广州市岭南中学2020届高三物理复习选修3-3第二节《固体、液体与气体》学案学生版

1、广州市岭南中学1 选修 3-3 第二节 固体、液体与气体第一课时班别姓名学号一、学习目标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.掌握气体实验定律及理想气体状态方程,并能分析气体状态变化问题. 二、自主预习（一）基础梳理（二）自主诊断1.思考判断（打 或 ）(1)液晶是液体和晶体的混合物.() (2)单晶体的所有物理性质都是各向异性的.() (3)晶体有天然规则的几何形状,是因为物质微粒是规则排列的.() (4)压强极大的气体不遵从气体实验定律.() (5)当人们感到干燥时,空气的相对湿度一定较小.() (6)草叶上的露珠呈球形是表面张力引起的.() (7)水能浸

2、润任何固体.() (8)气体的温度升高,压强可能不变.() 广州市岭南中学2 (9)一定质量的理想气体的内能只与温度有关.() 2.(多选 )下列说法正确的是() a. 悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动b.空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果c.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点d. 高原地区水的沸点较低,这是高原地区温度较低的缘故e.干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果3. 人教版选修3-3 p23 t2如图 ,向一个空的铝制饮料罐(即易拉罐 )中插入一根透明吸管,接口用蜡密封 ,在吸管内引入一小段油柱(长

3、度可以忽略).如果不计大气压的变化,这就是一个简易的气温计.已知铝罐的容积是360 cm3,吸管内部粗细均匀,横截面积为0.2 cm2,吸管的有效长度为20 cm,当温度为25 时 ,油柱离管口10 cm. (1)吸管上标刻温度值时,刻度是否应该均匀? (2)估算这个气温计的测量范围. 三、课堂突破考点一固体、液体、气体的性质1.晶体与非晶体的比较分类比较晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则不规则熔点确定确定不确定物理性质各向异性各向同性各向同性转化晶体和非晶体在一定条件下可以转化典型物质石英、云母、明矾、食盐玻璃、橡胶晶体的微观结构特点:组成晶体的物质微粒有规则的、周期性的在空间排列. 2液

4、体表面张力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. 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，分子势能大于液体内部的分子势能. 表面张力的方向和液面相切，垂直于液面上的各条分界线. 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. 广州市岭南中学3 3.毛细现象是指浸润液体在细管中上升的现象,以及不浸润液体在细管中下降的现象,毛细管越细,毛细现象越明显 . 4.液晶的物理性质(1)具有液体的流动性. (2)具有晶体的光学各向异性. (3)从某个方向看其

5、分子排列比较整齐,但从另一方向看,分子的排列是杂乱无章的. 5.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. 6.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. 7.相对湿度空气中水蒸气的实际压强与同一温度时水的饱和汽压之比. 即相对湿度 =水蒸气的实际压强同温度水的饱和汽压. 8理解气体压强的三个角度产生原因气体分子对容器壁频繁地碰撞产生的决定因素宏观上决定于气体的温度和体积微观上取决于分子的平均动能和分子的密集程度计算方法a 0 力的平衡

6、条件a0牛顿第二定律9.平衡状态下气体压强的求法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 处总压强pp0gh ， p0为液面上方的压强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10.气体分子速率分布特点(1)大量气体分子的速率分布呈现“ 中间多 (即中间速率区域的分子数目多)、两头少 (速率大或小的速率区域分子数目少 ) ” 的规律 . (2)温度升高

7、时 ,所有分子热运动的平均速率增大,即大 部分分 子的 速率增大 ,但 也有少数分 子的速率减小 , “中间多、两头少” 的规律不变 ,但中间速率区域向速率大的方向偏移. 广州市岭南中学4 【典例 1】 (2019 江西抚州模拟)(多选 )关于固体、液体和气体,下列说法正确的是() a. 固体可以分为晶体和非晶体两类,非晶体和多晶体都没有确定的几何形状b.液晶像液体一样具有流动性,而其光学性质与某些多晶体相似,具有各向同性c.在围绕地球运行的“ 天宫二号 ” 中 ,自由飘浮的水滴呈球形,这是表面张力作用的结果d. 空气的相对湿度越大,空气中水蒸气的压强越接近同一温度时水的饱和汽压e.大量气体分

8、子做无规则运动,速率有大有小 ,但分子的速率按“ 中间少 ,两头多 ” 的规律分布【题组训练一】1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2下列说法不正确的是() a把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面上这是水表面存在表面张力的缘故b在处于失重状态的宇宙飞船中，一大滴水银会成球状，是因为液体内分子间有相互吸引力

9、c将玻璃管道裂口放在火上烧，它的尖端就变圆，是熔化的玻璃在表面张力的作用下，表面要收缩到最小的缘故d漂浮在热菜汤表面上的油滴，从上面观察是圆形的，是油滴液体呈各向同性的缘故e当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开这是水膜具有表面张力的缘故3.(2017全国卷 ,33)(多选 )氧气分子在0 和 100 温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示.下列说法正确的是() a. 图中两条曲线下面积相等b.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形c.图中实线对应于氧气分子在100 时的情形d. 图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子

10、数目e.与 0 时相比 ,100 时氧气分子速率出现在0400 m/s 区间内的分子数广州市岭南中学5 选修 3-3 第二节 固体、液体与气体第二课时班别姓名学号考点二气体压强的产生和计算1. 气体压强的计算气体压强是气体分子热运动撞击器壁产生的压力,因此可根据平衡或牛顿运动定律计算气体压强的大小. 2. 常见两种模型(1) 活塞模型如图所示是最常见的封闭气体的两种方式. 对“ 活塞模型 ” 类求压强的问题,其基本的方法就是先对活塞进行受力分析,然后根据平衡条件或牛顿第二定律列方程 .图(甲)中活塞的质量为m,活塞横截面积为s,外界大气压强为p0.由于活塞处于平衡状态,所以p0s+mg=ps.

