高考物理一轮复习 固体、液体和气体教案（含解析）沪科版.doc

第2课时固体、液体和气体知 识 梳 理知识点一、固体的微观结构、晶体和非晶体液晶的微观结构1晶体与非晶体分类比较晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则熔点确定不确定物理性质各向异性各向同性原子排列有规则，但多晶体每个晶体间的排列无规则无规则形成与转化有的物质在不同条件下能够形成不同的形态同一物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，有些非晶体在一定条件下也可转化为晶体典型物质石英、云母、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、松香2.晶体的微观结构(1)晶体的微观结构特点：组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列。(2)用晶体的微观结构解释晶体的特点现象原因晶体有规则的外形由于内部微粒有规则的排列晶体各向异性由于内部从任一结点出发在不同方向的相同距离上的微粒数不同晶体的多形性由于组成晶体的微粒可以形成不同的空间点阵3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。知识点二、液体的表面张力现象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到表面积最小的趋势。3方向表面张力跟液面相切，且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。知识点三、饱和蒸汽、未饱和蒸汽和饱和蒸汽压相对湿度1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。2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。3相对湿度空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比。即：相对湿度。知识点四、气体分子运动速率的统计分布气体实验定律理想气体1气体和气体分子运动的特点2气体的压强(1)产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力。(2)大小：气体的压强在数值上等于气体作用在单位面积上的压力。公式：p。(3)常用单位及换算关系：国际单位：帕斯卡，符号：pa,1 pa1 n/m2。常用单位：标准大气压(atm)；厘米汞柱(cmhg)。换算关系：1 atm76 cmhg1.013105pa1.0105pa。3气体实验定律玻意耳定律查理定律盖吕萨克定律内容一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积与热力学温度成正比表达式p1v1p2v2或或图像4.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)理想气体的状态方程一定质量的理想气体状态方程：或c。气体实验定律可看作一定质量理想气体状态方程的特例。思维深化判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)单晶体的所有物理性质都是各向异性的。()(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，必是非晶体。()(4)液晶是液体和晶体的混合物。()答案(1)(2)(3)(4)题 组 自 测题组一固体、液体的性质1(多选)关于晶体、非晶体、液晶，下列说法正确的是()a所有的晶体都表现为各向异性b晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体c所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点d液晶的微观结构介于晶体和液体之间，其光学性质会随电压的变化而变化解析只有单晶体才表现为各向异性，故a错；单晶体有规则的几何形状，而多晶体的几何形状不规则，金属属于多晶体，故b错；晶体和非晶体的一个重要区别就是晶体有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点，故c对；液晶的光学性质随温度、压力、外加电压的变化而变化，d对。