第十七单元分子气体液体和固体讲义上海市高三物理二轮专题等级总复习精讲

第十七单元分子气体、液体和固体目录TOC\o"13"\h\u第1讲分子动理论 3第2讲实验:用油膜法估测油酸分子的大小 11第3讲气体的状态参量与气体定律 16第4讲实验:探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 30第5讲液体与固体 36课标要求:1.通过实验,估测油酸分子的大小。了解分子动理论的基本观点及相关的实验证据。2.通过实验,了解扩散现象。观察并能解释布朗运动。了解分子运动速率分布的统计规律,知道分子运动速率分布图像的物理意义。3.了解固体的微观结构。知道晶体和非晶体的特点。能列举生活中的晶体和非晶体。通过实例，了解液晶的主要性质及其在显示技术中的应用。4.了解材料科学的有关知识及应用,体会它们的发展对人类生活和社会发展的影响。5.观察液体的表面张力现象。了解表面张力产生的原因。知道毛细现象。6.通过实验,了解气体实验定律。知道理想气体模型。能用分子动理论和统计观点解释气体压强和气体实验定律。知识结构第1讲分子动理论内容梳理【概念规律】一、分子的大小1.分子的大小物质是由__________组成的,分子直径的数量级是__________m。2.阿伏伽德罗常数NA是阿伏伽德罗常数,表示1mol任何物质所含微粒的个数是N二、扩散现象、布朗运动、分子热运动的区别与联系1.扩散现象定义:不同物质相互接触时彼此进入对方的现象叫做扩散。产生:物体分子__________运动产生的。意义:扩散现象直接说明了组成物体的分子总是不停地做__________运动。2.布朗运动定义:悬浮在液体中的固体微粒__________的无规则运动叫做布朗运动。它首先是由英国植物学家布朗在1827年用显微镜观察悬浮在水中的花粉微粒时发现的。产生:大量液体分子永不停息地做无规则运动时,对悬浮在其中的微粒撞击作用的不平衡性是产生布朗运动的原因。简言之:液体分子永不停息的无规则运动是产生布朗运动的原因。影响因素：(1)固体微粒的__________;(2)液体的__________。意义:布朗运动本身不是分子的无规则运动,但它间接反映了液体分子永不停息地做无规则运动。3.分子热运动定义:物体内部大量分子永不停息的无规则运动叫做热运动。特点:(1)__________;(2)运动__________;(3)温度越高,分子的热运动越__________。扩散现象是分子热运动造成的,布朗运动间接证明了分子热运动。三、分子间存在分子力分子力变化规律:(1)分子力:分子间引力和斥力的合力。(2)分子力随距离的变化规律:如右图所示,F>0为__________,F<0为(1)当r=r0时,分子间引力和斥力相平衡,分子处于平衡位置,其中r(2)当r<r0时,分子间引力和斥力都随r的减小而增大,但__________(3)当r>r0时,分子间引力和斥力都随r的增大而减小,但__________(4)当r>10r0时,分子间相互作用力变得十分__________,可认为分子力F答案:一、大量分子10二、无规则无规则永不停息大小温度永不停息无规则剧烈三、斥力引力10−10m斥力【问题情境举隅】扩散现象在日常生活中,电梯里能够闻到之前乘坐者留下来的香水味;墨水滴入水中,过一段时间,就能充满整杯水;橡皮长时间和塑料尺放在一起,会粘在一起。这些都是扩散现象。分子间存在相互作用力两个接触面用刀削平后牢牢压紧,能够挂起重物;在把玻璃板拉高水面的时候,明显感受到拉力会增大。这些现象都说明分子间存在相互作用力。统计规律当研究大量数据的时候,一般都满足统计规律,比如我们研究全校学生的身高、体重问题等,都符合统计规律,呈现正态分布情况。关键点拨微观量的估算【例题1】(多选)已知铜的摩尔质量为M,铜的密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA。则 A.1kg铜所含的原子数为NA B.1mC.1个铜原子的体积为MρNA课堂笔记:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【点拨1】1.宏观量、微观量以及它们之间的关系已知量可求量摩尔体积V一个分子的体积V0摩尔质量M一个分子占据的空间多少V占体积V和摩尔体积V一个分子的质量m质量m和摩尔质量M分子数目n2.两种分子模型两种分子模型适用说明球体分子模型固体和液体一个分子的体积V0=立方体分子模型气体一个分子占据的平均空间V0=分子热运动【例题2】(多选)下列说法中正确的是 ()A.扩散现象在气体、液体和固体中都能发生B.如果温度降到很低,物体分子热运动就会停止C.