第二章+气体、固体和液体+知识点清单 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册+

2/2新教材人教版高中物理选择性必修第三册第2章知识点清单目录第2章气体、固体和液体第1节温度和温标第2节气体的等温变化第3节气体的等压变化和等容变化第4节固体第5节液体第2章气体、固体和液体第1节温度和温标一、状态参量与平衡态1.状态参量(1)系统：研究某一容器中气体的热学性质，其研究对象是容器中的大量分子组成的系统，这在热学中叫作一个热力学系统，简称系统。(2)状态参量：在热学中，用来确定系统状态的物理量叫作系统的状态参量。例如：气体的状态参量通常指的是温度、压强和体积。2.平衡态：在没有外界影响的情况下，只要经过足够长的时间，系统内各部分的状态参量能够达到稳定状态，系统的这种状态叫作平衡态。二、热平衡与温度1.热平衡定律：如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，这个结论称为热平衡定律(热力学第零定律)。2.温度：当两个系统处于热平衡时，它们必定具有某个共同的热学性质，把表征这一共同的热学性质的物理量叫作温度。达到热平衡的系统具有相同的温度。三、温度计与温标1.温标：确定一个温标时首先要选择一种测温物质，根据这种物质的某个特性来制造温度计；其次还要确定温度的零点和分度的方法。2.摄氏温度与热力学温度定义换算关系摄氏温度摄氏温标表示的温度，用符号t表示，单位是摄氏度，符号为℃T=t+273.15K，粗略表示：T=t+273K热力学温度热力学温标表示的温度，用符号T表示，单位是开尔文，符号是K四、平衡态与热平衡1.平衡态的理解(1)平衡态的特点：系统温度、压强、体积不发生变化。(2)热力学的平衡态是一种动态平衡。在平衡态下，组成系统的分子仍在不停地做无规则运动，只是分子运动的平均效果不随时间变化，表现为系统的状态参量不随时间变化。(3)平衡态是一种理想情况。任何系统完全不受外界影响是不可能的，系统处于平衡态时，由于涨落，仍可能发生偏离平衡态的微小变化。2.热平衡的理解(1)只要两个系统在接触时它们的状态不发生变化，我们就说这两个系统原来是处于热平衡的。(2)决定两个系统是否达到了热平衡的物理量是温度。一切达到热平衡的系统都具有相同的温度，或者说，具有相同温度的系统达到了热平衡。3.平衡态与热平衡概念的区别研究对象(1)平衡态是对某一系统而言的。(2)热平衡是对两个接触的系统而言的状态性质(1)达到热平衡的两个系统都处于平衡态，两个都处于平衡态的系统之间不一定已经达到热平衡。(2)分别处于平衡态的两个系统在相互接触时，它们的状态可能会发生变化，直到温度相同时，两系统便达到了热平衡判断依据(1)系统不受外界影响，状态参量不变，则该系统处于平衡态。(2)两个系统的温度相同，则这两个系统处于热平衡五、热平衡与温度的关系(1)“温度”含义的两种说法宏观角度温度表示物体的冷热程度，这样的定义带有主观性，因为冷热是由人体的感觉器官比较得到的，往往是不准确的热平衡角度温度的严格定义是建立在热平衡定律基础上的。热平衡定律指出，两个系统处于热平衡时，存在一个数值相等的物理量，这个物理量就是温度，这样的定义更具有科学性(2)各自处于平衡态的两个系统，相互接触时，它们相互之间发生了热量的传递，热

量从高温系统传递给低温系统，经过一段时间后两系统温度相同，达到热平衡。六、解决热力学温度与摄氏温度关系问题的关键点1.T=t+273.15K是解决有关摄氏温度与热力学温度问题的基础。2.温度变化1℃与变化1K是等效的，即ΔT=Δt，而ΔT≠Δt+273.15K。3.根据T=t+273.15K，若以T为纵轴，t为横轴，可得图像如图所示，注意理解图像的物理意义。第2节气体的等温变化一、等温变化一定质量的气体，在温度不变的条件下，其压强随体积变化的过程叫作气体的等温变化。二、玻意耳定律1.内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，其压强p与体积V成反比。2.公式：pV=C(常量)或p1V1=p2V2(p1、V1和p2、V2分别表示气体在不同状态下的压强和体积)。3.