答案cd2(多选)下列说法中正确的是()a水黾能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体表面张力的作用b小木块能够浮于水面上是液体表面张力与重力平衡的结果c喷泉喷射到空中的水将会形成一个个球形的小水珠d用力敲击液晶，将在其两极间产生蓝色火花解析水黾在水面上站定或行走的过程中，其脚部位置比周围水面稍下陷，但仍在水面上而未陷入水中，就像踩在柔韧性非常好的膜上一样，这是液体表面张力在起作用，a项正确；小木块浮于水面上，已有部分陷入水中，受到浮力的作用而非液体表面张力作用，b项错；喷射到空中的水分散时每一小部分的表面都有表面张力在起作用且又处于完全失重状态，因此形成球状水珠，c项正确；用力敲击液晶会产生“压电效应”，使得其两极间形成高电压而击穿空气放电形成蓝色火花，d项正确。答案acd题组二饱和蒸汽相对湿度3(多选)关于饱和汽，下面说法正确的是()a达饱和汽时液面上的气体分子的密度不断增大b达饱和汽时液面上的气体分子的密度不变c将未饱和汽转化成饱和汽可以保持温度不变，减小体积d将未饱和汽转化成饱和汽可以保持体积不变，降低温度解析饱和汽是指单位时间内逸出液面的分子数和返回液面的分子数相等的状态，分子密度不变，a错，b对；在一定温度下，通过减小体积增加分子密度使未饱和汽转化为饱和汽，c对；在体积不变的情况下，可以通过降低温度来降低饱和汽压，使未饱和汽达到饱和状态，d对。答案bcd4(多选)关于空气湿度，下列说法正确的是()a当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大b当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小c空气的绝对湿度用空气中所含水蒸汽的压强表示d空气的相对湿度定义为水的饱和汽压与相同温度时空气中所含水蒸汽的压强之比解析当人们感到潮湿时，空气的相对湿度一定较大，当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小，这是因为无论空气的绝对湿度多大，只要比饱和汽压小得越多，液体就越容易蒸发，这时人身上分泌的液体越容易蒸发，人感觉就越干燥，选项a错误，b正确；空气的绝对湿度用空气中所含水蒸汽的压强表示，空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸汽的压强与相同温度时水的饱和汽压之比，选项c正确，d错误。答案bc题组三气体实验定律的应用5(多选)对于一定质量的理想气体，下列四种状态变化中，可能实现的是()a增大压强时，温度降低，体积增大b升高温度时，压强增大，体积减小c降低温度时，压强增大，体积不变d降低温度时，压强减小，体积增大解析根据理想气体状态方程c(常量)，可知b、d有可能实现，a、c不可能实现。答案bd6如图1所示，有一圆柱形气缸，上部有固定挡板，气缸内壁的高度是2l，一个很薄且质量不计的活塞封闭一定质量的理想气体，开始时活塞处在离底部l高处，外界大气压强为1.0105 pa，温度为27 ，现对气体加热，求：当加热到427 时，封闭气体的压强。图1解析设气缸横截面积为s，活塞恰上升到气缸上部挡板处时，气体温度为t2，气体做等压变化，则对于封闭气体，初状态：t1(27273)k，v1ls，p1p0；末状态：v22ls，p2p0。由，解得：t2600 k，即t2327 设当加热到427 时气体的压强变为p3，在此之前活塞已上升到气缸上部挡板处，气体做等容变化，则对于封闭气体，初状态：t2600 k，v22ls，p21.0105 pa；末状态：t3700 k，v32ls。由，代入数据得：p31.17105 pa答案1.17105 pa考点一对固体和液体性质的理解1单晶体、多晶体、非晶体的判断判断固体物质是晶体还是非晶体，要看其是否具有确定的熔点；区分单晶体与多晶体，要看其物理性质是各向异性还是各向同性。多晶体和非晶体都具有各向同性，但多晶体有固定的熔点，非晶体没有。同时，还要知道一些常见的晶体和非晶体，如所有的金属都是晶体。2对液体表面张力的理解作用液体的表面张力是液面各部分相互吸引的力，液体的表面张力使液体表面有收缩的趋势方向表面张力与液面相切，跟这部分液面的分界线垂直大小表面张力的大小与边界线长度有关，与液体的温度、液体的纯度、液体的种类有关。液体的温度越高，表面张力越小；液体的密度越大，表面张力越小；液体中溶有杂质时，表面张力变小【例1】(多选)人类对物质属性的认识是从宏观到微观不断深入的过程。以下说法正确的是()a液体的分子势能与体积有关b晶体的物理性质都是各向异性的c温度升高，每个分子的动能都增大d露珠呈球状是由于液体表面张力的作用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，a正确；多晶体表现各向同性，b错误；温度升高，分子平均速率增大，遵循统计规律，c错误；露珠表面张力使其表面积收缩到最小，呈球状，d正确。