布朗运动是液体分子对液体中悬浮微粒的撞击作用不平衡的结果D.物体的运动速度越大,其分子的运动越剧烈课堂笔记:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【点拨2】布朗运动与热运动的异同点分析现象布朗运动热运动活动主体微小固体颗粒区别比分子大得多的微粒的运动,只能在液体、气体中发生,肉眼观察不到分子的运动,不能通过光学显微镜直接观察共同点都是无规则运动;都随着温度的升高而变得更加剧烈联系布朗运动都反映了分子做无规则的热运动分子力随分子间距离的变化【例题3】(多选)关于分子间相互作用力的以下说法中正确的是 ()A.当两个分子间的距离变大时,分子引力和斥力都减小B.分子力随分子间距离的变化而变化,当r>C.当分子间的距离r=D.当分子间的距离r<E.当分子间的距离r=课堂笔记：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【点拨3】项目分子力F随分子间距的随分子r斥力和引力都随距离的增大而减小,随距离的减小而增大,F引r斥力和引力都随距离的增大而减小,随距离的减小而增大,F引r斥力=引力,Fr斥力和引力都已十分微弱,可以认为F过关演练【经典过关】1.很多轿车为了改善夜间行驶时的照明问题,在车灯的设计上选择了氙气大灯,因为氙气灯灯光的亮度是普通灯灯光亮度的3倍,但是耗电量仅是普通灯的一半,氙气灯使用寿命则是普通灯的5倍,很多车主会选择含有氙气灯的汽车。若氙气充人灯头后的容积V=1.6L,氙气密度ρ=6.0kg/m3。已知氙气摩尔质量(1)灯头中氙气分子的总个数N。(2)灯头中氙气分子间的平均距离。2.气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统,这些固态或液态颗粒在气体介质中做布朗运动。下列说法中正确的是 ()A.布朗运动是气体介质分子的无规则运动B.在布朗运动中,固态或液态颗粒越大,布朗运动越剧烈C.在布朗运动中,颗粒无规则运动的轨迹就是分子的无规则运动的轨迹D.在布朗运动中,环境温度越高,布朗运动越剧烈【综合演练】2022年3月23日,“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲,“太空教师”崔志刚、王亚平、叶光富相互配合,生动演示了微重力环境下太空“冰雪”实验、“液桥”演示实验(如图所示)、水油分离实验、太空抛物实验等,并深入浅出地讲解了实验现象背后的科学原理。1.如图甲所示,为我们展示了微重力环境下液体表面张力的特性。“水桥”表面与空气接触的薄层叫表面层,已知分子间作用力F和分子间距r的关系如图乙。下列说法中正确的是 ()A.能总体反映该表面层中的水分子之间相互作用的是A位置B.“水桥”表面层中两水分子之间的相互作用力体现的是斥力C.“水桥”表面层中水分子距离与其内部水分子相比偏小D.王亚平放开双手两板吸引到一起,该过程分子力做正功2.(多选)空间站采用电解水的方式来制取氧气,若以M表示氧气的摩尔质量,ρ表示标准状况下氧气的密度,NA表示阿伏伽德罗常数,则 A.每个氧气分子的质量为MB.在标准状况下每个氧气分子的体积为MC.单位质量的氧气所含氧气分子数为ND.在标况下单位体积的氧气所含氧分子个数为N3.航天员王亚平做了一个水球实验,如图。水球表面上水分子间的作用力表现为__________(选填“引力”或“斥力”),王亚平又将她和女儿用纸做的小花轻轻放在水球表面,纸花迅速绽放,水面对小花做了__________(选填“正功”或“负功”)。已知水的摩尔质量为M0,水的密度为ρ,阿伏伽德罗常数为NA。则水分子的直径为第2讲实验:用油膜法估测油酸分子的大小内容梳理【概念规律】1.实验目的估测油酸分子的直径。2.实验原理将油滴到水面上,油会在水面上散开,几乎形成单分子油膜。如果把分子看成是球形的,那么单分子油膜的厚度就可被认为等于油分子的直径,如图所示。只要先测出油滴的体积,再测出油膜的面积,就可估算出油分子的直径。3.科学依据①形成油膜为__________油膜,②油膜的分子看作__________排列的,③把分子看成是__________的。4.实验器材及装置实验器材包括:油酸酒精溶液、注射器、痱子粉和篮子、量筒、刻度尺、浅水盘、刻有方格的透明板、水彩笔等,如图所示。5.实验步骤(1)用清水清洗浅盘,充分洗去油污、粉尘,以免给实验带来误差。(2)用注射器将已知浓度的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,并记下量筒内增加一定体积Vn时的滴数n(3)根据V0=V(4)向浅盘里倒入约2cm深的水,并将痱子粉用篮子均匀地撒在水面上。