图像 三、封闭气体压强的计算1.液柱类液柱产生的附加压强：p=ρgh，其中h表示液柱或两液面之间的竖直高度，g是液柱所在处的重力加速度。(1)容器静止或匀速运动时，根据同种液体(中间液体不间断)在同一水平液面处压强相等，在容器内灵活选取等压面，由两侧压强相等列方程求气体压强。如图所示，C、D处液面水平且等高，液体密度为ρ，重力加速度为g，则液面C、D两处压强相等，封闭气体A的压强pA=pC=pD=p0+ρgh。 (2)容器加速运动时，通常选与气体相关联的液柱为研究对象，并对其进行受力分析，然后由牛顿第二定律列方程，求出封闭气体的压强。如图甲所示，玻璃管下端封闭一定质量的气体，玻璃管横截面积为S，液柱质量为m，

重力加速度为g，玻璃管竖直向上匀加速运动时，对液柱进行受力分析如图乙，有pS-p0S-mg=ma，得p=p0+m(g+a)S 2.活塞类以与封闭气体接触的固体(如汽缸或活塞)为研究对象，进行受力分析，列平衡方程求压强。如图甲所示，汽缸置于水平地面上，汽缸横截面积为S，活塞质量为m，大气压强为p0，重力加速度为g。以活塞为研究对象，受力分析如图乙，由平衡条件得mg+p0S=pS，则封闭气体的压强p=p0+mgS。 甲乙四、“探究气全等温变化的规律”的实验要点1.实验条件(1)保证气体的质量不变：实验前将橡皮套戴牢固，在柱塞上涂好润滑油避免漏气，以保证气体的质量不变。(2)保证气体的温度不变：缓慢改变气体体积，并防止手接触注射器，等稳定后再读出气体压强，以保证气体的温度不变。2.实验数据的处理(1)用p-V图像处理数据时，得到的图线是曲线；用p-1V是过原点的直线，图线的斜率等于p与V的乘积，且保持不变。(2)应使收集的实验数据在p-1V坐标系中分布均匀。p-1五、应用玻意耳定律解题的基本思路(1)明确研究对象根据题意确定所研究的气体，要求气体质量不变，温度不变；气体的质量发生变化时，需通过设想，把变质量转化为定质量，才能应用玻意耳定律。(2)明确状态参量找出气体变化前后的初、末状态，并确定初、末状态的p、V值。(3)列方程、求解根据玻意耳定律列方程，必要时还应用力学或几何知识列出辅助方程；求解时注意同一物理量的单位要统一。因为是比例式，计算中只需使相应量(p1、p2及V1、V2)的单位统一，不一定用国际单位制的单位。(4)检验结果在等温变化中，有时列方程求解会得到两个结果，应通过合理性的检验决定取舍。4两种等温变化的图像p-1Vp-V图像图像  物理意义一定质量的气体，温度不变时，pV=恒量，p与V成反比，p与1V就成正比，在p-1一定质量的气体，在温度不变的情况下，p与V成反比，因此等温过程的p-V图线是双曲线的一支温度高低过1V=1V1作平行于p轴的直线分别与图线相交，根据气体压强的微观解释和温度的微观含义，在体积相同的情况下，温度越高压强越大，故T过V=V1作p轴的平行线，分别与图线相交，根据气体压强的微观解释和温度的微观含义，在体积相同的情况下，温度越高压强越大，故T2>T1第3节气体的等压变化和等容变化一、气体的等压变化1.等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度变化的过程叫作气

体的等压变化。2.盖-吕萨克定律(1)内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T成正比。(2)公式：V=CT(C是常量)或V1T1=V2T2(V1、T1和(3)图像：无论V-T图像还是V-t图像，斜率越大，压强越小。如图甲、乙所示，pb>pa。二、气体的等容变化1.等容变化：一定质量的某种气体，在体积不变时，压强随温度变化的过程叫作气

