【与名师对话】高考物理总复习 第十一章 第二讲 固体、液体与气体课件 新人教版选修33 .ppt

对应学生用书p197 一 晶体与非晶体 1 同一种物质在不同条件下可能形成晶体也可能形成非晶体 2 单晶体具有各向异性 并不是在各种性质上都表现为各向异性 二 液体1 液体的表面张力 1 概念 液体表面各部分间互相吸引的力 2 作用 液体的表面张力使液面具有收缩的趋势 3 方向 表面张力跟液面相切 跟这部分液面的分界线垂直 4 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 2 液晶 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像液体 排列有序使它像晶体 3 液晶分子的排列从某个方向看比较整齐 而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 3 毛细现象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 三 饱和汽湿度1 饱和汽与未饱和汽 1 饱和汽 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 2 饱和汽压 1 定义 饱和汽所具有的压强 2 特点 饱和汽压随温度而变 温度越高 饱和汽压越大 且饱和汽压与饱和汽的体积无关 四 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 在温度不变的情况下 压强与体积成反比 公式 p1v1 p2v2或pv c 常量 微观解释 一定质量的某种理想气体 分子的总数是一定的 在温度保持不变时 分子的平均动能保持不变 气体的体积减小时 分子的密集程度增大 气体的压强就增大 反之亦然 所以气体的压强与体积成反比 对应学生用书p198 要点一表面张力现象的理解1 正确理解浸润和不浸润当水与玻璃板接触时 接触处形成一个附着层 附着层中的水分子受到玻璃分子的吸引比水内部水分子的吸引强 结果附着层中的水分子比内部更密 这时在附着层就出现了水分子相互推斥的作用 使和玻璃接触的水面有扩展的趋势 因而形成浸润现象 当水和石蜡接触时 在接触处形成一个附着层 附着层中的水分子受到石蜡分子的吸引比水内部水分子的吸引弱 结果附着层中的水分子比内部稀疏 这时在附着层就出现了和表面张力相似的收缩力 使和石蜡接触的水面有缩小的趋势 因而形成不浸润现象 2 毛细现象产生的根本原因当毛细管插入浸润液体中时 附着层里水分子的推斥力使附着层沿管壁上升 如图所示 这部分液体上升引起液面弯曲 呈凹形弯月面使液体表面变大 与此同时 由于表面层的表面张力的收缩作用 管内液体也随之上升 直到表面张力向上的拉伸作用与管内升高的液体的重力相等时即达到平衡 液体停止上升 稳定在一定的高度 利用类似的分析 也可以解释不浸润液体在毛细管里下降的现象 对于液体在器壁附近的液面发生弯曲的现象 如下图所示 对此有下列几种解释 正确的是 a 表面层 内分子的分布比液体内部疏b 表面层 内分子的分布比液体内部密c 附着层 内分子的分布比液体内部密d 附着层 内分子的分布比液体内部疏 解析 表面层内的分子比液体内部稀疏 分子间表现为引力 这就是表面张力 a正确 b错误 浸润液体的附着层内的液体分子比液体内部的分子密集 不浸润液体的附着层内的液体分子比液体内部的分子稀疏 而附着层 为浸润液体 附着层 为不浸润液体 故c d均正确 答案 acd 由饱和汽和饱和汽压的概念 选出下列结论中哪些是正确的 a 饱和汽和液体之间的动态平衡 是指汽化和液化同时进行的过程 且进行的速率相等b 一定温度下饱和汽的密度为一定值 温度升高 饱和汽的密度增大c 一定温度下的饱和汽压 随饱和汽的体积增大而增大d 饱和汽压与饱和汽的温度成正比 解析 由动态平衡概念可知a正确 在一定温度下 饱和汽的密度是一定的 它随着温度升高而增大 b正确 一定温度下的饱和汽压与体积无关 c错 饱和汽压随温度升高而增大 原因是 温度升高时 饱和汽的密度增大 温度升高时 气体分子平均速率增大 理想气体状态方程不适用于饱和汽 饱和汽压和绝对温度的关系不成正比 饱和汽压随温度的升高而增大 增大的比线性关系更快 d错 答案 ab 要点三有关图象的处理方法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 如右图中 v1对应虚线为等容线 a