(5)用注射器将一滴油酸酒精溶液滴在水面上。(6)待油膜的形状稳定后,将刻有方格的透明板放在浅盘上,并将油膜的形状用水彩笔画在板上。(7)通过小方格和所画的油膜轮廓,算出油膜的面积S。(8)根据油酸酒精溶液的浓度C,由公式V=CV0,算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V,并代入公式(9)重复以上实验步骤,多测几次油膜的厚度,并求平均值,即为油酸分子直径的大小。6.注意事项(1)痱子粉不要撒得太多,只要能够帮助看清油膜__________即可。(2)滴入油酸溶液时,一定要细心,不要一下滴得太多使油膜的面积__________。(3)待测油酸油膜扩散后又收缩,要在稳定后再画轮廓。扩散后又收缩有两个原因:第一是水面受油酸滴冲击凹陷后恢复;第二是酒精挥发后液面收缩。(4)利用坐标求油膜面积时,以边长1cm的正方形为单位,计算轮廓内正方形的个数时,不足一个的均算半个。(5)当重做实验时,水从盘的一侧边缘倒出,在这侧面会残留油酸,用少量酒精清洗,并用脱脂棉擦去再用清水冲洗。这样可保持盘的清洁。7.数据分析一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积V。单分子油膜的面积S。8.实验结论测定结果表明,油酸分子直径d=答案:3.单分子紧密球形6.边界/轮廓过大过关演练【经典过关】1.“用油膜法估测分子的大小”的实验的方法及步骤如下:①向体积V油=1mL的油酸中加酒精,直至总量达到②用注射器吸取(1)中配制好的酒精油酸溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,当滴入n=100滴时,测得其体积恰好是V③先往边长为30∼40cm的浅盘里倒入2cm深的水,然后将__________(填写“痱子粉”或“面粉”)均匀地撒在水面上;④用注射器往水面上滴一滴酒精油酸溶液,待油酸薄膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,并在玻璃板上描下油酸膜的形状;⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,如图所示,数出轮廓范围内小方格的个数N=__________，小方格的边长(1)步骤③中应填写:__________(填写“痱子粉”或“面粉”);步骤⑤中应填写:__________。(2)1滴酒精油酸溶液中纯油酸的体积V'(3)油酸分子直径是__________(用V'(4)关于该实验,下列说法中正确的是 ()A.水面痱子粉撒得越多,形成的油膜轮廓越清晰,实验误差越小B.配制的油酸酒精溶液中有大量的酒精,会使实验结果偏小C.在数一定量油酸溶液的滴数时,如果少数滴数,会使实验结果偏小D.计算油膜面积时将所有不完整的方格当做完整方格计入,会使实验结果偏小2.某实验小组完成“用油膜法测油酸分子的大小”的实验。(1)实验中要让油酸在水面尽可能散开,形成单分子油膜,并将油膜分子看成球形且紧密排列。本实验体现的物理思想方法为__________(填选项前的字母)。A.控制变量法 B.等效替代法 C.理想化模型法(2)实验中使用到油酸酒精溶液,其中酒精的作用是__________。A.可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓B.对油酸溶液起到稀释作用C.有助于测量一滴油酸的体积D.有助于油酸的颜色更透明便于识别(3)该小组进行下列实验操作,请选出需要的实验操作,并将它们按操作先后顺序排列:D、__________(用字母符号表示)。(4)某同学在用油膜法估测分子直径的实验中,计算结果明显偏小,可能是由于__________。A.油酸未完全散开B.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格C.求每滴体积时,1mL的溶液的滴数少记了10滴D.油酸酒精溶液配制的时间较长,酒精挥发较多(5)已知实验室中使用的酒精油酸溶液每104mL溶液中含有2mL油酸,又用滴管测得每50滴这种酒精油酸溶液的总体积为1mL,将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上,在玻璃板上描出油膜的边界线,再把玻璃板放在画有边长为1cm的正方形小格的纸上(如图)。油酸分子的大小第3讲气体的状态参量与气体定律内容梳理【概念规律】一、气体的状态参量1.气体的体积((1)气体体积是指气体分子能够达到的空间范围,即容器的__________。(容积不是气体分子本身的体积之和，气体分子之间是有空隙的。)