【物理】2018届一轮复习苏教版第11章第2节固体、液体和气体教案

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【物理】2018届一轮复习苏教版第11章第2节固体、液体和气体教案

第2节 固体、液体和气体 知识点1 固体和液体 ‎1.固体 ‎(1)固体分为晶体和非晶体两类.石英、云母、明矾、食盐、味精、蔗糖等是晶体,玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体.‎ ‎(2)单晶体具有规则的几何形状,多晶体和非晶体没有规则的几何形状;晶体有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点.‎ ‎(3)有些晶体沿不同方向的导热或导电性能不同,有些晶体沿不同方向的光学性质不同,这类现象称为各向异性,非晶体和多晶体在各个方向的物理性质都是一样的,这叫做各向同性.‎ ‎2.液体 ‎(1)液体分子间距离比气体分子间距离小得多,液体分子间的作用力比固体分子间的作用力要小;液体内部分子间的距离在10-‎10 m左右.‎ ‎(2)液体的表面张力 液体表面层分子间距离较大,因此分子间的作用力表现为引力;液体表面存在表面张力,使液体表面绷紧,浸润与不浸润也是表面张力的表现.‎ ‎3.液晶 液晶是一种特殊的物质,它既具有液体的流动性又具有晶体的各向异性,液晶在显示器方面具有广泛的应用.‎ 知识点2 气体分子动理论和气体压强 ‎1.气体分子之间的距离远大于分子直径,气体分子之间的作用力十分微弱,可以忽略不计.‎ ‎2.气体分子的速率分布,表现出“中间多,两头少”的统计分布规律.‎ ‎3.气体分子向各个方向运动的机会均等.‎ ‎4.温度一定时,某种气体分子的速率分布是确定的,速率的平均值也是确定的,温度升高,气体分子的平均速率增大,但不是每个分子的速率都增大.‎ ‎5.气体压强 ‎(1)产生的原因 由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁,形成对器壁各处均匀、持续的压力,作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强.‎ ‎(2)决定气体压强大小的因素 ‎①宏观上:决定于气体的温度和体积.‎ ‎②微观上:决定于分子的平均动能和分子数密度.‎ 知识点3 气体实验定律和理想气体状态方程 ‎1.气体实验定律 ‎(1)等温变化——玻意耳定律:‎ ‎①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.‎ ‎②公式:p1V1=p2V2或pV=C(常量).‎ ‎(2)等容变化——查理定律:①内容: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.‎ ‎②公式:=或=C(常数).‎ ‎(3)等压变化——盖—吕萨克定律:‎ ‎①内容:一定质量的某种气体,在压强不变的情况下,其体积与热力学温度成正比.‎ ‎②公式:=或=C(常数).‎ ‎2.理想气体及其状态方程 ‎(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)状态方程:=或=C(常数).‎ ‎[核心精讲]‎ ‎1.晶体和非晶体 ‎(1)单晶体具有各向异性,但不是在各种物理性质上都表现出各向异性.‎ ‎(2)只要是具有各向异性的物体必定是晶体,且是单晶体.‎ ‎(3)只要是具有确定熔点的物体必定是晶体,反之,必是非晶体.‎ ‎(4)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化.‎ ‎2.液体表面张力 ‎(1)形成原因:表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大,分子间的相互作用力表现为引力.‎ ‎(2)表面特性:表面层分子间的引力使液面产生了表面张力,使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜.‎ ‎(3)表面张力的方向:和液面相切,垂直于液面上的各条分界线.‎ ‎(4)表面张力的效果:表面张力使液体表面具有收缩趋势,使液体表面积趋于最小,而在体积相同的条件下,球形的表面积最小.‎ ‎[题组通关]‎ ‎1.(多选)(2015·江苏高考)对下列几种固体物质的认识,正确的有(  )‎ A.食盐熔化过程中,温度保持不变,说明食盐是晶体 B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面,熔化的蜂蜡呈椭圆形,说明蜂蜡是晶体 C.天然石英表现为各向异性,是由于该物质的微粒在空间的排列不规则 D.石墨和金刚石的物理性质不同,是由于组成它们的物质微粒排列结构不同 AD ‎ 晶体在熔化过程中温度保持不变,食盐具有这样的特点,则说明食盐是晶体,选项A正确;蜂蜡的导热特点是各向同性的,烧热的针尖使蜂蜡熔化后呈椭圆形,说明云母片的导热特点是各向异性的,故云母片是晶体,选项B错误;天然石英表现为各向异性,则该物质微粒在空间的排列是规则的,选项C错误;石墨与金刚石皆由碳原子组成,但它们的物质微粒排列结构是不同的,选项D正确.‎ ‎2.(多选)下列说法正确的是(  )‎ A.把一枚针轻放在水面上,它会浮在水面.