体的等容变化。2.查理定律(1)内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，其压强p与热力学温度T成正比。(2)公式：p=CT(C是常量)或p1T1=p2T2(p1、T1和强和热力学温度)。(3)图像：无论p-T图像还是p-t图像，斜率越大，体积越小。如图甲、乙所示，Vb>Va。三、理想气体1.理想气体(1)内容：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体，我们把它叫作理想气体。(2)特点：气体分子大小和相互作用力可以忽略不计，也可以不计气体分子与器壁碰撞的动能损失。理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，所以无分子势能，一定质量的理想气体内能只与温度有关。2.理想气体状态方程(1)内容：一定质量的某种理想气体，在从某一状态变化到另一状态时，尽管其压强p、体积V和温度T都可能改变，但是压强p跟体积V的乘积与热力学温度T的比值却保持不变。(2)公式：pVT=C(C是常量)或p1V1T1=p2V2T2(p1、V1、T四、气体实验定律的微观解释1.玻意耳定律的微观解释一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能是一定的。在这种情况下，体积减小时，分子的数密度增大，单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就多，气体的压强就增大。2.盖-吕萨克定律的微观解释一定质量的某种理想气体，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，使分子的数密度减小，才能保持压强不变。3.查理定律的微观解释一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的数密度保持不变。在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强就增大。五、对盖-吕萨克定律和查理定律的理解1.对盖-吕萨克定律的理解研究对象一定质量的某种气体，而且气体的压强保持不变适用条件压强不太大、温度不太低的情况恒量C在VT=C中，C比例关系一定质量的某种气体在等压变化过程中，体积V与热力学温度T成正比，不与摄氏温度t成正比，但体积的变化ΔV与摄氏温度的变化Δt成正比变量关系一定质量的某种气体发生等压变化时，升高(或降低)相同的温度，增加(或减小)的体积是相同的微观解释一定质量(m)的某种理想气体的总分子数(N)是一定的，要保持压强(p)不变，当温度(T)升高时，分子运动的平均速率v会增加，那么单位体积内的分子数(n)一定要减小(否则压强不可能不变)，因此气体体积(V)一定增大；反之，当温度降低时，气体体积一定减小公式变式由V1T1=V1+ΔVT1+ΔT得V1T推导另一种表述气体做等压变化时，满足V1T1=V2T2，如果用V0表示温度为0℃时气体的体积，则有VtT=V0273.15，所以Vt=V2.对查理定律的理解研究对象一定质量的某种气体，而且气体的体积保持不变适用条件压强不太大、温度不太低的情况。当温度较低或压强较大时，气体会液化，定律不再适用恒量C在pT=C中，C比例关系一定质量的某种气体在等容变化过程中，压强p跟热力学温度T成正比例关系，但是p不与摄氏温度t成正比，压强的变化Δp与摄氏温度的变化Δt成正比变量关系一定质量的某种气体发生等容变化时，升高(或降低)相同的温度，增大(或减小)的压强是相同的微观解释一定质量(m)的某种理想气体的总分子数(N)是一定的，体积(V)保持不变时，若温度(T)升高，分子运动的平均速率(v)增大，则气体压强(p)增大；反之，若温度降低，气体压强减小公式变式由p1T1=p1+ΔpT1+ΔT得p1T推导另一种表述气体做等容变化时，满足p1T1=p气体的压强，则有ptT=p0273.15，所以pt=p0·T273.15=p0六、理想气体及理想气体状态方程1.对“理想气体”的理解(1)宏观特点①理想气体是为了方便研究问题提出的一种理想模型，是实际气体的一种科学抽象，就像力学中的质点、电学中的点电荷模型一样。②宏观上，理想气体严格遵从气体实验定律及理想气体状态方程。(2)微观特点①理想气体分子本身的大小与分子间的距离相比可以忽略不计。②理想气体分子之间的相互作用力可以忽略不计，故无分子势能，理想气体的内能等于所有分子热运动的动能之和，理想气体的内能仅由温度和分子总数决定，与气体的体积无关。③分子之间和分子与器壁之间的碰撞，都是弹性碰撞。除碰撞以外，分子向各个方向运动的机会均等。(3)实际处理①理想气体是不存在的。