高考物理人教版一轮复习课件选修3-3第2节固体、液体与气体.ppt

第2节固体、液体与气体,基础过关,考点研析,基础知识,一、固体和液体1.晶体(单晶体、多晶体)和非晶体的比较,基础过关紧扣教材自主落实,不规则,不确定,各向异性,2.液体(1)液体的表面张力作用:液体的使液面具有收缩到表面积最小的趋势.原因:液体表面层分子间距较大,分子力表现为引力.如图所示.,表面张力,(2)液晶液晶分子既能在某条件下保持排列有序而显示光学性质各向,又可以自由移动位置,保持了液体的;液晶分子的位置无序使它像,排列有序使它像;液晶的物理性质很容易在外界的影响下.(3)毛细现象浸润液体在细管中的现象以及不浸润液体在细管中的现象.,异性,流动性,液体,晶体,发生改变,上升,下降,二、饱和汽、湿度、物态变化1.饱和汽与未饱和汽(1)饱和汽:与液体处于的蒸汽.(2)未饱和汽:没有达到状态的蒸汽.2.饱和汽压(1)定义:饱和汽所产生的压强.(2)特点:液体的饱和汽压与有关,温度越高,饱和汽压越大,饱和汽压与饱和汽的无关,与其他气体的压强无关.,动态平衡,饱和,温度,体积,3.湿度(1)绝对湿度:空气中所含的压强.,4.物态变化,水蒸气,三、气体1.气体的三个实验定律(1)等温变化玻意耳定律内容:一定质量的某种气体,在不变的情况下,压强与体积成.公式:或pV=C(常量).(2)等容变化查理定律内容:一定质量的某种气体,在不变的情况下,压强与热力学温度成.,反比,温度,p1V1=p2V2,体积,正比,(3)等压变化盖吕萨克定律内容:一定质量的某种气体,在不变的情况下,其体积与热力学温度成.,2.理想气体状态方程(1)宏观上讲,理想气体是指在任何条件下始终遵从气体实验定律的气体.实际气体在压强、温度的条件下,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.,压强,正比,不太大,不太低,3.气体分子运动特点(1)气体分子间距较大,分子力为零,分子间除碰撞外作用,向各个方向运动的气体分子.(2)分子做无规则运动,分子速率按的统计规律分布.(3)温度一定时某种气体分子的速率分布是确定的,温度升高时,速率大的分子数增多,分子的增大,但不是每个分子的速率都增大.,不受其他力,数目相等,“中间多,两头少”,速率小的分子数减少,平均速率,(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)水蒸气达到饱和时,水蒸气的压强不再变化,这时,水不再蒸发和凝结.()(6)当人们感到干燥时,空气的相对湿度一定较小.(),过关巧练,1.思考判断,2.(多选)下列说法正确的是()A.黄金可以切割加工成任意形状,所以是非晶体B.同一种物质只能形成一种晶体C.单晶体某些物理性质各向异性D.玻璃没有确定的熔点,CD,解析:能否切割加工成任意形状不是判定是不是晶体的标准,黄金是晶体,A错误;同一种物质在不同的条件下可形成不同的晶体,B错误;单晶体的某些物理性质具有各向异性,C正确;玻璃是非晶体,无确定的熔点,D正确.,3.(多选)封闭在汽缸内一定质量的理想气体,如果保持气体体积不变,当温度升高时,以下说法正确的是()A.气体的密度增大B.气体的压强增大C.气体分子的平均动能减小D.气体分子的势能不变,BD,4.若已知大气压强为p0,在图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.,考点一固体、液体、气体的性质,考点研析核心探究重难突破,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,反之是非晶体.(4)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化.,(5)晶体与非晶体熔化过程的区别晶体熔化过程,当温度达到熔点时,吸收的热量全部用来破坏空间点阵,增加分子势能,而分子平均动能却保持不变,所以晶体有固定的熔点.非晶体没有空间点阵,熔化时不需要去破坏空间点阵,吸收的热量主要转化为分子的平均动能,不断吸热,温度就不断上升.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.(5)表面张力的大小:跟边界线的长度、液体的种类、温度都有关系.3.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.,【典例1】(2019河北秦皇岛质检)(多选)下列说法正确的是()A.液体表面张力的方向与液面相切B.单晶体有固定的熔点,多晶体没有固定的熔点C.单晶体中原子(或分子、离子)的排列具有空间周期性D.通常金属在各个方向的物理性质都相同,所以金属是非晶体,AC,解析:液体的表面张力与液体表面相切,垂直于液面上的各条分界线,选项A正确;无论是单晶体还是多晶体,都有固定的熔点,选项B错误;根据固体特性的微观解释可知,选项C正确;金属是由大量细微的小晶粒杂乱无章地排列起来的,在各个方向上的物理性质都相同,但有固定的熔点,金属属于多晶体,选项D错误.,1.液体和液晶(多选)关于液体和液晶,下列说法正确的是()A.液体表面层的分子分布比内部密B.液体有使其表面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.液晶具有光学性质各向异性的特点,题组训练,BD,解析:液体表面层分子比较稀疏,A错误;液体表面张力使其表面积有收缩到最小的趋势,B正确;液体表面层分子之间既有引力又有斥力,C错误;液晶具有光学性质各向异性,D正确.,2.对饱和汽、湿度的理解(2018江苏卷,12A)如图所示,一支温度计的玻璃泡外包着纱布,纱布的下端浸在水中.纱布中的水在蒸发时带走热量,使温度计示数低于周围空气温度.