2026届高考物理总复习（第1轮）教师用书第十三章 热　学

第十三章热学

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.

课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

程展的影响.

标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.

准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.

7.知道热力学第一定律.通过有关史实，了解热力学第一定律和能量守恒定

律的发现过程，体会科学探索中的挫折和失败对科学发现的意义.

8.理解能量守恒定律，能用能量守恒的观点解释自然现象.体会能量守恒定

律是最基本、最普遍的自然规律之一.

9.通过自然界中宏观过程的方向性，了解热力学第二定律.

1.理解布朗运动、内能、分子力、晶体、表面张力、分子力、

分子势能等概念.

物理观念

2.理解分子动理论、固液气性质、气体实验定律、理想气体状

态方程、热力学定律等物理规律.

1.构建两种物理模型进行分子直径的估算.

2.掌握“油膜法”“放大法”“图像法”“概率统计的方法”“控

核

科学思维制变量法”.

心

3.运用气体实验定律、理想气体状态方程、热力学定律解决问

素

题.

养

探究“用油膜法估测分子的大小”实验.探究气体等温、等压、

科学探究

等容的过程的规律.

1.能认识到固体、液体和气体知识在实际中的应用，能用气体

科学态度实验定律解释生产生活中的一些现象，解决一些实际问题.

与责任2.注重运用热力学定律分析和解决人们生产生活中的一些问

题.

从题型上看，一般以选择题和计算题的形式出现，选择题主要

考查分子动理论、气体压强的微观解释、内能、p－V图像、V

命题分析－T图像、热力学第一、第二定律的理解等.计算题主要结合气

命体考查内能、气体实验定律、理想气体状态方程、热力学第一

题定律等.

探本章命题的热点有：(1)分子动理论；(2)气体压强、晶体和非

究趋势分析晶体的特点、液体的表面张力；(3)内能、气体实验定律、理

想气体状态方程、热力学定律.

深海探测器、雾霾天气、高压锅、气压计、喷雾器、拔罐、保

预设情境

温杯、输液瓶、氧气分装等.

第1讲分子动理论内能

一、分子动理论的三条基本内容

1.物体是由大量分子组成的

(1)分子的大小

①分子的直径(视为球模型)：数量级为__10-10__m.

②分子的质量：数量级为10-26kg.

③测量方法：油膜法.

(2)阿伏加德罗常数

1mol的任何物质都含有相同的粒子数.通常可取NA＝

__6.02×1023__mol-1.

2.分子永不停息地做无规则的热运动

(1)实例证明：

①扩散现象

a.定义：不同物质能够彼此__进入对方__的现象.

b.实质：扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，

而是由分子的__无规则运动__产生的物质迁移现象，温度__越高__，扩

散现象越__明显__.

②布朗运动

a.定义：悬浮在液体中的__小颗粒__的永不停息的无规则运动.

b.实质：各个方向的液体分子对颗粒碰撞的__不平衡__.

c.特点：永不停息、无规则运动.颗粒__越小__，运动越__剧烈__.

温度__越高__，运动越__剧烈__.运动轨迹不确定.

(2)热运动

①分子的永不停息的__无规则__运动叫作热运动.

②特点：分子的无规则运动和温度有关，温度__越高__，分子运动

越__激烈__.

3.分子间同时存在引力和斥力

(1)分子间的引力和斥力是__同时__存在的，实际表现出的分子力是

引力和斥力的__合力__.

(2)分子力随分子间距离变化的关系：分子间的引力和斥力都随分子

间距离的增大而__减小__，随分子间距离的减小而__增大__，但斥力比

引力变化得__快__.

①r＝r0，F引＝F斥，F＝0.

②r＞r0，F引＞F斥，F为__引力__.

③r＜r0，F引＜F斥，F为__斥力__.

-9

④当分子间距离大于__10r0__(约为10m)时，分子力很弱，可以忽

略不计.

二、温度和物体的内能

1.温度

两个系统处于__热平衡__时，它们具有某个“共同的热学性质”，

我们把表征这一“共同热学性质”的物理量定义为温度.一切达到热平

衡的系统都具有相同的__温度__.

2.两种温标

摄氏温标和热力学温标.

关系：T＝__t＋273.15_K__.

3.分子的动能和平均动能

(1)分子动能是__分子热运动__所具有的动能.

(2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的__动能的平均值__，

温度是分子热运动的平均动能的__标志__.

(3)分子热运动的总动能是物体内所有分子热运动动能的__总和__.

4.分子的势能

(1)由于分子间存在着引力和斥力，所以分子具有由它们的__相对位

置__决定的能，即分子势能.