答案ad【变式训练】1(多选)下列说法中正确的是()a晶体一定具有各向异性，非晶体一定具有各向同性b内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同c液晶既像液体一样具有流动性，又跟某些晶体一样具有光学性质的各向异性d随着分子间距离的增大，分子间作用力减小，分子势能也减小解析单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性，非晶体一定具有各向同性，a错；温度是分子平均动能大小的标志，所以，内能不同的物体温度可能相同，b对；液晶既像液体一样具有流动性，又跟某些晶体一样具有光学性质的各向异性，c项对；若分子间距离rr0时，随着分子间距离的增大，分子间作用力先减小后增大，分子势能也是先减小后增大，d错。答案bc考点二气体实验定律及状态方程的应用利用气体实验定律及气态方程解决问题的基本思路【例2】2014新课标全国卷，33(2)一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形气缸内。气缸壁导热良好，活塞可沿气缸壁无摩擦地滑动。开始时气体压强为p，活塞下表面相对于气缸底部的高度为h，外界的温度为t0。现取质量为m的沙子缓慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完时，活塞下降了。若此后外界的温度变为t，求重新达到平衡后气体的体积。已知外界大气的压强始终保持不变，重力加速度大小为g。解析设气缸的横截面积为s，沙子倒在活塞上后，对气体产生的压强为p，由玻意耳定律得phs(pp)(hh)s解得pp外界的温度变为t后，设活塞距底面的高度为h，根据盖吕萨克定律，得解得hh据题意可得p气体最后的体积为vsh联立式得v答案【变式训练】2如图2所示，气缸长l1 m，固定在水平面上，气缸中有横截面积s100 cm2的光滑活塞封闭了一定质量的理想气体，当温度t27 ，大气压强p01105 pa时，气柱长l00.4 m。现缓慢拉动活塞，拉力最大值f500 n。图2(1)温度保持不变，能否将活塞从气缸中拉出？(2)要使活塞从气缸中拉出，气缸中气体温度至少为多少摄氏度？解析(1)初始状态即温度t27 时，l1l00.4 m，p1p01105 pa，t1300 k设l有足够长，f达最大值时活塞仍在气缸内，设此时气柱长为l2，气体压强为p2，根据活塞受力平衡可得p2sfp0s，代入数据解得p20.5105 pa根据玻意耳定律有p1v1p2v2，即p1sl1p2sl2，代入数据，可得l20.8 m因为l2l，所以不能将活塞拉出。(2)保持f最大值不变，温度升高活塞刚到缸口时：l31 m，p3p2，根据理想气体状态方程有，代入数据，可得t3375 k，t102 。答案(1)不能(2)102 考点三气体状态变化的图像问题类别图线特点举例pvpvct(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ppct，斜率kct，即斜率越大，温度越高ptpt，斜率k，即斜率越大，体积越小vtvt，斜率k，即斜率越大，压强越小【例3】(2014福建卷)图3为一定质量理想气体的压强p与体积v关系图像，它由状态a经等容过程到状态b，再经等压过程到状态c。设a、b、c状态对应的温度分别为ta、tb、tc，则下列关系式中正确的是()图3atatb，tbtb，tbtcctatb，tbtc解析根据理想气体状态方程c可知：从a到b，体积不变，压强减小，故温度降低；从b到c，压强不变，体积增大，故温度升高，所以a、b、d均错，c正确。答案c处理气体状态变化的图像问题时应用技巧：(1)求解气体状态变化的图像问题，应当明确图像上的点表示一定质量的理想气体的一个平衡状态，它对应着三个状态量；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。看此过程属于等温、等容还是等压变化，就用相应规律求解。(2)在vt图像(或pt图像)中，比较两个状态的压强(或体积)时，可比较这两个状态到原点连线的斜率的大小，斜率越大，压强(或体积)越小；斜率越小，压强(或体积)越大。【变式训练】3.一定质量理想气体的状态经历了如图4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()图4aab过程中不断减小bbc过程中保持不变ccd过程中不断增加dda过程中保持不变解析首先，因为bc的延长线通过原点，所以bc是等容线，即气体体积在bc过程中保持不变，b正确；ab是等温线，压强减小则体积增大，a错误；cd是等压线，温度降低则体积减小，c错误；连接ao交cd于e，则ae是等容线，即v ave，因为vdve，所以vdva，所以da过程中体积变化，d错误。答案b考点四理想气体实验定律的微观解释1等温变化一定质量的气体，温度保持不变时，分子的平均动能一定。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。【例4】(多