b是与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 又如下图所示 a b为等温线 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 如图所示 一向右开口的汽缸放置在水平地面上 活塞可无摩擦移动且不漏气 汽缸中间位置有小挡板 初始时 外界大气压为p0 活塞紧压小挡板处 现缓慢升高缸内气体温度 则如图所示的p t图象能正确反应缸内气体压强变化情况的是 解析 初始时刻 活塞紧压小挡板 说明汽缸中的气体压强小于外界大气压强 在缓慢升高汽缸内气体温度时 气体先做等容变化 温度升高 压强增大 当压强等于大气压时活塞离开小挡板 气体做等压变化 温度升高 体积增大 a d是错误的 在p t图象中 等容线为通过原点的直线 所以c图是错误的 答案 b 对应学生用书p199 题型一气体压强的分析与计算 1 平衡状态下气体压强的求法 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 消去面积 得到液片两侧压强相等方程 求得气体的压强 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 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 2 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 例1如图所示 光滑水平面上放有一质量为m的汽缸 汽缸内放有一质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞 活塞面积为s 现用水平恒力f向右推汽缸 最后汽缸和活塞达到相对静止状态 求此时缸内封闭气体的压强p 已知外界大气压为p0 思路诱导 选与气体相接触的活塞为研究对象 进行受力分析 再利用牛顿第二定律列方程求解 若已知大气压强为p0 下图中各装置均处于静止状态 求被封闭气体的压强 重力加速度为g 图 1 2 中液体的密度为 图 3 中活塞的质量为m 活塞的横截面积为s 解析 在图 1 中 选b液面为研究对象 由二力平衡得f下 f上 即p下s p上s s 为小试管的横截面积 所求气体压强就是a液面所受压强pa b液面所受向下的压强p下是pa加上液柱h所产生的液体压强 由连通器原理可知b液面所受向上的压强为大气压强p0 故有pa gh p0 所以pa p0 gh 题型二气体实验定律的图象问题 1 图象上的一个点表示一定质量气体的一个平衡状态 它对应着三个状态参量 图象上的某一条直线或曲线表示一定质量气体状态变化的一个过程 2 在v t或p t图象中 比较两个状态的压强或体积大小 可以用这两个状态到原点连线的斜率大小来判断 斜率越大 压强或体积越小 斜率越小 压强或体积越大 题型三气体实验定律的应用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 例3 10分 2010 新课标全国 如图所示 一开口气缸内盛有密度为 的某种液体 一长为l的粗细均匀的小瓶底朝上漂浮在液体中 平衡时小瓶露出液面的部分和进入小瓶中液柱的长度均为l 4 现用活塞将气缸封闭 图中未画出 使活塞缓慢向下运动 各部分气体的温度均保持不变 当小瓶的底部恰好与液面相平时 进入小瓶中的液柱长度为l 2 求此时气缸内气体的压强 大气压强为p0 重力加速度为g 一根两端开口 横截面积为s 2cm2的足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定 插入水银槽中的部分足够深 管中有一个质量不计的光滑活塞 活塞下封闭着长l 21cm的气柱 气体的温度t1 7 c 外界大气压取p0 1 0 105pa 相当于75cm汞柱所产生的压强 1 对气体加热 使其温度升高到t2 47 c 此时气柱为多长 2 在活塞上施加一个竖直向上的拉力f 4n 保持气体的温度t2不变 平衡后气柱为多长 此时管内外水银面的高度差为多少 对应学生用书p200 易错点1 物理图象不能与物理规律相结合一定质量理想气体的状态经历了如图所示的ab bc cd da四个过程 其中bc的延长线通过原点 cd垂直于ab且与水平轴平行 da与bc平行 则气体体积在 a ab过程中不断增加b bc过程中保持不变c cd过程中不断增加d da过程中保持不变 易错分析 常见错误类型如下 不注意图象横纵坐标表示的物理意义 不注意观察图象中的箭头指向 