(2)分子势能的决定因素：微观上决定于__分子间距离__和分子排列

情况；宏观上决定于__体积__和状态.

5.物体的内能

(1)等于物体中所有分子的热运动__动能__与__分子势能__的总和，

是状态量.

(2)决定内能的因素

①微观上：分子动能、__分子势能__、分子个数.

②宏观上：温度、__体积__、物质的量(摩尔数).

(3)改变物体的内能有两种方式

①做功：当做功使物体的内能发生改变时，外界对物体做了多少功，

物体内能就增加多少；物体对外界做了多少功，物体内能就减少多少.

②热传递：当热传递使物体的内能发生改变时，物体吸收了多少热

量，物体内能就增加多少；物体放出了多少热量，物体内能就减少多少.

考点一微观量的估算问题

1.求解分子直径时的两种模型(固体和液体)

36V0

(1)把分子看成球形，d＝.

π

3

(2)把分子看成小立方体，d＝V0.

注意：对于气体，①V0不是一个气体分子的体积，而是一个气体分

3

子平均占有的空间体积.②利用d＝V0计算出的d不是气体分子直径，

而是气体分子间的平均距离.

2.宏观量、微观量以及它们之间的关系

已知量可求量

Vmol

分子体积V0＝(适用于固体和液体)

NA

摩尔体积Vmol

Vmol

分子占据体积V占＝(适用于气体)

NA

Mmol

摩尔质量Mmol分子质量m0＝

NA

V

体积V和摩尔体积Vmol分子数目n＝NA(适用于固体、液体和气体)

Vmol

续表

已知量可求量

m

质量m和摩尔质量Mmol分子数目n＝NA

Mmol

【例1】(多选)某种超轻气凝胶刷新了目前世界上最轻材料的

1

记录，弹性和吸油能力令人惊喜.这种固态材料密度仅为空气密度的，

6

设气凝胶的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则下列说

法正确的是()

a

A.质量为a的气凝胶所含分子数为N＝NA

M

M

B.气凝胶的摩尔体积为Vmol＝

ρ

M

C.每个气凝胶分子的体积为V0＝

NAρ

3NAρ

D.每个气凝胶分子的直径为d＝

M

a

【解析】ABC质量为a的气凝胶的摩尔数为，所含分子数为N

M

aM

＝NA，A正确；气凝胶的摩尔体积为Vmol＝，B正确；每个气凝胶

Mρ

VmolM13

分子的体积为V0＝＝，C正确；根据V0＝πd，则每个气凝胶

NANAρ6

36M

分子的直径为d＝，D错误.

πNAρ

【变式训练1】肺活量检测是中学生体质检测中的一项重要内容.

肺活量指一次尽力吸气后，再尽力呼出的气体量.在某次体质检测中发现

某男同学肺活量为3500mL，在呼出的气体中水蒸气大约占总体积的

6%.已知此时水蒸气的密度ρ＝0.6kg/m3，水蒸气的摩尔质量M＝18

23-1

g/mol，阿伏加德罗常数NA＝6×10mol.关于该学生这次呼出气体说

法正确的是()

A.水蒸气的体积为2.1×10-3m3

B.含有的水分子的物质的量为0.07mol

C.含有的水分子的数量为4.2×1021个

D.含有的水蒸气的质量为1.26×10-2g

【解析】C一次呼出的水蒸气的体积V水＝6%V＝6%×3

500×10-6m3＝2.1×10-4m3，A错误；一次呼出的水蒸气的质量m＝ρV

-4-4

水＝0.6×2.1×10kg＝1.26×10kg＝0.126g，D错误；含有的水分子的

m0.126

物质的量n＝＝mol＝0.007mol，B错误；含有的水分子的个数

M18

2321

N＝nNA＝0.007×6×10个＝4.2×10个，C正确.

考点二扩散现象、布朗运动与分子热运动的理解

1.布朗运动的理解

(1)研究对象：悬浮在液体或气体中的小颗粒；

(2)运动特点：无规则、永不停息；

(3)影响因素：颗粒大小、温度；

(4)物理意义：反映了液体或气体分子做永不停息的无规则的热运

动.

2.扩散现象、布朗运动与热运动的比较

项目扩散现象布朗运动热运动

活动主体分子固体微小颗粒分子

是分子的运动，发生是比分子大得多的是分子的运动，不能

区别在固体、液体、气体颗粒的运动，只能在通过光学显微镜直

任何两种物质之间液体、气体中发生接观察到

(1)都是无规则运动

共同点

(2)都随温度的升高而更加剧烈

联系扩散现象、布朗运动都反映了分子做无规则的热运动

3.气体分子热运动的特点

(1)分子运动的杂乱无章，使得分子在各个方向运动的机会均等.