这是由于水表面存在表面张力的缘故 B.水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠,而在干净的玻璃板上却不能.这是因为油脂使水的表面张力增大的缘故 C.在围绕地球飞行的宇宙飞船中,自由飘浮的水滴呈球形.这是表面张力作用的结果 D.在毛细现象中,毛细管中的液面有的升高,有的降低,这与液体的种类和毛细管的材质有关 ACD 水的表面张力托起针,A正确;水在油脂上不浸润,在干净的玻璃上浸润,B错误,C、D正确.‎ ‎[名师微博]‎ 晶体理解的四点提醒 ‎1.单晶体的各向异性是指晶体的某些物理性质显示各向异性.‎ ‎2.不能从形状上区分晶体与非晶体.‎ ‎3.晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化.‎ ‎4.液晶既不是晶体也不是液体.‎ ‎ ‎ ‎[师生共研]‎ ‎●考向1 气体实验定律的应用 ‎ (2015·全国卷Ⅱ)如图1121所示,一粗细均匀的U形管竖直放置,A侧上端封闭,B侧上端与大气相通,下端开口处开关K关闭;A侧空气柱的长度l=‎10.0 cm,B侧水银面比A侧的高h=‎3.0 cm.现将开关K打开,从U形管中放出部分水银,当两侧水银面的高度差为h1=‎‎10.0 cm 时将开关K关闭.已知大气压强p0=75.0 cmHg.‎ 图1121‎ ‎(1)求放出部分水银后A侧空气柱的长度;‎ ‎(2)此后再向B侧注入水银,使A、B两侧的水银面达到同一高度,求注入的水银在管内的长度.‎ ‎【解题关键】‎ 关键信息 信息解读 两侧水银面的高度差为h1=‎‎10.0 cm B侧水银面比A侧的低‎10.0 cm 在B侧注入水银两侧水银面同高 A侧内部气体压强为p0‎ ‎【规范解答】 (1)以cmHg为压强单位.设A侧空气柱长度l=‎10.0 cm时的压强为p;当两侧水银面的高度差为h1=‎10.0 cm时,空气柱的长度为l1,压强为p1.由玻意耳定律得pl=p‎1l1 ①‎ 由力学平衡条件得 p=p0+h ②‎ 打开开关K放出水银的过程中,B侧水银面处的压强始终为p0,而A侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小,B、A两侧水银面的高度差也随之减小,直至B侧水银面低于A侧水银面h1为止.由力学平衡条件有 p1=p0-h1 ③‎ 联立①②③式,并代入题给数据得 l1=‎12.0 cm. ④‎ ‎(2)当A、B两侧的水银面达到同一高度时,设A侧空气柱的长度为l2,压强为p2.由玻意耳定律得 pl=p‎2l2 ⑤‎ 由力学平衡条件有 p2=p0 ⑥‎ 联立②⑤⑥式,并代入题给数据得 l2=‎10.4 cm ⑦‎ 设注入的水银在管内的长度为Δh,依题意得 Δh=2(l1-l2)+h1 ⑧‎ 联立④⑦⑧式,并代入题给数据得 Δh=‎13.2 cm.‎ ‎【答案】 (1)‎12.0 cm (2)‎‎13.2 cm ‎●考向2 理想气体状态方程的应用 ‎ 如图1122所示,有两个不计质量的活塞M、N将两部分理想气体封闭在绝热汽缸内,温度均是‎27 ℃‎.M活塞是导热的,N活塞是绝热的,均可沿汽缸无摩擦地滑动,已知活塞的横截面积均为S=‎2 cm2,初始时M活塞相对于底部的高度为H=‎27 cm,N活塞相对于底部的高度为h=‎18 cm.现将一质量为m=‎400 g的小物体放在M活塞的上表面上,活塞下降.已知大气压强为p0=1.0×105 Pa,‎ 图1122‎ ‎(1)求下部分气体的压强多大;‎ ‎(2)现通过加热丝对下部分气体进行缓慢加热,使下部分气体的温度变为‎127 ℃‎,求稳定后活塞M、N距离底部的高度.‎ ‎【规范解答】 (1)对两个活塞和重物作为整体进行受力分析得:pS=mg+p0S 解得p=1.2×105 Pa.‎ ‎(2)对下部分气体进行分析,由理想气体状态方程可得:‎ = 得:h2=‎20 cm,故活塞N距离底部的距离为h2=‎‎20 cm 对上部分气体进行分析,根据玻意耳定律可得:p0(H-h)S=pLS 得:L=‎‎7.5 cm 故此时活塞M距离底端的距离为 H2=20+7.5=‎27.5 cm.‎ ‎【答案】 (1)1.2×105 Pa ‎(2)‎27.5 cm ‎‎20 cm 利用气体实验定律及气态方程解决问题的基本思路 ‎[题组通关]‎ ‎3.(2016·全国甲卷)一氧气瓶的容积为‎0.08 m3‎,开始时瓶中氧气的压强为20个大气压.某实验室每天消耗1个大气压的氧气‎0.36 m3‎.当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时,需重新充气.若氧气的温度保持不变,求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天.【导学号:96622191】‎ ‎【解析】 设氧气开始时的压强为p1,体积为V1,压强变为p2(2个大气压)时,体积为V2.根据玻意耳定律得 p1V1=p2V2 ①‎ 重新充气前,用去的氧气在p2压强下的体积为 V3=V2-V1 ②‎ 设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为V0‎ 则有 p2V3=p0V0 ③‎ 设实验室每天用去的氧气在p0下的体积为ΔV,则氧气可用的天数为 N=V0/ΔV ④‎ 联立①②③④式,并代入数据得 N=4(天). ⑤‎ ‎【答案】 4天 ‎4.