不知道过原点的直线斜率的意义 造成错选问题选项c或d 或漏选a或b 正确解答 本题考查气体的状态变化及气体实验定律 ab过程为等温过程 压强减小则体积增加 选项a对 bc为等容过程 体积不变 选项b对 cd为等压过程 温度降低则体积减小 选项c错 da过程不是等容过程 选项d错 答案为ab 气体的等温变化 等容变化和等压变化的规律 不仅可以用数学表达式表示 也可以用图象表示 气体的图象分p v p t和v t图象三种 无论哪一种图象 图象上的一 点 都表示气体的一个状态 一段选段都代表气体的一种变化过程 做题时要理解图象的物理意义 看清楚横坐标和纵坐标分别表示什么含义 看图象上的特殊点和走势 即坐标轴上的截距和曲线如何变化 看图象中的其他含义 如斜率表示的含义 横纵坐标的联系等 带有活塞的气缸内封闭一定量的理想气体 气体开始处于状态a 然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到达状态c b c状态温度相同 如v t图所示 设气体在状态b和状态c的压强分别为pb和pc 在过程ab和ac中吸收的热量分别为qab和qac 则 a pb pc qab qacb pb pc qabqacd pb pc qab qac 解析 本题考查理想气体的三个实验定律 解题的关键在于对三个实验定律相关图象的理解 本题属于容易题 答案 c 易错点2 多种状态变化过程分析有误如图所示 两个可导热的汽缸竖直放置 它们的底部都由一细管连通 忽略细管的容积 两汽缸各有一活塞 质量分别为m1和m2 活塞与汽缸壁无摩擦 活塞的下方为理想气体 上方为真空 当气体处于平衡状态时 两活塞位于同一高度h 已知m1 3m m2 2m 1 在两活塞上同时各放一质量为m的物块 求气体再次达到平衡后两活塞的高度差 假定环境的温度始终保持为t0 2 在达到上一问的终态后 环境温度由t0缓慢上升到t 试问在这个过程中 气体对活塞做了多少功 气体是吸收还是放出了热量 假定在气体状态变化过程中 两物块均不会碰到汽缸顶部 易错分析 在连续变化过程中各参量的变化情况分析出现错误 没有找出相邻状态变化过程之间 有联系的气体状态参量 造成错解 本类型试题属于汽缸类问题 解决汽缸类问题的一般思路 1 弄清题意 确定研究对象 一般地说 研究对象分两类 一类是热学研究对象 一定质量的理想气体 另一类是力学研究对象 汽缸 活塞或某系统 2 分析清楚题目所描述的物理过程 对热学研究对象分析清楚初 末状态及状态变化过程 依据气体定律列出方程 对力学研究对象要正确地进行受力分析 依据力学规律列出方程 3 注意挖掘题目的隐含条件 如几何关系等 列出辅助方程 4 多个方程联立求解 对求解的结果注意检验它们的合理性 图中系统由左右两个侧壁绝热 底部导热 截面均为s的容器组成 左容器足够高 上端敞开 右容器上端由导热材料封闭 两容器的下端由可忽略容积的细管连通 容器内两个绝热的活塞a b下方封有氮气 b上方封有氢气 大气的压强为p0 温度为t0 273k 两活塞因自身重量对下方气体产生的附加压强均为0 1p0 系统平衡时 各气柱的高度如图所示 现将系统底部浸入恒温热水槽中 再次平衡时a上升了一定高度 用外力将a缓慢推回第一次平衡时的位置并固定 第三次达到平衡后 氢气柱高度为0 8h 氮气和氢气均可视为理想气体 求 1 第二次平衡时氮气的体积 2 水的温度 答案 1 2 7hs 2 368 55k 对应学生用书p201 1 2011 福建 如图所示 曲线m n分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程 图中横轴表示时间t 纵轴表示温度t 从图中可以确定的是 a 晶体和非晶体均存在固定的熔点t0b 曲线m的bc段表示固液共存状态c 曲线m的ab段 曲线n的ef段均表示固态d 曲线m的cd段 曲线n的fg段均表示液态 解析 晶体与非晶体的区别在于晶体存在固定的熔点 固液共存态时吸热且温度不变 而非晶体没有固定的熔点 熔化过程中吸热 温度不断升高 b正确 答案为b 答案 b 2 关于液体表面现象的说法中正确的是 a 把缝衣针小心地放在水面上 针可以把水面压弯而不沉没 是因为针受到重力小 又受液体的浮力的缘故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c 玻璃管道裂口放在火上烧熔 它的尖端就变圆 是因为熔化的玻璃 在表面张力的作用下 表面要收缩到最小的缘故d 飘浮在热菜汤表面上的油滴 从上面观察