(2)大量气体分子的速率分布呈现“中间多、两头少”的规律，当温

度升高时，“中间多”这一高峰向速率大的一方移动，分子的平均速率

增大，分子的热运动更剧烈.

【例2】运用分子动理论的相关知识，判断下列说法不正确的是

()

A.某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏加德罗常

V

数可表示为NA＝

V0

B.阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃运动不是布朗运动

C.生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，这

可以在高温条件下利用分子的扩散来完成

D.降低气体的温度，气体分子热运动的剧烈程度就可减弱

【解析】A某气体的摩尔体积为V，若每个分子运动占据的空

V

间的体积为V0，则阿伏加德罗常数可表示为NA＝，A错误；布朗运

V0

动用肉眼是观察不到的，阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃运

动不是布朗运动，B正确；生产半导体器件时需要在纯净的半导体材料

中掺入其他元素，这可以在高温条件下利用分子的扩散来完成，C正确；

温度越高，分子热运动越剧烈，则降低气体的温度，气体分子热运动的

剧烈程度就可减弱，D正确.

【变式训练2】人们在泡大红袍茶时茶香四溢，下列说法正确的是

()

A.茶香四溢是扩散现象，说明分子间存在着相互作用力

B.茶香四溢是扩散现象，泡茶的水温度越高，分子热运动越剧烈，

茶香越浓

C.茶香四溢是布朗运动现象，说明分子间存在着相互作用力

D.茶香四溢是布朗运动现象，说明分子在永不停息地做无规则运动

【解析】B茶香四溢是扩散现象，C、D错误；茶香四溢是因为

茶水的香味分子不停地做无规则的运动，扩散到空气中，A错误；物体

温度越高，分子的无规则运动越剧烈，所以茶水温度越高，分子的热运

动越剧烈，茶香越浓，B正确.

考点三分子力、分子势能、温度与内能的理解

1.分子动能、分子势能、内能的比较

项目分子动能分子势能物体的内能

物体中所有分子

分子无规则运动由分子间相对位

定义热运动的动能和

(即热运动)的动能置决定的势能

分子势能的总和

物体的内能在宏

观上与质量、温

度、体积有关.当分

温度是物体分子分子势能(Ep)随分

子间作用力忽略

热运动的平均动子间距离(r)变化.

不计时，就不具有

决定大小的因素能的标志.温度升物体内所有分子

分子势能.因此理

高，分子热运动的势能的总和跟物

想气体就不具有

平均动能就增大体的体积有关

分子势能.一定质

量理想气体的内

能只由温度决定

温度、内能等，只对大量分子才有意义，不能像研究机械运

备注

动那样，取单个分子或几个分子作为研究对象

2.分子力与分子势能的比较

项目分子力F分子势能Ep

图像

r<r0F随r增大而减小，表现为斥力r增大，F做正功，Ep减小

随分子

r增大，F先增大后减小，表现

间距离r>r0r增大，F做负功，Ep增大

为引力

的变化

r＝r0F引＝F斥，F＝0Ep最小，但不为零

情况

r>10r0引力和斥力都很微弱，F＝0Ep＝0

3.判断分子势能变化的“两法”

方法一：利用分子力做功判断.分子力做正功，分子势能减小；分子

力做负功，分子势能增加.

方法二：利用分子势能Ep与分子间距离r的关系图线判断.

4.分析物体内能问题的四点提醒

(1)内能是对物体的大量分子而言的，对于单个分子的内能没有意

义.

(2)决定内能大小的因素为：物质的量、温度、体积以及物质状态.

(3)通过做功或热传递可以改变物体的内能.

(4)温度是分子平均动能的标志，相同温度的任何物体，分子的平均

动能相同.

分子力与分子势能

【例3】(2023·海南卷)下列关于分子力和分子势能的说法正确的是

()

A.分子间距离大于r0时，分子间表现为斥力

B.分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大

C.分子势能在r0处最小

D.分子间距离小于r0且减小时，分子势能在减小

【解析】C分子间距离大于r0，分子间表现为引力，分子从无限

远靠近到距离r0处过程中，引力做正功，分子势能减小，则在r0处分子

势能最小；继续减小距离，分子间表现为斥力，分子力做负功，分子势

能增大，C正确.