11、则气体的压强为p=p0+mgs. 图(乙)中的液柱也可以看成一“ 活塞 ”,由于液体处于平衡状态,所以 ps+mg=p0s. 则气体压强为p=p0-mgs=p0- gh.(2) 连通器模型如图所示 ,u 形管竖直放置,同一液体中的相同高度处压强一定相等,所以气体 b 和 a的压强关系可由图中虚线所示的等高线联系起来.则有 pb+ gh2=pa. 而 pa=p0+ gh1, 所以气体b 的压强为pb=p0+ g(h1-h2). 【典例 2】 若已知大气压强为p0,图中各装置均处于静止状态,图中液体密度均为.求被封闭气体的压强. 广州市岭南中学6 【典例3】 如图中两个汽缸质量均为m,内部横截面积

12、均为s,两个活塞的质量均为m,左边的汽缸静止在水平面上 ,右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下.两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气a,b,大气压为p0,活塞与汽缸间无摩擦,重力加速度为g,求封闭气体a,b 的压强各多大? 【题组训练二】1. 连通器模型 竖直平面内有如图所示的均匀玻璃管,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,水银的密度为,重力加速度为g,求空气柱a,b 的压强各多大 . 2. 活塞模型 如图所示 ,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,横截面积为s1;小活塞的质量为m2,横截面积为s2;两活

13、塞用刚性轻杆连接,汽缸外大气的压强为 p0,重力加速度为g,不计活塞与汽缸间的摩擦,求系统静止时缸内气体的压强. 考点三理想气体实验定律与状态方程的应用1理想气体状态方程与气体实验定律的关系p1v1t1p2v2t2温度不变： p1v1p2v2（玻意耳定律）体积不变：p1t1p2t2（查理定律）压强不变：v1t1v2t2（盖 吕萨克定律）2几个重要的推论(1)查理定律的推论： pp1t1 t. (2)盖吕萨克定律的推论： vv1t1 t. (3)理想气体状态方程的推论：p0v0t0p1v1t1p2v2t2.广州市岭南中学7 【典例 4】 (2018 全国卷 ,33) 如图 ,容积为 v 的汽缸由

14、导热材料制成,面积为 s 的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分 ,汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连,细管上有一阀门k.开始时 ,k 关闭 ,汽缸内上下两部分气体的压强均为p0.现将 k 打开 ,容器内的液体缓慢地流入汽缸,当流入的液体体积为8v时,将 k 关闭 ,活塞平衡时其下方气体的体积减小了6v.不计活塞的质量和体积,外界温度保持不变,重力加速度大小为g.求流入汽缸内液体的质量. 【题组训练三】1(2018 高考全国卷 )在两端封闭、粗细均匀的u 形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气当u 形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l118.0 cm 和 l2

15、12.0 cm，左边气体的压强为12.0 cmhg.现将 u 形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边求u 形管平放时两边空气柱的长度在整个过程中，气体温度不变2. (2017 高考全国卷 )如图，容积均为v 的汽缸 a、b 下端有细管 (容积可忽略 )连通，阀门k2位于细管的中部， a、 b 的顶部各有一阀门k1、 k3；b 中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)初始时，三个阀门均打开，活塞在b 的底部；关闭k2、 k3，通过k1给汽缸充气，使a 中气体的压强达到大气压p0的 3倍后关闭k1.已知室温为27 ，汽缸导热(1)打开 k2，求稳定时活塞上方气体的体积和

16、压强；(2)接着打开k3，求稳定时活塞的位置；(3)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ，求此时活塞下方气体的压强广州市岭南中学8 考点四气体状态变化中的图像问题类别图线特点举例p-v 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-1vp=ct1v,斜率 k=ct,即斜率越大 ,温度越高p-t p=cvt,斜率 k=cv,即斜率越大 ,体积越小v-t v=cpt,斜率 k=cp,即斜率越大 ,压强越小【典例 5】 (2019 吉林大学附中模拟)一定质量的理想气体,其状态变化过程如图中箭头方向所示,ab 平行于纵轴 ,bc 平行于横轴 ,ca 段是

17、以纵轴和横轴为渐近线的双曲线的一部分.已知气体在a 状态的压强、体积、热力学温度分别为pa,va,ta,且气体在a 状态的压强是b 状态压强的3 倍.试求 : (1)气体在 b 状态的热力学温度和c 状态的体积 . (2)从 b 到 c 过程中 ,是气体对外做功还是外界对气体做功?做了多少功 ? 广州市岭南中学9 选修 3-3 第二节固体、液体与气体（3#）班别姓名学号【题组训练四】1.p-t 图像 (2019 宁夏银川一中高三质检)(多选 )一定质量的理想气体经历一系列变化过程,如图所示 ,下列说法正确的是 () a.b c 过程中 ,气体压强不变 ,体积增大b.a b 过程中 ,气体体积增

18、大 ,压强减小c.c a 过程中 ,气体压强增大 ,体积不变d.c a 过程中 ,气体内能增大 ,体积变小e.c a 过程中 ,气体从外界吸热,内能增大2.v-t 图像 如图 (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 图像 .已知气体在状态a 时的压强是1.5 105 pa. (1)写出 ab过程中压强变化的情形,并根据图像提供的信息,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 图像 ,并在图线相应的位置上标出字母 a,b,c. 如果需要计算才能确定有关坐标值,请写出计算过程. 广州市岭南中学10 四、巩固训练1(2016 高考全国卷)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