在常温常压下，大多数实际气体，尤其是那些不易液化的气体(氢气、氧气、氮气、氦气、空气等)都可以看成理想气体。②在温度不低于零下几十摄氏度、压强不超过大气压的几倍时，很多气体都可当成理想气体来处理。2.对理想气体状态方程的理解(1)成立条件：一定质量的理想气体。(2)该方程表示的是气体三个状态参量的关系，与中间的变化过程无关。(3)在pVT=C(恒量)中，C与气体的种类、质量有关，与状态参量(p、V、(4)方程应用时单位方面应注意：温度T必须是热力学温度，公式两边中压强p和体积V单位必须统一，但不一定是国际单位制中的单位。(5)理想气体状态方程与气体实验定律p1V1T3对理想气体状态变化图像的理解(1)一定质量理想气体的状态变化图像与特点图像特点其他图像等容线p=CTV，斜率k=C 等温线pV=CT(C为常量)，即pV越大的等温线对应的

温度越高，离原点越远p=CTV等压线V=CpT，斜率k=C(2)一般状态变化图像的处理方法基本方法是化“一般”为“特殊”。举例说明：如图是一定质量的某种气体的状态变化过程A→B→C→A。在V-T图线上，等压线是一簇延长线过原点的直线，过A、B、C三点作三条等压线分别表示三个过程，则有pA'<pB'<pC'，即pA<pB<pC，所以A→B压强增大，温度降低，体积减小，B→C温度升高，体积减小，压强增大，C→A温度降低，体积增大，压强减小。 七、“变质量”问题“变质量”问题的处理方法(1)巧选研究对象：将问题涉及的全部气体作为研究对象时，这些气体状态不管怎样变化，其总质量是不变的。a.充气问题向容器内充气是典型的变质量问题，只要选择容器内原有的气体和即将充入的气体整体作为研究对象，就可把气体的变质量问题转化为定质量问题。b.抽气问题从容器内抽出气体的过程中，容器内气体的质量不断减小，可以将每次抽气过程中抽出的气体和剩余的气体整体作为研究对象，看成等温膨胀过程。对于多次抽气问题，要注意每次抽出气体的质量、压强都不相等，不能等同于一次抽气。c.分装问题对于将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题，如果温度不变，则可以把大容器中气体和多个小容器中的气体整体作为研究对象，利用玻意耳定律求解。d.漏气问题容器漏气过程中，容器中剩余的气体质量不断减小，属于变质量问题，若选容器内剩余气体和漏出的气体整体作为研究对象，就能使变质量问题转化为定质量问题。(2)选择适当方程：应用理想气体状态方程的分态式p1V1T1+p2V2T2+…=p1'V1'T八、“关联气体”问题“关联气体”问题的处理方法这类问题涉及的两部分气体之间虽然没有气体交换，但其压强或体积间有一定的关系。(1)独立特点：对于每一部分气体来讲，它们各自独立满足气体实验定律，所以需要独立列方程；(2)关联特点：两部分气体在压强、体积上有关联，例如，两部分气体的总体积为定值；需列出联系方程来辅助分析。第4节固体一、固体的分类1.固体可以分为晶体(又可以分为单晶体和多晶体)和非晶体两类。2.石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、味精等是晶体，玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体。二、固体的物理性质1.各向异性：像云母这样的晶体，沿不同方向的导热性能不同；还有些晶体沿不同方向的导电性能不同；而有些晶体，如方解石晶体，沿不同方向的光学性质不同，这类现象叫作各向异性。2.各向同性：非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，这叫作各向同性。三、固体的特点1.单晶体：有天然的、规则的几何形状；有确定的熔点；具有各向异性。2.多晶体：没有确定的几何形状；有确定的熔点；具有各向同性。3.非晶体：没有规则的外形；没有确定的熔化温度；具有各向同性。4.注意要点