【变式训练3】[易错题]设甲分子在坐标原点O处不动，乙分子位

于r轴上，甲、乙两分子间作用力与分子间距离关系如图中曲线所示，

F＞0表现为斥力，F＜0表现为引力.a、b、c为r轴上三个特定的位置，

现把乙分子从a处由静止释放(设无穷远处分子势能为零)，则()

A.乙分子从a到c，分子力先减小后增大

B.乙分子运动到c点时，动能最大

C.乙分子从a到c，分子力先做正功后做负功

D.乙分子运动到c点时，分子力和分子势能都是零

【解析】B由题图可知，乙分子从a到c，分子力先增大后减小，

A错误；从a到c，分子间作用力为引力，引力做正功，动能一直增加，

当乙分子运动到c点左侧时，分子力为斥力，斥力做负功，所以乙分子

运动到c点时，动能最大，B正确；乙分子从a到c，分子力一直做正

功，C错误；乙分子运动到c点时，分子力为零，但由于分子力一直做

正功，所以分子势能应小于零，D错误.

【易错点】当分子间距离等于临界距离r0时(对应图中c点)，分子

力为0，分子势能最小，势能的零点不是在r0处.

温度与内能

【例4】(多选)下列关于温度及内能的说法正确的是()

A.温度是分子平均动能的标志，所以两个动能不同的分子相比，动

能大的分子温度高

B.两个不同的物体，只要温度和体积相同，内能就相同

C.质量和温度相同的冰和水，内能不同

D.温度高的物体不一定比温度低的物体内能大

【解析】CD温度是大量分子热运动的宏观体现，单个分子不能

比较温度高低，A错误；物体的内能由温度、体积、物质的量及物态共

同决定，B错误、C正确；质量不确定，只知道温度的关系，不能确定

内能的大小，D正确.

【变式训练4】比较45℃的热水和100℃的水蒸气，下列说法正

确的是()

A.热水分子的平均动能比水蒸气的大

B.热水的内能比相同质量的水蒸气的小

C.热水分子的速率都比水蒸气的小

D.热水分子的热运动比水蒸气的剧烈

【解析】B温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均

动能增大，故热水分子的平均动能比水蒸气的小，A错误；内能与物质

的量、温度、体积有关，相同质量的热水和水蒸气，热水变成水蒸气，

温度升高，分子总动能增加，体积增大，分子间平均距离变大，分子总

势能增大，故热水的内能比相同质量的水蒸气的小，B正确；温度越高，

分子热运动的平均速率越大，45℃的热水中的分子平均速率比100℃的

水蒸气中的分子平均速率小，由于分子运动是无规则的，并不是每个分

子的速率都小，C错误；温度越高，分子热运动越剧烈，D错误.

1.关于分子力，下列说法正确的是()

A.碎玻璃不能拼合在一起，说明玻璃分子间斥力在起作用

B.用打气筒给自行车打气需用力向下压活塞，说明气体分子间有斥

力

C.固体很难被压缩，说明分子间有斥力

D.水和酒精混合后的总体积小于原来二者的体积之和，说明分子间

存在引力

【解析】C分子间作用力发生作用的距离很小，打碎的碎片间的

距离远大于分子力作用距离，分子引力与斥力基本趋于0，碎玻璃不能

拼合在一起，不能说明玻璃分子间斥力在起作用，A错误；用打气筒给

自行车打气需用力向下压活塞，是由于需要克服打气筒内外的压力差，

不能说明气体分子间有斥力，B错误；固体很难被压缩，说明分子间有

斥力，C正确；水和酒精混合后的总体积小于原来二者的体积之和，说

明分子间存在空隙，D错误.

2.关于分子动理论的规律，下列说法正确的是()

A.在显微镜下可以观察到水中花粉小颗粒的布朗运动，这说明水分

子在做无规则运动

B.一滴红墨水滴入清水中不搅动，经过一段时间后水变成红色，这

是重力引起的对流现象

C.在一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，这

说明温度越高布朗运动越剧烈

D.悬浮在液体中的固体颗粒越大，某时刻与它相撞的液体分子数越

多，布朗运动就越明显

【解析】A显微镜下可以观察到水中花粉小颗粒的运动，是小颗

粒受到液体分子频繁碰撞而做布朗运动，这说明水分子在做无规则运动，

A正确；一滴红墨水滴入清水中不搅动，经过一段时间后水变成红色，

属于扩散现象，B错误；一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡

椒粉在翻滚，是水的对流引起的，不是布朗运动，C错误；悬浮在液体

中的固体颗粒越小，某时刻各个方向与它相撞的液体分子数越不平衡，

布朗运动越明显，D错误.