空气温度不变,若一段时间后发现该温度计示数减小,则()A.空气的相对湿度减小B.空气中水蒸气的压强增大C.空气中水的饱和汽压减小D.空气中水的饱和汽压增大,解析:温度计示数减小说明水在蒸发,是因为空气中的相对湿度减小了,选项A正确;水的饱和汽压与温度有关,温度不变,水的饱和汽压不变,选项C,D错误;温度不变,水的饱和汽压不变,空气的相对湿度减小,所以空气中水蒸气的压强减小,选项B错误.,A,考点二气体压强的产生与计算,1.产生的原因由于大量气体分子无规则运动而碰撞器壁,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集程度.,3.平衡状态下气体压强的求法(1)参考液片法: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,求得气体的压强.(2)力平衡法:选与气体接触的液柱(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.4.加速运动系统中封闭气体压强的求法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.,【典例2】如图所示,一汽缸水平固定在静止的小车上,一质量为m、面积为S的活塞将一定质量的气体封闭在汽缸内,平衡时活塞与汽缸底相距L.现让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动,稳定时发现活塞相对于汽缸移动了距离d.已知大气压强为p0,不计汽缸和活塞间的摩擦;且小车运动时,大气对活塞的压强仍可视为p0;整个过程温度保持不变.求小车加速度的大小.,气体压强的计算技巧,反思总结,气体压强的计算,主要以与气体接触的活塞(或汽缸)、水银柱为研究对象,前者常利用物体的平衡或牛顿第二定律来解决,单位是帕斯卡(Pa);后者常利用大气压强及液体压强的竖直特性处理,如p=p0+ph,p=p0-ph等,单位主要是cmHg或mmHg.,1.液体封闭气体的压强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.,题组训练,解析:从开口端开始计算,右端为大气压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+g(h2-h1),而a气柱的压强为pa=pb-gh3=p0+g(h2-h1-h3).答案:p0+g(h2-h1-h3)p0+g(h2-h1),2.活塞封闭气体的压强如图所示,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.,答案:见解析,考点三气体实验定律的应用,1.三大气体实验定律(1)玻意耳定律(等温变化)p1V1=p2V2或pV=C(常数).,2.利用气体实验定律解决问题的基本思路,【典例3】(2017全国卷,33)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压强;,(2)接着打开K3,求稳定时活塞的位置;,答案:(2)顶部,(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.,答案:(3)1.6p0,关联气体状态变化问题分析技巧,反思总结,多个系统相互联系的定质量气体状态问题,往往以压强建立起系统间的关系,各系统独立进行状态分析,分别应用相应的实验定律,并充分挖掘各研究对象之间的压强、体积等量的有效关联.若活塞可自由移动,一般要根据活塞平衡确定两部分气体的压强关系.,1.活塞封闭气体状态变化问题如图所示,两端开口的汽缸水平固定,A,B是两个厚度不计的活塞,可在汽缸内无摩擦滑动,面积分别为S1=20cm2,S2=10cm2,它们之间用一根细杆连接,B通过水平细绳绕过光滑的定滑轮与质量为M=2kg的重物C连接,静止时汽缸中的气体温度T1=600K,汽缸两部分的气柱长均为L,已知大气压强p0=1105Pa,取g=10m/s2,缸内气体可看做理想气体.,题组训练,(1)活塞静止时,求汽缸内气体的压强;,解析:(1)设静止时汽缸内气体压强为p1,活塞受力平衡p1S1+p0S2=p0S1+p1S2+Mg代入数据解得p1=1.2105Pa.,答案:(1)1.2105Pa,答案:(2)500K,2.关联气体的状态变化问题(2018河南洛阳第二次联考)如图所示,左端封闭,粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直放置,管内用水银将一段理想气体封闭在左管中,当大气温度为27时,管中被封闭的气柱长L=18cm,两边水银柱高度差为h=12cm,大气压强p0=76cmHg,求:,(1)现缓慢地向右管中注入水银,为使两边的水银柱一样高,需要注入的水银柱高度;(结果保留一位小数),答案:(1)17.7cm,(2)若通过给左边管中气体加热使两边的水银柱一样高,则左管中气体的温度应升高到多少?,答案:(2)475K,考点四气体状态变化中的图像问题,一定质量气体状态变化图像对比,【典例4】(2018山东青岛模拟)如图所示,一定质量的理想气体从状态A经B,C,D再回到A,问AB,BC,CD,DA分别是什么过程?已知在状态A时体积为1L,请把此图改画为p-V图像.,答案:见解析,气体状态变化图像的应用技巧,反思总结,(1)图像上的点表示一定质量的理想气体的一个状态,它对应着三个状态参量;图像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)在V-T图像(或p-T图像)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