晶体、非晶体的判断：(1)具有确定熔点的物体必定是晶体，反之必定是非晶体。(2)具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体。四、晶体的微观结构1.规则性：在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性。2.多样性(1)有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体。那是因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布。例如，碳原子按不同结构排列可成为石墨或金刚石。(2)同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，也就是说，物质是晶体还是非晶体，并不是绝对的。3.可转化性(1)有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体。(2)有些晶体在一定条件下也可以转化为非晶体。例如，天然石英是晶体，而熔化以后凝固的水晶(即石英玻璃)就是非晶体。五、单晶体、多晶体、非晶体间的比较晶体非晶体单晶体多晶体宏观外形有天然的、规则的几何形状没有确定的几何形状没有规则的外形物理性质①有确定的熔点②各向异性①有确定的熔点②不显示各向异性①没有确定的熔化温度②各向同性分子排列有规则有规则无规则六、晶体的微观结构1.晶体微观结构的作用物质的微观结构决定其宏观物理性质，改变物质的微观结构可以改变物质的属性，如碳原子可以组成性质差别很大的石墨和金刚石，有些晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。2.单晶体有天然的、规则的几何形状的解释晶体外形的规则性可以用微粒的规则排列来解释。如图所示，食盐晶体是由钠离子Na+和氯离子Cl-组成的，它们等距离、交错地排列在三组相互垂直的平行线上，因而食盐晶体具有正方体的外形。第5节液体一、液体的表面张力(1)概念：使液体表面绷紧的力，叫作液体的表面张力。(2)方向：总是跟液面相切，且与分界面垂直。(3)大小：跟边界线的长度、液体的种类、温度都有关系。一般情况下，温度越高，表面张力就越小。(4)产生原因：由于液体表面层分子分布较内部稀疏，分子间距r>r0，分子间的作用力表现为引力，宏观上表现为使液面收缩，使液面像一张绷紧的弹性薄膜。二、浸润和不浸润1.浸润和不浸润(1)概念：一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上，这种现象叫作浸润；一种液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面，这种现象叫作不浸润。(2)产生原因：当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用强时，液体能够浸润固体。反之，液体则不浸润固体。(3)相对性：一种液体是否浸润某种固体，与这两种物质的性质都有关系。例如，水银不浸润玻璃，但浸润铅；水不浸润油脂，但浸润玻璃。2.毛细现象(1)概念：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，称为毛细现象。(2)力学分析：若液体浸润管壁，液面弯曲，如图所示。液体表面张力形成向上的拉力，这个力使管中液体向上运动。当管中液体上升到一定高度时，液体所受重力与这个使它向上的力平衡，液面稳定在一定的高度。 (3)规律：实验和理论分析都表明，对于一定的液体和一定材质的管壁，毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关，毛细管的内径越小，高度差越大。三、液晶1.液晶的微观特点构成液晶的分子为有机分子，大多为棒状，其棒长多为棒直径的5倍以上，由于这种长棒状的分子结构，使得分子集合体在没有外界干扰的情况下趋向分子相互平行排列。2.液晶的状态三变化(1)在低温时，液晶会凝固成结晶态，不仅分子的取向是有序的，而且分子重心的位置也是有序的。(2)当温度升高时，晶体中分子的热运动增强，使分子重心位置的有序性消失，转为液晶态。(3)当温度进一步升高时，分子取向有序性也消失，完全进入无序的状态，变成液态。3.液晶的特点(1)液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态。(2)