3.钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的

密度为ρ(单位为kg/m3)，摩尔质量为M(单位为g/mol)，阿伏加德罗常数

为NA.已知1克拉＝0.2克，则()

0.2aNA

A.a克拉钻石所含有的分子数为

M

aNA

B.a克拉钻石所含有的分子数为

M

36M×10-3

C.每个钻石分子半径的表达式为(单位为m)

NAρπ

6M

D.每个钻石分子直径的表达式为(单位为m)

NAρπ

0.2a

【解析】Aa克拉钻石物质的量(摩尔数)为n＝，所含分子数

M

-3

0.2aNAM×10

为N＝nNA＝，A正确、B错误；钻石的摩尔体积V＝(单

Mρ

×-3

3VM10

位为m/mol)，每个钻石分子的体积为V0＝＝，设钻石分子直

NANAρ

3×-3

4d36M10

径为d，则V0＝π()，联立解得d＝(单位为m)，C、D错

32NAρπ

误.

4.如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子从x3处静止释放后

仅在分子间相互作用力下沿x轴运动，两分子间的分子势能Ep与两分子

间距离的变化关系如图中曲线所示，图中分子势能最小值－E0，若两分

子所具有的总能量为0，则下列说法中正确的是()

A.乙分子在x2时，加速度最大

B.乙分子在x1时，其动能最大

C.乙分子在x2时，动能等于E0

D.甲、乙分子的最小距离一定大于x1

【解析】C乙分子在x2时，分子势能最小，分子间距离为平衡

距离，分子力为零，故加速度为零，此时速度最大，动能最大，由于从

x3处静止释放后仅在分子间相互作用力下沿x轴运动，故分子势能和动

能之和不变，则此时的动能等于E0，C正确，A、B错误；当乙分子运

动到x1时，其分子势能为零，其分子动能也为零，此时两分子的距离最

小，而后向分子间距变大的方向运动，因此甲、乙分子的最小距离一定

等于x1，D错误.

5.(多选)下列说法正确的是()

甲乙丙

A.图甲为氧气分子在不同温度下的速率分布图像，由图可知状态③

时的温度比状态①、②时的温度都高

B.图乙为分子间作用力F和分子势能Ep随分子间距离r变化的关系

图线，其中①表示分子力，②表示分子势能

C.由气体的摩尔体积、摩尔质量和阿伏加德罗常数可以估算出气体

分子的体积和分子的质量

D.图丙是布朗运动实验得到的观测记录，图中是按相等时间间隔依

次记录的某个分子位置的连线

【解析】AB分子速率的分布呈现“中间多，两头少”的规律，

温度越高分子热运动越剧烈，速率大的分子占比增大，由题图甲图线可

知状态③的温度比状态①、②的温度都高，A正确；由分子力随分子间

距的变化关系可知，当分子间距离等于r0时，引力与斥力大小相等，合

力为零，而此时分子间的分子势能最小，所以题图乙图线①为分子力与

分子间距离的关系，图线②为分子势能与分子间距离的关系，B正确；

由气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数可以估算出气体分子所占空间体

积，而不是分子的体积，C错误；题图丙的观测记录，是按相等时间间

隔依次记录的某颗粒位置的连线，而不是分子位置的连线，D错误.

6.(多选)如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子沿x轴运动，

两分子间的分子势能Ep与两分子间距离x的关系如图所示.图中分子势

能的最小值为－E0，若两分子所具有的总能量为零，则下列说法正确的

是()

A.乙分子在P点(x＝x2)时，加速度最大

B.乙分子在P点(x＝x2)时，动能为E0

C.乙分子在Q点(x＝x1)时，处于平衡状态

D.乙分子的运动范围为x≥x1

【解析】BD乙分子在P点(x＝x2)时，分子势能最小，可知该点

分子力为零，加速度为零，即加速度最小，A错误；乙分子在P点时分

子势能为－E0，两分子所具有的总能量为零，则其动能为E0，B正确；

乙分子在P点时，分子势能最小，分子力为零，处于平衡状态，C错误；

当x<x1时分子势能为正，总能量为零，动能应为负，是不可能的，因此

分子的运动范围为x≥x1，D正确.

7.轿车中的安全气囊能有效保障驾乘人员的安全.轿车在发生一定

强度的碰撞时，叠氮化钠(亦称“三氮化钠”，化学式NaN3)受撞击完全

分解产生钠和氮气而充入气囊.若充入氮气后安全气囊的容积V＝56L，

气囊中氮气的密度ρ＝1.25kg/m3，已知氮气的摩尔质量M＝28g/mol，

23-1

阿伏加德罗常数NA＝6×10mol，请估算：(结果保留一位有效数字)

(1)一个氮气分子的质量m；

(2)气囊中氮气分子的总个数N；

(3)气囊中氮气分子间的平均距离r.

