高考物理一轮复习 第11章 热学 第2讲 固体、液体与气体课件 新人教版.ppt

走向高考 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 高考总复习 热学 第十一章 第2讲固体 液体与气体 第十一章 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 1 晶体和非晶体 1 外形方面 晶体具有规则的 而非晶体没有 食盐晶体 明矾晶体 石英晶体的形状虽然各不相同 但都有规则的几何形状 所以食盐 明矾 石英都是晶体 有些晶体象雪花可以有各种不同的几何形状 非晶体没有规则的几何形状 固体 几何形状 2 物理性质方面 晶体在不同方向上的物理性质不同 所以沿不同方向去测试晶体的物理性能时测量结果不同 即晶体表现 而非晶体则是各向同性的 这里说的物理性质包括弹性 硬度 导热性能 导电性能 光的折射性能等 3 晶体具有一定的 而非晶体则没有一定的熔点 4 晶体和非晶体并不是绝对的 在适当的条件下可以相互转化 例如把晶体硫加热熔化 温度不超过300 后再倒进冷水中 会变成柔软的非晶体硫 再过一段时间又会转化成晶体硫 各向异性 熔点 2 多晶体和非晶体 1 多晶体是由很多小单晶体 称为晶粒 杂乱无章的排列而成的 多晶体与非晶体都没有规则的几何形状 在物理性质上都表现为各向同性 2 它们的区别是 多晶体有一定的熔点 而非晶体则没有一定的熔点 3 晶体的微观结构 1 假说的依据 假说的提出是根据晶体外形的规则性和物理性质的各向异性 2 假说的验证 人们用x射线和电子显微镜对晶体的内部结构进行研究 证实了假说的正确性 3 理论的内容 组成晶体的物质微粒 分子 原子或离子 是依照一定的规律在空间中整齐地排列的 微粒的运动特点表现为在一定的 附近不停地做微小的振动 平衡位置 液体 1 液体的表面张力实验表明 液体表面具有 的趋势 这是因为在液体内部分子引力和斥力可认为相等 而在表面层里分子间距较大 分子间距离大于r0 分子比较稀疏 分子间的相互作用力表现为引力的缘故 液体各部分间相互吸引的力叫做 表面张力使液体自动收缩 液体表面有收缩到最小的趋势 表面张力的方向和液面相切 表面张力的大小除了跟边界线的长度有关外 还跟液体的 有关 收缩 表面张力 种类 温度 2 液体的毛细现象液体和气体相接触的一个薄层叫表面层 液体和固体相接触的一个薄层叫附着层 浸润现象和不浸润现象产生的原因 主要是由附着层的性质决定的 附着层有缩小的趋势 表现为液体不浸润固体 附着层有扩大的趋势 表现为液体浸润固体 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 称为 植物的根输送水 下雨时砖墙渗水 农民在干旱天气里锄松土壤等都和毛细现象有关 毛细现象 3 液晶的性质特点 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象液体 排列有序使它象晶体 3 液晶分子的排列从某个方向看比较整齐 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 例如温度 压力 电磁作用 容器表面的差异等 都可以改变液晶的光学性质 计算器的显示屏 外加电压使液晶由透明状态变为混浊状态 摩擦 动态平衡 饱和 大 气体分子动理论 1 气体分子之间的距离比较 分子之间的作用力非常 由分子之间的相互作用而产生的势能通常认为是 气体分子除了相互碰撞或者跟器壁的碰撞之外不受力的作用 可以在空间内自由地移动 2 分子做无规则的运动 速率有大有小 由于分子之间的频繁撞击 速率又将发生变化 但是大量分子的速率却按照一定的规律分布 这种大量分子整体所体现出来的规律叫做 大 微弱 零 统计规律 3 当温度升高时 速率小的分子数目将 速率大的分子数目将 其所表现的统计规律不变 分子的平均速率将 平均动能将 因此 是分子平均动能的标志 减少 增加 增大 增大 温度 气体实验定律 等温 反比 p1v1 p2v2 等容 正比 等压 答案 1 单晶体的物理性质有的是各向异性 有的是各向同性 2 3 4 液晶是某些特殊的有机化合物 解析 机械加工可以使任何固体具有规则几何外形 故a错 b项中是解释的各向异性 故b错 只有单晶体具有各向异性的特点 c错 同一物质微粒可以形成不同的空间分布 d正确 答案 d解析 液体表面层的分子较疏 分子力表现为引力 具有使表面积收缩到最小的趋势 故d正确 解析 气体分子的平均动能变大 则容器单位面积单位时间内分子撞击的数目和作用力都增大 故压强增大 a正确 d错误 布朗运动是宏观颗粒的运动 能反映分子的运动 故b错误 与分子的平均势能相关的宏观物理量是体积 体积不变 平均势能不变 c错误 固体与液体的性质 1 晶体与非晶体 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 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 思路引导 1 物理性质表现为各向异性的是什么样的固体 表现为各向同性的是什么样的固体 2 液体的表面张力使液体的表面积如何变化 答案 1 物理性质表现为各向异性的固体是单晶体 表现为各向同性的固体可能是非晶体 多晶体 也可能是单晶体 2 使液体的表面积有收缩到最小的趋势 解析 液体体积与分子间相对位置相联系 从宏观上看 分子势能与体积有关 选项a正确 多晶体表现为各向同性 选项b错误 温度升高 分子平均速率增大 遵循统计规律 选项c错误 露珠表面张力使其表面积收缩到最小 相同体积球形的表面积最小 故呈球状 选项d正确 答案 ad 答案 abd 解析 液体的表面层由于空气接触 其分子分布比较稀疏 分子间呈引力作用 在这个力作用下 液体表面有收缩到最小的趋势 这个力就是表面张力 题中只有选项c中灰尘与玻璃的附着不能用表面张力的理论来解释 它是分子间引力的表现 应选abd 气体压强的计算 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 