(2)单位:m2.气体的温度((1)物理意义宏观：温度表示物体的__________。微观:气体的温度高低决定气体分子热运动的__________,气体温度越高,分子热运动越__________。(2)定义:以__________℃为零点的温标,叫做热力学温标。热力学温标的单位是__________。热力学温标建立者:英国物理学家__________。(3)绝对零度：分子热运动停止的温度,即__________K=__________℃。绝对零度是低温的极限,只能无限逼近,(4)热力学温标T和摄氏温标t的关系:T和t的换算公式:____________________;ΔT和Δt3.气体的压强((1)定义:容器壁单位面积上受到的__________就是气体的压强。(2)从微观角度分析：气体的压强取决于分子的__________、__________和单位时间内单位面积上的碰撞容器壁的__________等。(3)单位:__________,符号：__________。单位换算:一个标准大气压p二、气体定律1。等温变化(玻意耳定律)(1)内容:一定质量的气体在温度不变时,压强与体积成__________。(2)表达式:p1p(3)气体等温变化的P−V图像(双曲线的一支)以及2.等容变化(查理定律)(1)内容:一定质量的气体在体积不变时,压强跟__________成正比。(2)表达式:p(3)气体等容变化的P−T图像(过原点的倾斜直线)以及p−3.等压变化(盖一吕萨克定律)(1)内容:一定质量的气体在压强不变时,体积与热力学温度成__________。(2)表达式:V(3)气体等压变化的V−T图像(过原点的倾斜直线)以及V−4.理想气体状态方程理想气体:为了研究方便,可假设这样一种气体,它在任何温度和任何压强下都能严格地遵循气体实验定律,我们把这样的气体叫做理想气体。没有特殊说明时,一般都可以将实际气体看作理想气体。微观上来看,理想气体是指分子本身大小与分子间距离比可以忽略不计,分子间不存在相互作用那的引力、斥力,故理想气体无分子势能。理想气体的内能等于所有分子热运动动能之和,故一定质量的理想气体,内能只与温度有关。理想气体是一种理想化的物理模型。答案:一、容积冷热程度剧烈程度剧烈−273.15K开尔文0−273.15不能T=t+273.15≈t+273ΔT=Δt二、反比势力学温度正比【问题情境举隅】气体分子间存在间隙在日常生活中,我们可以往氧气罐内充人高压气体、给汽车车胎打气、用手可以捏扁塑料瓶等现象都说明气体分子间存在间隙。气体的等温变化在日常生活中,我们用塑料瓶取蛋黄;我们观察到水沸腾后气泡上升过程中,体积会变大;我们用手推被橡皮套套住的注射器,发现越推越吃力,最后推不动了等。这些现象中都存在气体的等温变化。气体的等容变化在日常生活中,微压锅盖直接平放在台面上一段时间后,拿不起来了;夏天车胎内的气不能打太足,容易爆胎;高压锅刚烧好后,不能立即打开,容易把锅内食物“炸”飞等。这些现象中存在气体的等容变化。气体的等压变化在日常生活中,孔明灯和热气球主要是用到气体的等压膨胀,我们对孔明灯灯罩内以及热气球内部的气体加热后,在压强不变的情况,气体体积就变大,因此从下面的口子中排放出了一部分气体,使得灯罩和热气球内部的气体质量减小,从而密度减小,就往上飞了。这个过程就是气体的等压膨胀。关键点拨气体压强的确定【例题1】气体压强的确定:(1)液体封闭的气体压强的确定已知:大气压强为p0,两管液面高度差为ℎ,液体密度为(a)p=__________ (b)p=__________ (d)p=__________ (e)p=__________ (g)p=__________ (h)p=__________ (i)(2)计算活塞对封闭气体产生的压强已知:活塞的质量为m,横截面积为S,物块质量为m0,大气压强为(a)p(b)p=课堂笔记:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【点拨1】几种常见情形下压强的求解思路与方法1.液体封闭的气体压强的确定(1)平衡法:选取与气体接触的液柱作为研究对象进行受力分析,利用其受力平衡,求出气体的压强。(2)取等压面法:根据同种液体在同一深度处压强相等,在连通器内灵活选取等压面,由两侧压强相等建立方程求出压强。2.活塞或气缸封闭的气体压强的确定由于活塞或者气缸一定会受到被封闭气体的压力,因此可通过对活塞或者气缸进行受力分析,由平衡条件建立方程来找出气体压强与其他各力的关系。液柱移动问题【例题2】如图所示,一端开口一端封闭的长直玻璃管,灌满水银后,开口端向下竖直插入水银槽中,稳定后管内外水银面高度差为ℎ,封闭气体长度为L。现将玻璃管竖直向上提一小段,且开口端仍在水银槽液面下方,则 ()A.