M

【解析】(1)一个氮气分子的质量m＝，

NA

解得m≈5×10-26kg.

(2)设气囊内氮气的物质的量为n，则有

ρV

n＝，

M

N＝nNA，

解得N≈2×1024(个).

(3)气体分子间距较大，可以认为每个分子占据一个边长为r的立方

体，则有

V

r3＝，

N

解得r≈3×10-9m.

8.燃烧一支烟产生的烟气中含有一氧化碳和二氧化碳，假设最终进

入空气中的一氧化碳约为84mg.一个人在一个空间约为30m3的房间内，

吸了一支烟，烟气在房间中均匀分布，试估算：(一氧化碳的摩尔质量为

23-1

28g/mol，阿伏加德罗常数NA≈6.0×10mol，人正常呼吸一次吸入气

体的体积约为300cm3)

(1)房间空气中一氧化碳分子的平均距离(结果可用根号表示)；

(2)一个不吸烟者进入此房间，呼吸一次吸入的一氧化碳分子数(结

果保留两位有效数字).

【解析】(1)吸一支烟进入空气中的一氧化碳的物质的量

m84×10-3

n＝＝mol＝3×10-3mol，

M28

一氧化碳分子个数

21

N＝nNA＝1.8×10个，

每个一氧化碳分子所占空间的体积

303

V0＝m，

1.8×1021

分子间的平均距离

3

350-21-7

d＝V0＝×10m≈2.6×10m.

3

(2)不吸烟者进入此房间呼吸一次吸入的一氧化碳分子数为

300×10-6m3

N＝×1.8×1021＝1.8×1016个.

30m3

第2讲固体、液体和气体

一、固体

1.分类

固体分为__晶体__和__非晶体__两类.晶体又分为__单晶体__和__

多晶体__.

2.晶体和非晶体的比较

晶体

项目

单晶体多晶体非晶体

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

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.

二、液体

1.表面张力的作用效果

液体的表面张力使液面具有__收缩__的趋势，使液体表面积趋于__

最小__，而在体积相同的条件下，球形表面积__最小__.

2.表面张力的方向

表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线__垂直__.

3.表面张力的形成原因

表面层中分子间距离比液体内部分子间距离__大__，分子间作用力

表现为__引力__.

三、气体

1.气体分子运动的特点

(1)气体分子之间的相互作用力十分__微弱__，气体分子可以自由地

运动，可以充满它所能达到的__空间__.

(2)气体分子运动时频繁地发生碰撞，气体分子向各个方向运动的机

会__相等__.

2.气体压强

(1)产生的原因

由于大量气体分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、

持续的压力，作用在器壁__单位面积__上的压力叫作气体的压强.

(2)决定因素

①宏观上：决定于气体的__温度__和__体积__.

②微观上：决定于分子的__平均动能__和分子的密集程度.

3.理想气体

(1)宏观上讲，理想气体是指在任何温度、任何压强下都遵从__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.

(2)微观上讲，理想气体的分子间除__碰撞__外无其他作用力，所以

理想气体无__分子势能__.

4.气体实验定律

定律玻意耳定律查理定律盖－吕萨克定律

一定质量的某种气一定质量的某种气一定质量的某种气

体，在温度不变的情体，在体积不变的情体，在压强不变的情

内容

况下，压强与体积成况下，压强与__热力况下，体积与__热力

__反比__学温度__成正比学温度__成正比

p1p2V1V2

＝____或＝____或

T1T2T1T2

表达式p1V1＝__p2V2__

p1T1V1T1

＝____＝____

p2T2V2T2

图像

5.理想气体的状态方程

p1V1p2V2pV

一定质量的理想气体的状态方程：＝或＝C.

T1T2T

考点一固体和液体的性质

1.晶体和非晶体的理解

(1)凡是具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体.

(2)凡是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体.

(3)单晶体具有各向异性，但不是在各种物理性质上都表现出各向异

性.

(4)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化.

2.液体表面张力的理解

表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子

形成原因

间的相互作用力表现为引力

表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面

表面特性

好像一层绷紧的弹性薄膜

表面张力

和液面相切，垂直于液面上的各条分界线

的方向

表面张力表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最

的效果小，而在体积相同的条件下，球形的表面积最小

典型现象球形液滴、肥皂泡、毛细现象、浸润和不浸润

晶体与非晶体

【例1】对下列几种固体物质的认识正确的有()

A.食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体

B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆

形，说明蜂蜡是晶体

C.天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不

规则

D.石墨和金刚石的物理性质不同，是由于石墨是非晶体，金刚石是

晶体

【解析】A食盐熔化过程中，温度保持不变，即熔点一定，说明

食盐是晶体，A正确；烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔

化的蜂蜡呈椭圆形，只能说明云母片是晶体，B错误；天然石英表现为

各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列规则，C错误；石墨和金

刚石组成它们的化学元素是相同的，都是碳原子，它们的物理性质不同，

是由于碳原子排列结构不同造成的，D错误.

