选择性必修三第二章 气体、固体和液体单元复习课件（26张PPT）

(共26张PPT)
2.6气体、固体和液体单元复习
一、知识梳理与整合
1、温度和温标
T＝t ＋ 273.15 K
热力学系统
状态参量
热平衡
体积V
压强P
温度T
温度相同
一、知识梳理与整合
2、气体的等温变化
玻意耳定律
一、知识梳理与整合
3、气体的等压变化和等容变化
盖-吕萨克定律
查理定律
热力学温度的0 K，也称绝对零度
一、知识梳理与整合
4、固体
晶体有规则外形
晶体导热性各向异性
晶体导光性各向异性
晶体
微观结构
一、知识梳理与整合
5、液体
附着层
表面层
液晶
二、教材图片导练
图片 命题内容
【例题1】实际应用中，常用到一种双金属温度计，它是利用铜片与铁片铆合在一起的双金属片的弯曲程度随温度变化的原理制成的，如图所示。已知铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数，图甲中双金属片被加热时，其弯曲程度会增大，则下列各种相关叙述正确的有（ ）
A.该温度计的测温物质是铜、铁两种热膨胀系数不同的金属
B.该温度计是利用测温物质热胀冷缩的性质来工作的
C.由图甲可知，双金属片的下方一定是铜
D.由图乙可知，其双金属片的内层一定为铜，外层一定为铁
ABC
简析：
这种温度计是根据铜片和铁片的弯曲程度同时随温度变化而来测量温度的，所以，测温物质是铜、铁两种热膨胀系数不同的金，AB项正确；铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数，图甲中双金属片被加热时，其弯曲程度会增大，说明下方材料的热膨胀系数大，C项正确；乙图中温度计示数是顺时针方向增大，说明当温度升高时温度计指针顺时针方向转动，则其双金属片的弯曲程度在增大，可推断金属片的内层一定为铁，外层一定为铜，D项错误。
图片 命题内容
【例题2】某实验小组利用DIS验证一定质量理想气体的某一实验定律，实验装置图见上图。主要实验过程如下： a.将压强传感器接入数据采集器； b.取出注射器，将注射器的活塞置于20ml处（初始值可任意选值），并通过软管与压强传感器的测口紧密连接； c.打开“计算表格”，增加变量“V ”表示注射器的体积，拉动注射器的活塞至4ml处，手动输入V值； d.点击记录压强值，缓慢推动活塞改变并输入V的值，记录不同的V值对应的压强数据； f.启动“绘图”功能，分别作出“p-V ”图像和“p-1/V ”图像。 (1)该装置可用于验证_____________定律。（填写气体实验定律名称） (2)利用DIS已经能比较精确的得到相关的数据，但还是存在一些误差， 本实验造成误差主要来源于_____________________________________________， 为了减少误差，可以采取的措施是_____________________________________________________。 ⑴该装置研究的是温度不变时，压强与体积的关系，故是验证玻意耳定律。
⑵在验证压强与体积关系时，主要误差来源于压强变化的影响，故主要是针管气密性带来的系统误差，为减小误差可以用润滑油涂活塞，防止气体飞出或进入。
简析：
二、教材图片导练
玻意耳
针筒气密性带来的系统误差
用润滑油涂活塞，防止气体飞出或进入
图片 命题内容
【例题3】一定质量的气体等容变化时，其P－t图像如图所示，若保持气体的质量不变，而增大气体的体积，再让气体等容变化，则其等容线与原来的相比（　　）
A.等容线与t轴交点的位置不变
B.等容线与P轴交点的位置不变
C.等容线与P轴之间的夹角变小
D.等容线与P轴之间的夹角变大
， 简析：
P－t图上所有等容性的延长线与t轴的交点坐标都是－273.150C，A项正确；温度一定时，分子的平均动能一定，当气体的体积增大时，分子的数密度减小，单位时间内撞击到单位器壁的分子数减少，气体压强减小，等容线与P轴交点的位置在B点的下方，B项错误；由A、B两项可知，等容线与P轴之间的夹角变大，D项正确。
AD
二、教材图片导练
图片 命题内容
【例题4】观察对比图中金刚石、石墨、石墨烯的微观结构，判断下列几种说法的正误，并说明原因。
（1）它们的物理性质有很大的差异。（ ）
（2）金刚石是单晶体，石墨烯是多晶体。（ ）
（3）它们是同一物质，只是内部微粒的排列不同。（ ）
简析：
（1）它们是同素异形体，由于结构不同，彼此间物理性质有差异，故正确；
（2）由金刚石和石墨烯的排列规则知它们都是单晶体，故错误；
（3）金刚石、石墨、石墨烯它们是同素异形体，即由相同元素组成，不同形态的单质，它们是同一物质，只是内部微粒的排列不同，故正确。
二、教材图片导练
错误
正确
正确
四、知识·方法·策略
一、固体的性质
晶体和非晶体：
(1)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.