gh 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 思路引导 1 封闭气体对活塞a的力沿哪个方向 2 活塞a的下表面面积为多少 名师归纳 求封闭气体压强的两点注意 1 注意影响封闭气体压强的因素 封闭气体的压强 不仅与气体的状态变化有关 还与相关的水银柱 活塞 汽缸等物体的受力情况和运动状态有关 2 注意求封闭气体压强的关键 求封闭气体压强的关键是要明确研究对象 然后分析研究对象的受力情况 再根据运动情况 列研究对象的平衡方程或牛顿第二定律方程 然后解方程 就可求得封闭气体的压强 解析 在甲图中 以高为h的液柱为研究对象 由二力平衡知p气s ghs p0s所以p气 p0 gh在图乙中 以b液面为研究对象 由平衡方程f上 f下 有 p气s ghs p0sp气 p0 gh 理想气体状态方程与气体实验定律的应用 1 理想气体的状态方程 1 理想气体 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 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 状态方程与气体实验定律的关系 思路引导 1 选取哪部分气体为研究对象 2 充气前选作研究对象的气体压强 体积分别是多少 3 充气后 选作研究对象的气体体积是多少 答案 1 选取充气后储气罐中所有气体为研究对象 2 压强为1 0atm 体积为15 0l 3 体积是6 0l 解析 由p1v1 p2v2得 1 0 15 0 p2 6 0 解得p2 2 5atm 答案 a 名师归纳 变质量问题分析方法分析变质量问题时 可通过巧妙地选择研究对象 使这类问题转化为一定质量的气体问题 用气体实验定律求解 1 打气问题 向球 轮胎中充气是一个典型的变质量的气体问题 只要选择球内原有气体和即将充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问题转化为定质量气体的状态变化问题 2 抽气问题 从容器内抽气的过程中 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 故抽气过程可以看作是等温膨胀过程 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典型的变质量问题 分析这类问题时 把大容器中的剩余气体和多个小容器中的气体视为整体作为研究对象 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整体作为研究对象 便可使问题变成一定质量气体的状态变化问题 可用理想气体的状态方程求解 解析 设封闭空气柱的初状态压强 体积 温度分别为p1 v1 t1 封闭空气柱的末耿态压强 体积 温度分别为p2 v2 t2 当时的大气压强为p0 u形管的横截面积为s 则初状态 p1 p0 3 cmhgv1 13st1 273 27 k 300k末状态 p2 p0 3 cmhgv2 16st2 273 127 k 400k 气体状态变化的图象问题 1 利用垂直于坐标轴的线作辅助线去分析同质量 不同温度的两条等温线 不同体积的两条等容线 不同压强的两条等压线的关系 例如 在图甲中 v1对应虚线为等容线 a b分别是虚线与t2 t1两线的交点 可以认为从b状态通过等容升压到a状态 温度必然升高 所以t2 t1 又如图乙所示 a b两点的温度相等 从b状态到a状态压强增大 体积一定减小 所以v2 v1 2 一定质量的气体不同图象的比较 思路引导 1 p t图象中过 273 0 点的倾斜直线表示什么变化 2 与p轴平行 表示什么过程 答案 1 等容变化 2 等温过程 理想气体实验定律微观解释 1 等温变化一定质量的气体 温度保持不变时 分子的平均动能不变 在这种情况下 体积减小时 分子的密集程度增大 气体的压强增大 2 等容变化一定质量的气体 体积保持不变时 分子的密集程度保持不变 在这种情况下 温度升高时 分子的平均动能增大 气体的压强增大 3 等压变化一定质量的气体 温度升高时 分子的平均动能增大 只有气体的体积同时增大 使分子的密集程度减小 才能保持压强不变 解析 理想气体经等温压缩 压强增大 体积减小 分子密度增大 则单位时间内单位面积器壁上受到气体分子的碰撞次数增多 但气体分子每次碰撞器壁的平均冲力不变 故b d正确 a c错误 答案 bd名师归纳 从微观角度来看 气体压强的大小跟两个因素有关 一个是气体分子的平均动能 一个是分子的密集程度 答案 bd解析 等容变化温度升高时 压强一定增大 分子密度不变 分子平均动能增大 单位时间撞击单位面积器壁的气体分子数增多 b d正确 答案 bcd解析 晶体有固定的熔点 并不会因为颗粒的大小而改变 即使敲碎为小颗粒 仍旧是晶体 选项a错 根据是否有固定的熔点 可以把固体分为晶体和非晶体两类 晶体有各向异性 选项b对 同种元素构成的可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶体如金刚石和石墨 选项c对 晶体的分子排列结构如果遭到破坏就可能形成非晶体 反之亦然 选项d对 熔化过程中 晶体要吸热 温度不变 但是内能增大 选项e错 解析 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 答案 1 12 0cm 2 13 2cm解析 1 以cmhg为压强单位 设a侧空气长度l 10 0cm时压强为p 当两侧水银面的高度差为h1 10 0cm时 空气柱的长度为l1 压强为p1 由玻意耳定律得pl p1l1 由力学平衡条件得 p p0 h 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的长度增加逐渐减小 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 代入数据得l1 12 0cm 2 当a b两侧水银面达到同一高度