【变式训练1】[易错题]固体甲和乙在一定压强下的熔化曲线如图，

纵轴表示温度，横轴表示时间，下列说法正确的是()

A.固体甲一定是晶体，固体乙不一定是非晶体

B.甲一定有确定的几何外形，乙一定没有确定的几何外形

C.在热传导方面甲一定表现出各向异性，乙一定表现出各向同性

D.甲和乙的化学成分可能相同

【解析】D固体甲在熔化的过程中温度保持不变，因此一定是晶

体；而固体乙在整个升温的过程中，没有固定的熔点，因此一定是非晶

体，A错误；如果固体甲是多晶体，也没有确定的几何外形，B错误；

如果甲是多晶体，则不表现为各向异性，C错误；同种化学成分，有时

可以形成晶体，有时也可以形成非晶体，D正确.

【易错点】对知识概念的理解要到位：晶体和非晶体的主要区别

是有无固定的熔点，单晶体有天然的规则的几何外形，多晶体和非晶体

则没有.

液体的性质

【例2】(传统文化)唐诗《观荷叶露珠》中“靠微晓露成珠颗”中

的荷叶和露水表现为__________(填“不浸润”或“浸润”)，小草、树

叶上的小露珠常呈球形，主要是____________________的作用.晶体在熔

化过程中吸收的热量全部用来破坏空间点阵，分子势能__________(填

“增加”“减少”或“保持不变”)，分子平均动能__________(“增

加”“减少”或“保持不变”)，所以晶体有固定的熔点.

【答案】不浸润液体表面张力增加保持不变

【解析】诗中的荷叶和露水表现为不浸润.由于液体表面张力的作

用使露珠的表面积最小，而体积相同的情况下球的表面积最小，所以露

珠呈球形.晶体熔化过程中，吸收的热量全部用来破坏空间点阵，增加分

子势能，晶体熔化过程中温度保持不变，则分子平均动能保持不变.

【变式训练2】关于以下几幅图中现象的分析，下列说法正确的是

()

甲乙丙丁

A.甲图中水黾停在水面而不沉，是浮力作用的结果

B.乙图中将棉线圈中肥皂膜刺破后，扩成一个圆孔，是表面张力作

用的结果

C.丙图液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向同性的特点制成

的

D.丁图中的酱油与左边材料不浸润，与右边材料浸润

【解析】B因为液体表面张力的存在，水黾才能在水面上行走自

如，A错误；将棉线圈中肥皂膜刺破后，扩成一个圆孔，是表面张力作

用的结果，B正确；液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向异性的特

点制成的，C错误；从题图丁中可以看出酱油与左边材料浸润，与右边

材料不浸润(不浸润液滴会因为表面张力呈球形)，D错误.

考点二气体压强的产生和计算

1.理解气体压强的三个角度

产生原因气体分子对容器壁频繁地碰撞产生的

宏观上决定于气体的温度和体积

决定因素

微观上取决于分子的平均动能和分子的密集程度

a＝0力的平衡条件

计算方法

a≠0牛顿第二定律

2.平衡状态下气体压强的求法

选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或

力平衡法

活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强

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

等压面法

处总压强p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强

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

液片法况，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

3.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.

【例3】若已知大气压强为p0，液体密度均为ρ，重力加速度为g，

图甲、乙中汽缸横截面积为S，不计摩擦力，下列图中各装置均处于静

止状态，求各装置中被封闭气体的压强.

甲乙丙

丁戊己

【解析】题图甲：选汽缸为研究对象，受力分析如图甲所示，

由平衡条件知p0S＝p甲S＋Mg，得

Mg

p甲＝p0－.

S

题图乙：选活塞为研究对象，受力分析如图乙所示.

甲乙

由平衡条件，有

p乙S下sinα＝p0S上＋FN＋mg，

FN＝Mg，S下sinα＝S上，

S下为活塞下表面面积，S上为活塞上表面面积，即S上＝S，由以上

得

(M＋m)g

p乙＝p0＋.

S

题图丙：以B液面为研究对象，由平衡条件有

p丙S＋ρghS＝p0S，

所以p丙＝p0－ρgh.