(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)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化.
【例题】(多选)下列说法正确的是(　　)
A.将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体
B.固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质
C.由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体
D.在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体
E.在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变
晶体有固定的熔点，并不会因为颗粒的大小而改变，即使敲碎为小颗粒，仍旧是晶体，选项A错误；固体分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上光学性质不同，表现为晶体具有各向异性，选项B正确；同种元素构成的可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶体，如金刚石和石墨，选项C正确；晶体的分子排列结构如果遭到破坏就可能形成非晶体，反之亦然，选项D正确；熔化过程中，晶体要吸热，温度不变，但是内能增大，选项E错误。
BCD
解析：
四、知识·方法·策略
四、知识·方法·策略
二、液体的性质
形成原因
表面特性
表面张力 的方向
表面张力 的效果
液体表面张力：
表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子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，使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜
和液面相切，垂直于液面上的各条分界线
表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球形的表面积最小
【例题】(多选)下列说法正确的是（ ）
A.把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，这是由于水表面存在表面张力的缘故
B.水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能。这是因为油脂使水的表面张力增大的缘故
C.在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果
D.在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关
表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜，所以针可以浮在水面，A项正确；水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，这是不浸润的结果，而干净的玻璃板上不能形成水珠，这是浸润的结果，B 项错误；在围绕地球飞行的宇宙飞船中，水处于完全失重状态，在表面张力作用下，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果，C项正确；在毛细现象中，毛细管中的液面是升高还是降低，取决于附着层内液体分子间的作用力与固体对液体分子作用力之间的关系，与液体的种类和毛细管的材质有关，D项正确。
ACD
解析：
四、知识·方法·策略
三、气体压强的计算
四、知识·方法·策略
(1)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.
1、求解压强问题常见的 4 种方法
(2)力平衡法：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(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强.
(3)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
(4)牛顿第二定律法：选取与气体接触的液体(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.
三、气体压强的计算
四、知识·方法·策略
2、气体压强计算的两类模型
(1)活塞模型
图中活塞的质量为 m，活塞横截面积为 S，外界大气压强为p0。若活塞处于平衡状态，所以p0S＋mg＝pS.
常见的封闭气体的两种方式
则活塞内气体的压强为：
甲图：
乙图：
三、气体压强的计算
四、知识·方法·策略
2、气体压强计算的两类模型
(2)连通器模型
U 形管竖直放置，根据帕斯卡定律可知，同一液体中的相同高度处压强一定相等，所以气体 B 和 A 的压强关系可由图中虚线所示的等高线联系起来。
pB＋ρgh2＝pA
pA＝p0＋ρgh1
所以气体 B 的压强为 pB＝p0＋ρg(h1－h2).
其实该类问题与“活塞模型”并没有什么本质的区别.熟练后以上压强的关系式均可直接写出，不一定都要从受力分析入手.
