沪科版高考物理一轮复习：选修3-3第11章第2节《固体、液体与气体》ppt精编课件.ppt

第2节固体 液体与气体 一 固体晶体与非晶体的比较 异性 同性 思考感悟晶体和非晶体的不同特性由什么决定 提示 微观结构 二 液体1 液体的微观结构特点 1 分子间的距离很小 2 液体分子间的相互作用力很大 3 分子的热运动特点表现为振动与移动相结合 2 液体的表面张力 1 作用 液体的表面张力使液面具有收缩的趋势 2 方向 表面张力跟液面相切 跟这部分液面的分界线垂直 3 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 3 液晶 1 液晶的产生 三 饱和汽与饱和汽压1 汽化的两种方式 蒸发和沸腾蒸发只发生在液体表面 在任何温度下都能发生蒸发 沸腾是在液体表面和液体内部同时发生的剧烈的汽化现象 沸腾只在达到液体的沸点时才会发生 沸点与大气压有关 大气压越大沸点也越 高 2 饱和汽与饱和汽压与液体处于动态平衡的蒸汽叫做饱和汽 没有达到饱和状态的蒸汽叫未饱和汽 在一定温度下 饱和汽的分子数密度是一定的 因而饱和汽的压强也是一定的 这个压强叫做这种液体的饱和汽压 饱和汽压随温度升高而 增大 四 气体1 三个实验定律 2 气体分子运动的特点 1 由于气体分子间的距离较大 约为分子直径的10倍 故气体分子可看作 2 气体分子间的碰撞十分频繁 3 气体分子运动的统计规律 任一时刻 气体分子沿各方向运动的机会均等 质点 即沿各个方向运动的分子数目相同 大量分子的无规则运动 其速率按一定规律分布 即 中间多 两头少 的分布规律 中间多 是指处于中间速率的分子数多 两头少 是指速率很大的和速率很小的分子数少 3 理想气体状态方程 1 理想气体 气体实验定律都是在压强不太大 相对大气压强 温度不太低 相对室温 的条件下总结出来的 当压强很大 温度很低时 计算结果与实际测量结果有很大的差别 我们把在任何温度 任何压强下都遵从气体实验定律的气体叫做理想气体 2 理想气体的状态方程一定质量的理想气体状态方程 或 气体实验定律可看做一定质量气体状态方程的特例 一 封闭气体压强的产生及计算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的密度 3 常用单位 帕斯卡 Pa 1Pa 1N m21atm 760mmHg 1 013 105Pa 3 计算方法 1 系统处于平衡状态下的气体压强计算方法 液体封闭的气体压强的确定平衡法 选与气体接触的液柱为研究对象进行受力分析 利用它的受力平衡 求出气体的压强 取等压面法 根据同种液体在同一水平液面处压强相等 在连通器内灵活选取等压面 由两侧压强相等建立方程求出压强 液体内部深度为h处的总压强为p p0 gh 固体 活塞或汽缸 封闭的气体压强的确定 由于该固体必定受到被封闭气体的压力 所以可通过对该固体进行受力分析 由平衡条件建立方程来找出气体压强与其他各力的关系 2 加速运动系统中封闭气体压强的计算方法 一般选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 特别提醒 1 气体压强与大气压强不同 大气压强由重力而产生 随高度增大而减小 气体压强由大量气体分子频繁碰撞器壁而产生 大小不随高度而变化 2 求解液体内部深度为h处的总压强时 不要忘记液面上方气体的压强 3 封闭气体对器壁的压强处处相等 即时应用一位质量为60kg的同学为了表演 轻功 他用打气筒给4只相同的气球充以相等质量的空气 可视为理想气体 然后将这4只气球以相同的方式放在水平放置的木板上 在气球的上方放置一轻质塑料板 如图11 2 1所示 1 关于气球内气体的压强 下列说法正确的是 A 大于大气压强B 是由于气体重力而产生的 图11 2 1 C 是由于气体分子之间的斥力而产生的D 是由于大量气体分子的碰撞而产生的 2 为了估算气球内气体的压强 这位同学在气球的外表面涂上颜料 在轻质塑料板面向气球一侧的表面贴上间距为2 0cm的方格纸 在这位同学慢慢站上轻质塑料板 球内气体温度可视为不变 表演结束后 留下气球与方格纸接触部分的 印迹 如图11 2 2所示 若表演时大气压强为1 013 105Pa 取g 10m s2 则气球内气体的压强为 Pa 取4位有效数字 图11 2 2 解析 1 气球充气后膨胀 内部气体的压强应等于大气压强加上气球收缩产生的压强 A对 气球内部气体的压强是大量气体分子做无规则运动发生频繁的碰撞产生的 B C错 D对 2 每小方格的面积S0 4cm2 每个印迹约占有93个方格 故4个气球与方格纸总的接触面积 答案 1 AD 2 1 053 105 二 气体实验定律及状态方程的应用1 理解气体的状态参量 1 温度 宏观上表示物体的冷热程度 微观上是大量分子无规则运动剧烈程度的反映 是物体分子热运动的平均动能的标志 2 体积 指气体分子所能达到的空间 即气体所能充满容器的容积 3 压强 对一定质量的气体来说 单位体积内分子数越多 分子的平均速率越大 则单位时间内对单位面积器壁的撞击次数越多 每次的撞击力也越大 压强也越大 2 应用状态方程解题的一般步骤 1 明确研究对象 即某一定质量的理想气体 2 确定气体在始末状态的参量p1 V1 T1及p2 V2 T2 3 由状态方程列式求解 