ℎ变大,L变大 B.ℎ变小,L变小C.ℎ不变,L变大 D.ℎ变大,L不变课堂笔记:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【点拨2】1.假设推理法根据题设条件,假设发生某种特殊的物理现象或物理过程,运用相应的物理规律及有关知识进行推理,得出答案。巧用假设推理法可以化繁为简,化难为易。2.温度不变时的液柱移动问题这类问题的特点是在保持温度不变的情况下,改变其他条件,从而引起封闭气体的液柱的移动或气体体积的变化。解决这类问题通常假设液体不移动或液面不动或气体体积不变,然后从此假设出发,运用玻意耳定律等规律进行推理,解得答案。3.用液柱隔开两部分气体,当气体温度变化时,液柱的移动问题此类问题的特点是气体的状态参量p、(1)假设液柱不移动,两部分气体均发生等容变化。(2)对两部分气体分别应用查理定律,求出每部分气体压强的变化量Δp=ΔTT注意:判断气体压强p是增大的还是减小的,如果是增大的,则往ΔF较小的一侧移动;如果是减小的,则往ΔF较大的一侧移动;变质量气体问题【例题3】如图所示,一篮球的容积为7.5L,内有压强为1.2atm的气体,现用打气筒对篮球进行充气,每打一次都能将体积为200mL、压强为1.0atm的气体打进篮球内,共打10次结束充气。若篮球内气体可视为理想气体,打气过程忽略篮球容积和球内气体温度的变化,求:(1)打气结束后球内气体的压强与球内原有气体的压强之比;(2)打进篮球内气体的质量与篮球内原有气体的质量之比。课堂笔记:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【点拨3】变质量气体问题的常见类型及求解思路1.打气问题向球、轮胎中打气是一个典型的变质量气体问题。只要选择球内原有气体和即将打入的气体作为研究对象,就可以把充气过程中的气体质量变化问题转化为一定质量气体的状态变化问题。2.抽气、灌气、漏气问题抽气:从容器内抽气的过程中,容器内的气体质量不断减小。灌气:将一个大容器里的气体分装到多个小容器中去。漏气:容器中气体的质量不断减小。这些都属于变质量问题。分析时,将所有抽出、移出、漏出容器中的气体和容器中剩余气体组成的整体作为研究对象,则前后气体总质量不变,故可看作是等温膨胀过程。汽缸类问题【例题4】如图所示,一导热性能良好、内壁光滑的汽缸水平放置,横载面积S=1.0×10−3m2、质量m=2kg、厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一部分理想气体,此时活塞与汽缸底部之间的距离l=36cm,在活塞的右侧距离其d=14cm处有一对与汽缸固定连接的小卡环。气体的温度(1)求此时活塞与汽缸底部之间的距离ℎ;(2)如果将缸内气体加热到227∘(3)在p−课堂笔记:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【点拨4】1.解决汽缸类问题的一般思路(1)确定研究对象,一般来说,研究对象分为两类:一类是热学研究对象(一定质量的理想气体),另外一类是力学研究对象(汽缸、活塞等)(2)分析清楚物理过程,对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化的过程,依据气体实验定律列出方程;对力学研究对象要正确进行受力分析,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)联列多个方程求解。对求解的结果要注意检验它们的合理性。2.汽缸类问题的几种常见类型(1)气体系统处于平衡状态时,需综合应用气体实验定律和物体的平衡条件解题。(2)气体系统处于力学非平衡状态时,需要综合应用气体实验定律和牛顿运动定律解题。(3)两个汽缸封闭着几部分气体,并且汽缸之间相互关联的问题,解答时应该分别研究各部分气体,找出它们各自遵循的规律,并写出相应的方程,还要写出各部分气体之间压强或体积的关系式,最后联立方程求解。过关演练【经典过关】1.(1)若已知大气压强为p0,图中各装置均处于静止状态,图中液体密度均为ρ(2)如图中两个汽缸质量均为M,内部横截面积均为S,两个活塞的质量均为m,左边的汽缸静止在水平面上,右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下。两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A、B,大气压为p0(3)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p02.