题图丁：以A液面为研究对象，由平衡条件有

p丁S＝p0S＋ρgh1S，

所以p丁＝p0＋ρgh1.

题图戊：以B液面为研究对象，由平衡条件有

p戊S＋ρghsin60°·S＝p0S，

3

所以p戊＝p0－ρgh.

2

题图己：从开口端开始计算，右端大气压强为p0，同种液体同一水

平面上的压强相同，所以b气柱的压强为

pb＝p0＋ρg(h2－h1)，

故a气柱的压强为

pa＝pb－ρgh3＝p0＋ρg(h2－h1－h3).

【变式训练3】如图所示，一下端封闭、上端开口的粗细均匀的玻

璃管竖直静置，长度l＝16cm的水银柱封闭了一段空气(视为理想气体)

柱.外界大气压强恒为p0＝76cmHg，环境温度保持不变，重力加速度

大小g取10m/s2.

(1)求玻璃管竖直静置时管内空气的压强p1；

(2)若使玻璃管向上做加速度大小a＝5m/s2的匀加速直线运动，求

稳定后管内空气柱的压强p2.

【解析】(1)设水银柱的质量为m，横截面积为S，对水银柱，根

据物体的平衡条件有

p1S＝mg＋p0S，

又m＝ρlS，

p0＝ρgh0，

解得p1＝92cmHg.

(2)设此时管内空气的压强为p2，对水银柱，根据牛顿第二定律有

p2S－p0S－mg＝ma，

解得p2＝100cmHg.

考点三理想气体实验定律与状态方程的应用

1.理想气体状态方程与气体实验定律的关系

温度不变：p1V1＝p2V2（玻意耳定律）

体积不变：p1＝p2（查理定律）

p1V1p2V2

＝T1T2

T1T2

压强不变：V1＝V2（盖－吕萨克定律）

T1T2

2.几个重要的推论

p1

(1)查理定律的推论：Δp＝ΔT.

T1

V1

(2)盖－吕萨克定律的推论：ΔV＝ΔT.

T1

p0V0p1V1p2V2

(3)理想气体状态方程的推论：＝＋＋…

T0T1T2

3.利用气体实验定律及气体状态方程解决问题的基本思路

“汽缸”类问题

【例4】(2024·广东卷)差压阀可控制气体进行单向流动，广泛应用

于减震系统.如图所示，A、B两个导热良好的汽缸通过差压阀连接，A

内轻质活塞的上方与大气连通，B内气体体积不变.当A内气体压强减去

B内气体压强大于Δp时差压阀打开，A内气体缓慢进入B中；当该差值

小于或等于Δp时差压阀关闭.当环境温度T1＝300K时，A内气体体积

-23

VA1＝4.0×10m，B内气体压强pB1等于大气压强p0，已知活塞的横截

25

面积S＝0.10m，Δp＝0.11p0，p0＝1.0×10Pa，重力加速度大小g取

10m/s2，A、B内的气体可视为理想气体，忽略活塞与汽缸间的摩擦，

差压阀与连接管内的气体体积不计.当环境温度降到T2＝270K时：

(1)求B内气体压强pB2；

(2)求A内气体体积VA2；

(3)在活塞上缓慢倒入铁砂，若B内气体压强回到p0并保持不变，

求已倒入铁砂的质量m.

【解析】(1)(2)假设温度降低到T2时，差压阀没有打开，A、B两

个汽缸导热良好，B内气体做等容变化，

初态：pB1＝p0，T1＝300K，

末态：T2＝270K

根据pB1＝pB2，

T1T2

4

代入数据可得pB2＝9×10Pa.

A内气体做等压变化，压强保持不变，

-23

初态：VA1＝4.0×10m，T1＝300K，

末态：T2＝270K，

根据VA1＝VA2，

T1T2

-23

代入数据可得VA2＝3.6×10m，

由于p0－pB2<Δp，

4

假设成立，即pB2＝9×10Pa.

(3)恰好稳定时，A内气体压强为

mg

pA′＝p0＋，

S

B内气体压强pB′＝p0，

此时差压阀恰好关闭，所以有

pA′－pB′＝Δp

代入数据得m＝1.1×102kg.

【变式训练4】(2023·湖北卷)如图所示，竖直放置在水平桌面上的

左右两汽缸粗细均匀，内壁光滑，横截面积分别为S、2S，由体积可忽

略的细管在底部连通.两汽缸中各有一轻质活塞将一定质量的理想气体

封闭，左侧汽缸底部与活塞用轻质细弹簧相连.初始时，两汽缸内封闭气

柱的高度均为H，弹簧长度恰好为原长.现往右侧活塞上表面缓慢添加一

1