4 讨论结果的合理性 3 几类特殊问题的处理 1 打气问题向球 轮胎中充气是一个变质量的气体问题 只要选择球内原有气体和即将打入的气体作为研究对象 就可把充气过程中的气体质量变化的问题转化为一定质量气体的状态变化问题 2 抽气问题从容器内向外抽气的过程中 容器内的气体质量不断减小 这属于变质量问题 分析时 将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象 质量不变 抽气过程可看做是等温膨胀过程 3 灌气问题将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也是一个变质量问题 分析这类问题时 可以把大容器中的剩余气体和多个小容器中的气体组成的整体来作为研究对象 可将变质量问题转化为定质量问题 4 漏气问题容器漏气过程中气体的质量不断发生变化 属于变质量问题 如果选容器内剩余气体和漏出气体的整体作为研究对象 便可使变质量问题变成定质量问题 可用气体状态方程求解 即时应用2 如图11 2 3所示 喷洒农药用的某种喷雾器 其药液桶的总容积为15L 装入药液后 封闭在药液上方的空气体积为1 5L 打气筒活塞每次可以打进250cm3的压强为1 105Pa的空气 1 若要使气体压强增大到6 105Pa 应打气多少次 图11 2 3 2 如果压强达到6 105Pa时停止打气 并开始向外喷药 那么当喷雾器不能再向外喷药时 筒内剩下的药液还有多少升 解析 1 设应打n次 则有p1 1 105Pa V1 250cm3 n 1 5L 0 25nL 1 5L p2 6 105Pa V2 1 5L根据玻意耳定律得p1V1 p2V2即1 105Pa 0 25n 1 5 10 3m3 6 105Pa 1 5 10 3m3解得n 30 次 2 由题意可知V2 1 5L p2 6 105Pa 答案 1 30 2 6 2018 高考新课标全国卷 关于晶体和非晶体 下列说法正确的是 A 金刚石 食盐 玻璃和水晶都是晶体 B 晶体的分子 或原子 离子 排列是有规则的C 单晶体和多晶体有固定的熔点 非晶体没有固定的熔点D 单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的 非晶体是各向同性的 思路点拨 根据晶体和多晶体不同的排列和表现的物理性质分析 解析 金刚石 水晶和食盐是晶体 玻璃是非晶体 A错误 晶体的分子排列规则 且有固定的熔点 非晶体的分子排列不规则 且没有固定的熔点 故B C正确 单晶体的物理性质是各向异性 多晶体和非晶体的物理性质是各向同性 故D错误 答案 BC 易误警示 1 同一种物质在不同的条件下可能是晶体也可能是非晶体 2 晶体中的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 满分样板9分 2018 高考新课标全国卷 如图11 2 4所示 一上端开口 下端封闭的细长玻璃管 下部有长l1 66cm的水银柱 中间封有长l2 6 6cm的空气柱 上部有长l3 44cm的水银柱 此时水银面恰好与管口平齐 已知大气压强为p0 76cmHg 如果使玻璃管绕底端在竖直平面内缓慢地转动一周 求在开口向下和转回到原来位置时管中空气柱的长度 封入的气体可视为理想气体 在转动过程中没有发生漏气 图11 2 4 思路点拨 求出不同状态下气体的压强利用玻意耳定律求解 解题样板规范步骤 该得的分一分不丢 设玻璃管开口向上时 空气柱的压强为p1 p0 gl3 1分 式中 和g分别表示水银的密度和重力加速度 玻璃管开口向下时 原来上部的水银有一部分会流出 封闭端会有部分真空 设此时开口端剩下的水银柱长度为x 则p2 gl1 p2 gx p0 1分 式中p2为管内空气柱的压强 由玻意耳定律得 p1 Sl2 p2 Sh 2分 式中h是此时空气柱的长度 S为玻璃管的横截面积 由 式和题给条件得h 12cm 1分 从开始转动一周后 设空气柱的压强为p3 则 p3 p0 gx 1分 由玻意耳定律得p1 Sl2 p3 Sh 2分 式中h 是此时空气柱的长度 由 式得h 9 2cm 1分 答案 12cm9 2cm 方法引导 气体实验定律有等温变化 玻意耳定律 等容变化 查理定律 等压变化 盖 吕萨克定律 气体实验定律适用的前提条件是一定质量的理想气体 解决具体问题时分清气体的模型变化过程是求解题目的关键 根据不同的变化 找出与此相关的气体状态参量 利用相关规律解决 内壁光滑的导热汽缸竖直浸放在盛有冰水混合物的水槽中 用不计质量的活塞封闭压强为1 0 105Pa 体积为2 0 10 3m3的理想气体 现在活塞上方缓缓倒上沙子 使封闭气体的体积变为原来的一半 然后将汽缸移出水槽 缓慢加热 使气体温度变为127 图11 2 5 1 求汽缸内气体的最终体积 2 在p V图像上画出整个过程中汽缸内气体的状态变化 大气压强为1 0 105Pa 解析 1 封闭气体的体积变为原来的一半且汽缸处于水槽中时 气体压强为p1 在活塞上方倒沙子的全过程中温度保持不变 由玻意耳定律得p0V0 p1V1 2 如下图11 2 6所示 图11 2 6 答案 1 1 47 10 3m3 2 见解析 规律方法 气体的图像分p V p T和V T图像三种 无论哪一种图像 图像上的一 点 都表示气体的