如图所示,两端封闭导热良好的试管竖直放置,中间一段25cm的水银柱将气体分成长度相等的A、B两段,气柱的长度均为21cm,其中上端气柱的压强为(1)若保持试管竖直,使封闭的两部分气体升高相同的温度,水银柱将向哪个方向移动?(2)冷却足够长时间,然后将试管缓慢放置到水平位置,求水银柱移动的距离。3.某医用氧气瓶容积为40L,瓶内贮有压强为9.6×106Pa的氧气,可视为理想气体。广泛用于野外急救的氧气袋容积为5L4.如图,一汽缸中由活塞封闭有一定量的理想气体,中间的隔板将气体分为A、B两部分;初始时,A、B的体积均为V,压强均等于大气压p0,隔板上装有压力传感器和控制装置,当隔板两边压强差超过0.5(1)A的体积和B的压强;(2)再使活塞向左缓慢回到初始位置,求此时A的体积和B的压强。【综合演练】随着国家繁营富强,居民收入不断增长,汽车已经进入了千家万户,成了我们出行的主要交通工具。1.汽车胎压是指汽车轮胎内部的气压,是汽车行车安全及动力性能一个重要指标。如图所示,是一辆家用轿车在一次出行过程中仪表盘上显示的两次胎压值,其中图(a)表示刚出发时的显示值,图(b)表示到达目的地时的显示值,出发前胎内温度与环境温度相同。(1bar可近似等于1个标准大气压,车胎内气体可视为理想气体且忽略体积变化)根据以上信息,回答问题:(1)汽车胎压变大的微观解释:汽车运动过程中,车胎温度__________,内部气体分子运动更加__________,分子碰撞车胎内壁的压力__________,内部气体压强__________。(2)此次出行过程中轿车的左前轮胎内气体温度升高了多少摄氏度。(3)如果出发时就使轮胎气压恢复到正常胎压2.5bar,需要充人一定量的同种气体,求左前轮胎内充人气体质量和该车胎内原有气体质量之比(忽略充气过程中轮胎体积和温度的变化)。2.如图所示,在汽油内燃机的气缸里,当温度为47∘C时,混合气体(可视为理想气体)的体积为9.0×10−4m3,压强为(1)试简要回答,汽油内燃机在压缩冲程阶段,汽缸内气体的内能和分子平均动能怎样变化?(2)求:汽油内燃机在压缩冲程结束时,汽缸内混合气体的温度为多少摄氏度。第4讲实验:探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系内容梳理【概念规律】1.实验目的探究一定质量的气体在温度不变条件下的压强与体积间关系。2.实验器材及装置DIS数据采集器、压强传感器、计算机、带有刻度的注射器。装置图如图1所示。图1实验装置图3.实验方法以注射器内的封闭气体为研究对象,由注射器的刻度读出封闭气体的体积,由压强传感器测量气体的压强;多次改变注射器活塞的位置,获得多组封闭气体的体积和压强的测量值。本实验采用作图的方法分析数据,得出p、4.注意事项(1)压强传感器和注射器连接部分的软管中存在一部分气体,计算气体体积时不能遗漏。(2)实验过程中,手不能直接握住__________。(3)__________推拉活塞,待数据稳定后记录。(4)可在注射器活塞处涂上__________增加气密性,同时注意注射器和压强传感器连接部分的气密性。(5)如果注射器和压强传感器连接部分不小心脱落分离,不得插上__________实验,而应调回初始状态，__________开始实验。5.实验结论一定质量的气体在温度不变时,压强与体积的倒数成正比,即压强与体积成反比。答案：4.注射器封闭气体的部分缓慢润滑油继续重新关键点拨实验误差分析【例题1】图(a)为“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”的实验装置。有同学在做该实验时,缓慢推动活塞,在使注射器内空气体积逐渐减小。实验完成后,计算机屏幕上显示出如右图所示的p−(1)实验装置中与注射器直接相连的传感器叫做__________传感器,开始实验后,该传感器__________(选填“需要”或“不需要”)调零。封闭气体的体积从__________读出。(2)仔细观察不难发现,该图线与玻意耳定律不够吻合,造成这一现象的可能原因是:______________________________;(3)由于此图无法说明p与V的确切关系,所以改画p−1/V图像。根据上述误差的图像画出的p−1/V图像应当与下列哪个图像最接近(4)根据你在(2)中的判断,说明为了减小误差,应采取的措施是:____________________________________________________________________________________________________。课堂笔记:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【点拨1】实验误差分析1.