【例题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，则被封闭气体的压强 p甲＝________，p乙＝________，p丙＝________，p 丁＝________。
解析：
四、知识·方法·策略
(1)在图甲中，以高为 h 的液柱为研究对象，由二力平衡知
P气S＝－ρghS＋P0S
所以 P气＝P0－ρgh
(2)在图乙中，以B液面为研究对象，由平衡方程F上＝F下有
PAS＋PhS＝p0S
所以p气＝pA＝p0－ρgh
(3)在图丙中，仍以B液面为研究对象，有
P气S＝(P0＋ρgh1)S 所以P气＝P0＋ρgh1
(4)在图丁中，以液面A为研究对象，由二力平衡得
P0－ρgh
p0－ρgh
PA＋ρghsin 60°＝PB＝P0 所以P气＝PA＝P0－ ρgh
p0－ ρgh
P0＋ρgh1
【例题2】汽缸的横截面积为S，质量为m的梯形活塞上面是水平的，下面与右侧竖直方向的夹角为α，如图所示，当活塞上放质量为M的重物时处于静止状态。设外部大气压强为P0，若活塞与缸壁之间无摩擦。重力加速度为g，求汽缸中气体的压强。
四、知识·方法·策略
对活塞进行受力分析，如图所示 （注意气体对活塞的压力与接触面垂直）
解析：
四、知识·方法·策略
1、三个气体实验定律
玻意耳定律
查理定律
盖-吕萨克定律
压强不太大(相对大气压)，温度不太低(相对室温)
这些定律的适用范围：
p1V1=p2V2
四、气体实验定律和理想气体
四、气体实验定律和理想气体
四、知识·方法·策略
忽略气体分子大小
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，把实际气体当成理想气体来处理，误差很小。
2、理想气体
微观
忽略分子间相互作用力
忽略气体分子与器壁的动能损失
宏观：
任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。
没有分子势能
气体内能只与温度有关，与体积无关。
3、理想气体状态方程
四、知识·方法·策略
四、气体实验定律和理想气体
4、两个重要的推论
5、利用气体实验定律解决问题的基本思路：
【例题1】如p－V图所示，1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T1、T2、T3，用N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数，则N1______N2，T1______T3，N2________N3。(填“大于”“小于”或“等于”) 。
解析：
四、知识·方法·策略
题型一、气体状态变化图像
由于T1＞T2，状态1时气体分子热运动的平均动能大，热运动的平均速率大，分子数密度相等，故单位面积的平均碰撞次数多，即N1＞N2；对于状态2、3，由于T3＞T2，故状态3分子热运动的平均动能大，热运动的平均速率大，而且p2′＝p3′，因此状态2单位面积的平均碰撞次数多，即N2＞N3。
根据理想气体状态方程
可知T1＞T2，T2＜T3，T1＝T3
大于
大于
等于
【例题2】如图所示是一定质量的理想气体的压强和摄氏温度的关系图像，气体由状态a变化到状态b的过程中，气体的体积(　　)
A.一直增大 B.一直减小 C.保持不变 D.先变大后变小
解析：
四、知识·方法·策略
题型一、气体状态变化图像
B
四、知识·方法·策略
题型二、单独气体问题
【例题】如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0 cm的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0 cm。若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同。已知大气压强为76 cmHg，环境温度为296 K。(1)求细管的长度；(2)若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止，求此时密封气体的温度。
(1)设细管的长度为L，横截面的面积为S，水银柱高度为h；初始时，设水银柱上表面到管口的距离为h1，被密封气体的体积为V，压强为p；细管倒置时，气体体积为V1，压强为p1。由玻意耳定律有pV＝p1V1①
由力的平衡条件有p＝p0＋ρgh② p1＝p0－ρgh③
式中，ρ、g分别为水银的密度和重力加速度的大小，p0为大气压强。由题意有
V＝S(L－h1－h)④ V1＝S(L－h)⑤
由①②③④⑤式和题给条件得 L＝41 cm⑥
解析：
(2)设气体被加热前后的温度分别为T0和T，由盖 吕萨克定律有 ⑦
由④⑤⑥⑦式和题给数据得 T＝312 K
【例题】如图，一容器由横截面积分别为2S和S的两个汽缸连通而成，容器平放在水平地面上，汽缸内壁光滑。整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气。平衡时，氮气的压强和体积分别为p0和V0，氢气的体积为2V0，空气的压强为p。现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求：
(1)抽气前氢气的压强；(2)抽气后氢气的压强和体积。
四、知识·方法·策略
题型三、关联气体问题
解析：
(1)设抽气前氢气的压强为p10，根据力的平衡条件得
(p10－p)·2S＝(p0－p)·S① 得p10＝(p0＋p)/2②
(2)设抽气后氢气的压强和体积分别为p1和V1，氮气的压强和体积分别为p2和V2。根据力的平衡条件有p2·S＝p1·2S③
由玻意耳定律得p1V1＝p10·2V0④ p2V2＝p0V0⑤
由于两活塞用刚性杆连接，故 V1－2V0＝2(V0－V2)⑥
联立②③④⑤⑥式解得