如图1123所示,在两端封闭、粗细均匀的竖直长管道内,用一可自由移动的活塞A封闭体积相等的两部分气体.开始时管道内气体温度都为T0=500 K,下部分气体的压强p0=1.25×105 Pa,活塞质量m=‎0.25 kg,管道的内径横截面积S=‎1 cm2.现保持管道下部分气体温度不变,上部分气体温度缓慢降至T,最终管道内上部分气体体积变为原来的,若不计活塞与管道壁间的摩擦,g取‎10 m/s2,求此时上部分气体的温度T.‎ 图1123‎ ‎【解析】 设初状态时两部分气体体积均为V0‎ 对下部分气体,等温变化 p0V0=pV V=V0‎ 解得p=1×105 Pa 对上部分气体,初态p1=p0-=1×105 Pa 末态p2=p-=0.75×105 Pa 根据理想气体状态方程,有 = 解得T=281.25 K.‎ ‎【答案】 281.25 K ‎[核心精讲]‎ 一定质量气体状态变化图象对比 图线 特点 举例 pV pV=CT(其中C为恒量),即pV之积越大的等温线,温度越高,线离原点越远 p p=CT,斜率k=CT,‎ 即斜率越大,温度越高 ‎ pT p=T,斜率k=,即斜率越大,体积越小 VT V=T,斜率k=,即斜率越大,压强越小 ‎[师生共研]‎ ‎ 图1124甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的VT图象.已知气体在状态A时的压强是1.5×105 Pa.‎ 图1124‎ ‎(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的温度值;‎ ‎(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pT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.‎ ‎【规范解答】 (1)从题图甲可以看出,A与B连线的延长线过原点,所以A→B是一个等压变化,即pA=pB 根据盖—吕萨克定律可得= 所以TA=TB=×300 K=200 K.‎ ‎(2)由题图甲可知,由B→C是等容变化,根据查理定律得= 所以pC=pB=pB=pB=×1.5×105 Pa=2.0×105 Pa 则可画出由状态A→B→C的pT图象如图所示.‎ ‎【答案】 见解析 ‎1.要清楚等温、等压、等容变化在p V图象、p T图象、V T图象中的特点.‎ ‎2.若题中给出了图象,则从中提取相关的信息,如物态变化的特点、已知量、待求量等.‎ ‎3.若需作出图象,则分析物态变化特点,在特殊点处,依据题给已知量、解得待求量,按要求作图象.若从已知图象作相同坐标系的新图象,则在计算后也可以应用“平移法”.‎ ‎[题组通关]‎ ‎5.(多选)(2016·全国甲卷)一定量的理想气体从状态a开始,经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态,其pT图象如图1125所示,其中对角线ac的延长线过原点O.下列判断正确的是(  ) 【导学号:96622192】‎ 图1125‎ A.气体在a、c两状态的体积相等 B.气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能 C.在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功 D.在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功 E.在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功 ABE 由ac的延长线过原点O知,直线Oca为一条等容线,气体在a、c两状态的体积相等,选项A正确;理想气体的内能由其温度决定,故在状态a时的内能大于在状态c时的内能,选项B正确;过程cd是等温变化,气体内能不变,由热力学第一定律知,气体对外放出的热量等于外界对气体做的功,选项C错误;过程da气体内能增大,从外界吸收的热量大于气体对外界做的功,选项D错误;由理想气体状态方程知:‎ ====C,即 paVa=CTa,pbVb=CTb,pcVc=CTc,pdVd=CTd.‎ 设过程bc中压强为p0=pb=pc,‎ 过程da中压强为p′0=pd=pa.‎ 由外界对气体做功W=p·ΔV知,‎ 过程bc中外界对气体做的功Wbc=P0(Vb-Vc)=C(Tb-Tc),过程da中气体对外界做的功Wda=P′0(Va-Vd)=C(Ta-Td),Ta=Tb,Tc=Td,故Wbc=Wda,选项E正确(此选项也可用排徐法直接判断更快捷).‎ ‎6.(2014·福建高考)图1126为一定质量理想气体的压强p与体积V关系图象,它由状态A经等容过程到状态B,再经等压过程到状态C.设A、B、C状态对应的温度分别为TA、TB、TC,则下列关系式中正确的是________.(填选项前的字母)‎ 图1126‎ A.TATB,TB=TC C.TA>TB,TBTC C 根据气体实验定律比较.‎ 由题中图象可知,气体由A到B过程为等容变化,由查理定律得=,pA>pB,故TA>TB;由B到C过程为等压变化,由盖·吕萨克定律得=,VB
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