控制温度不变的具体措施(1)保持环境温度不变,(2)手不能握住注射器封闭气体的部分,(3)推拉活塞要缓慢。2.控制质量不变的具体措施(1)涂润滑油,增加气密性;(2)注射器和压强传感器连接部分插得紧一些。3.操作要规范如果操作过程中,出现注射器和压强传感器连接部分不小心脱离分离,气体质量就会变化,不得插上继续实验,而应调整到初始状态重新实验。测量不规则物体的体积【例题2】某同学通过图甲所示的实验装置,利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的石子的体积。实验步骤:①将石块装进注射器,插入活塞,再将注射器通过软管与传感器A连接;②移动活塞,通过活塞所在的刻度读取了多组气体体积V,同时记录对应的传感器数据;③建立直角坐标系。(1)(多选)在实验操作中,下列说法中正确的是： ()A.图甲中,传感器A为压强传感器B.在步骤(1)中,将注射器与传感器A连接前,应把注射器活塞移至注射器最右端位置C.操作中,不可用手握住注射器封闭气体部分,是为了保持封闭气体的温度不变D.若实验过程中不慎将活塞拔出针筒,应立即将活塞插入注射器继续实验(2)为了在坐标系中获得直线图像,若取y轴为V,则x轴为__________(选填“1p”或“p(3)选择合适的坐标后,该同学通过描点作图,得到图像如图乙所示,若不考虑传感器和注射器连接处的软管容积带来的误差,则石块的体积为__________;若考虑该误差影响,测得软管容积为V0,则石块的体积为课堂笔记:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【点拨2】利用玻意耳定律实验器材可以巧妙得测量不规则物体的体积,需要注意的是计算过程中还需要考虑注射器和压强传感器连接部分的气体体积。过关演练【经典过关】1.“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”实验中,第1题图(1)图中A是__________。(2)实验过程中,手不能接触注射器有封闭气体部分,这样做的目的是:__________。(3)某同学在做实验时,按实验要求组装好实验装置,然后缓慢推动活塞,使注射器内空气从初始体积20.0ml减为12.0ml。实验共测五次,每次体积值直接从注射器的刻度读出并输入计算机,同时测得对应体积的压强值。实验完成后,计算机屏幕上显示出如下表所示的实验结果:序号VppV120.01.001020.020218.01.095219.714316.01.231319.701414.01.403019.642512.01.635119.621仔细观察发现pV×105Pa⋅mlA.实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力增大了B.实验时环境温度增大了C.实验时外界大气压强发生了变化D.实验时注射器内的空气向外发生了泄漏(4)(单选)由于在实验中,未考虑软管中气体的体积,则实验得到的p−V图线可能为(图中实线是实验所得图线,虚线为一根参考双曲线)2.某同学利用玻意耳定律,设计了测量小石块体积的实验方案,并按如下步骤进行了实验:I.将连接注射器的压强传感器、数据采集器以及计算机相连,如图所示,再将小石块装入注射器内;II.缓慢推动活塞至某一位置,记录活塞所在位置的容积刻度V1,从计算机上读取此时气体的压强pIII.重复步骤若干次,记录每一次活塞所在位置的容积刻度Vn,并读取对应的气体压强pIV.处理记录的数据,求出小石块体积。试回答下列问题:(1)实验过程中,除了保持注射器内封闭气体的质量不变之外,还应该保持封闭气体的__________不变。(2)设小石块的体积V0,任意两次测得的气体压强及体积为p1、V(3)为了减小实验误差,实验数据通常采用作直线图线的方法来处理。横、纵坐标对应的物理量最佳的设置方法是：以__________为横轴、以__________为纵轴。(4)指出实验中导致小石块体积误差的一个因素__________________________________________________。第5讲液体与固体内容梳理【概念规律】一、液体1.液体的表面张力(1)表面层:液体表面跟气体接触的薄层。(2)表面张力的定义:在表面层,分子比较稀疏,分子间的作用力表现为引力,这种力使液体表面__________,叫作液体的表面张力。(3)液体表面张力的成因分析：液体表面层分子比较稀疏,分子间的作用力表现为引力,该引力使液面产生了表面张力,使液体表面形成一层__________的膜。