说法中正确的是(　　)图9A．A→B温度升高，体积不变B．B→C压强不变，体积变大C．C→D压强变小，体积变小D．B点的温度最高，C点的体积最大答案　A解析　在p－T图象中斜率的倒数表示气体的体积，所以VA＝VB>VD>VC.【变式探究】如图10甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V－T图象．已知气体在状态A时的压强是1.5×105 Pa.图10(1)说出A→B过程中压强变化的情形，并根据图象提供的信息，计算图甲中TA的值．(2)请在图乙坐标系中，作出该气体由状态A经过状态B变为状态C的p－T图象，并在图线相应位置上标出字母A、B、C.如果需要计算才能确定的有关坐标值，请写出计算过程．答案　见解析【方法技巧】气体状态变化图象的应用技巧1．明确点、线的物理意义：求解气体状态变化的图象问题，应当明确图象上的点表示一定质量的理想气体的一个平衡状态，它对应着三个状态参量；图象上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程．2．明确斜率的物理意义：在V－T图象(或p－T图象)中，比较两个状态的压强(或体积)大小，可以比较这两个状态到原点连线的斜率的大小，其规律是：斜率越大，压强(或体积)越小；斜率越小，压强(或体积)越大．高频考点五　理想气体实验定律微观解释例5．(多选。