(4)表面张力及其作用:①表面张力使液体表面具有收缩趋势,使液体表面积__________最小。而在体积相同的条件下,球形的表面积最小。例如,吹出的肥皇泡呈球形,滴在洁净玻璃板上的水银滴呈球形(但由于受重力的影响,往往呈扁球形,在完全失重条件下才呈球形)。②表面张力的大小除了跟边界线长度有关外,还跟液体的种类、温度有关。③表面张力的方向:和液面__________,垂直于液面上的各条分界线,如图1所示。图12.浸润和不浸润(1)概念①浸润:一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上的现象。②不浸润：一种液体不会润湿某种固体,不会附着在这种固体的表面上的现象。③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。提醒:浸润和不浸润是分子力作用的表现。(2)形成原因①附着层内分子受力情况:液体和固体接触时,附着层的液体分子除受液体内部的分子吸引外,还受到固体分子的吸引。②浸润的成因：当固体分子吸引力大于液体内部分子力时,这时表现为液体浸润固体。③不浸润的成因:当固体分子吸引力小于液体内部分子力时,这时表现为液体不浸润固体。(3)毛细现象①定义: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。③毛细现象的产生原因:毛细现象的产生与表面张力及浸润现象都有关系。如图2所示,甲是浸润情况,此时管内液面呈凹形,因为液体的表面张力的作用,液体会受到向上的作用力,因而管内液面要比管外高;乙是不浸润情况,管内液面呈凸形,表面张力的作用使液体受到向下的力,因而管内液面比管外低。二、固体1。晶体和非晶体(1)晶体:①晶体的特点:__________确定的熔点,__________规则的几何形状。②常见的晶体有石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、味精等。(2)非晶体:①非晶体的特点:__________确定的熔化温度,__________规则的几何形状。②常见的非晶体有玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等。(3)晶体和非晶体间的转化:①一种物质可能以品体和非品体两种不同的形态出现。例如,天然水晶是晶体,熔化后再凝结的水晶(石英玻璃)就是非晶体,即一种物质是晶体还是非晶体并不是绝对的。②许多非晶体在一定的条件下__________转化为晶体。③在冷却得足够快和冷却到足够低的温度时,几乎所有的材料都能成为非晶体。2.单晶体和多晶体(1)单晶体:①如果整个物体由一颗晶粒组成,这样的物体叫作单晶体。②常见的单晶体有雪花、食盐小颗粒、单晶硅、单晶锗等。(2)多晶体:①如果整个物体由许多杂乱无章地排列着的小晶粒组成,这样的物体叫作多晶体。②常见的金属就是多晶体。(3)多晶体的特性:①__________规则的几何形状。②在物理性质上表现各向同性(同非晶体),但每一晶粒内部表现各向异性的。③__________确定的熔点。3.液晶(1)液晶:像液体一样具有流动性,而其化学性质与某些晶体相似,具有各向异性的物质叫液晶。(2)液晶的特点:位置无序使它像液体,而排列有序使它像晶体,所以液晶是有晶体结构的液体。(3)液晶的用途:液晶可以用作显示元件,液晶在生物医学、电子工业、航空工业等方面都有重要应用。答案:一、紧绷紧绷趋于相切二、有有没有没有可以没有有【问题情境举隅】液体表面张力王亚平在“神舟十号”上做的水球实验,在日常生活中,清晨小草上的露珠近似呈球形;将水慢慢倒入杯中,发现水即使超出杯口也不会马上溢出;小昆虫水黾在池塘的水面上跳来跳去,却不会沉入水里,等等。这些现象就是液体表面张力的体现。浸润现象当我们用量筒量水的体积时,量筒中的水面是往下凹陷的;仔细观察用永柱血压计测量血压时,采柱在玻璃管中又是凸起的。这就是水能够浸润玻璃,而永不能浸润玻璃的原因。毛细现象在日常生活中,脚踩在海边的沙滩上,一会儿脚下就渗出水来,这是因为沙中的孔隙变细,形成毛细管,水就容易上升到地面上来。纸张、纺织品、粉笔等能吸水,产生毛细现象,如在几个花盆的中间放一盆水,用吸水较好的粗纱带或粗布条,一头浸在盆内的水中,另一头埋在盆土中,这样盆中的水就会慢慢渗入花盆的土中,花盆中的泥土可以长期保持湿润。为了保存耕地下的水分,把地面的土壤锄松,实际上就是为了破坏土壤里的毛细管,从而防止土壤中的水分被毛细现象提升而被太阳蒸发。关键点拨晶体和非晶体的比较【例题1】晶体和非晶体晶体非晶体单晶体多晶体外形______规则的外形(填“有"或“没有”)______规则的外形(填“有”或“没有”)______规则的外形(填“有"或“