2015版高中物理人教版选修3-3讲义：9.5 《固体、液体和物态变化》整合与评价
文档属性
| 名称 | 2015版高中物理人教版选修3-3讲义：9.5 《固体、液体和物态变化》整合与评价 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 155.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2015-05-19 20:47:54 | ||
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文档简介
课时9.5 《固体、液体和物态变化》整合与评价
1.梳理本章知识,深化对基本物理现象的认识和有关知识的理解。
2.运用对比、记忆的方法,加强对知识的识记,能够运用微观结构理论解释宏观现象。
3.通过针对性的练习掌握知识的应用。
重点难点:复习本章的重要知识。运用学过的知识和方法解释、分析有关物理现象和问题;让学生建立结构决定性质的思维方法。
教学建议:本节是一节整合课,要通过对本章 ( http: / / www.21cnjy.com )内容的梳理,让学生清楚地认识本章内容的学习方法和要求,加强知识对比,加强知识记忆,更重要的是把宏观现象和物质的微观结构联系起来,能从微观上了解物质的性质。
主题1:固体
问题:(1)简述多晶体的微观结构及性质。
(2)晶体是否都具有各向异性
(3)晶体与非晶体有何区别 液晶有哪些特性和应用
解答:(1)多晶体是由很多杂乱无章的小晶粒 ( http: / / www.21cnjy.com )排列而成的。每个晶粒都是一个小单晶体,具有各向异性的物理性质和规则的几何外形。因为晶粒在多晶体里杂乱无章地排列着,所以多晶体没有规则的几何外形,也不显示各向异性。多晶体在不同方向的物理性质是相同的,即各向同性,但多晶体与非晶体的明显区别在于是否有确定的熔点。
(2)单晶体具有各向异性,并不是说每一种单 ( http: / / www.21cnjy.com )晶体都能够在各种物理性质上表现出各向异性,某种单晶体可能只有某种或几种物理性质表现出各向异性,例如,云母、石膏晶体在导热性上表现出显著的各向异性——沿不同方向传热的快慢不同;方铅矿晶体在导电性上表现出显著的各向异性——沿不同方向的电阻率不同;立方形的铜晶体在弹性上表现出显著的各向异性——沿不同方向的弹性不同;方解石晶体在光的折射上表现出各向异性——沿不同方向的折射率不同。只有单晶体才会有各向异性的物理性质,多晶体与非晶体一样,物理性质表现为各向同性。
(3)①晶体、非晶体分子结构不同,表现出的物理性质不同,如外形、熔点等。其中单晶体表现出各向异性,多晶体和非晶体表现出各向同性。
②液晶既可以流动,又表现出单晶体的分子排列特点,在光学、电学等物理性质上表现出各向异性,液晶显示技术有很大的应用。
知识链接:组成单晶体的物质微粒有规则地在空间排列,各微粒之间存在很强的相互作用力。
主题2:液体
问题:(1)举例说明如何正确理解浸润和不浸润现象。
(2)毛细现象产生的根本原因是什么
(3)什么是液体的表面张力 产生表面张力的原因是什么 表面张力的特点和影响因素有哪些
解答:(1)当水与玻璃板接 ( http: / / www.21cnjy.com )触时,接触处形成一个附着层,附着层中的水分子受到玻璃分子的吸引比水内部水分子的吸引强,结果附着层中的水分子比内部更密,这时在附着层就出现了水分子相互排斥的现象,使和玻璃接触的水面有扩展的趋势,因而形成浸润现象。当水和石蜡接触时,在接触处形成一个附着层,附着层中的水分子受到石蜡分子的吸引比水内部水分子的吸引弱,结果附着层中的水分子比内部稀疏,这时在附着层就出现了和表面张力相似的收缩力,使和石蜡接触的水面有缩小的趋势,因而形成不浸润现象。
( http: / / www.21cnjy.com )
(2)当毛细管插入浸润液体中时,附着层 ( http: / / www.21cnjy.com )里的排斥力使附着层沿管壁上升,如图所示,这部分液体上升引起液面弯曲,呈凹形液面,使液体表面变大,与此同时由于表面层的表面张力的收缩作用,管内液体也随之上升,直到表面张力向上的拉伸作用与管内升高的液体的重力相等时即达到平衡,液体停止上升,稳定在一定的高度。利用类似的分析,也可以解释不浸润液体在毛细管里下降的现象。
(3)液体表面具有收缩的趋势,这是 ( http: / / www.21cnjy.com )因为在液体内部分子引力和斥力可认为相等,而在表面层里分子间距较大(分子间距离大于r0)、分子比较稀疏,分子间的相互作用力表现为引力的缘故。故液体表面各部分间相互吸引的力叫作表面张力。
表面张力使液体自动收缩,液体表面有 ( http: / / www.21cnjy.com )收缩到最小的趋势,表面张力的方向和液面相切;表面张力的大小除了跟边界线的长度有关外,还跟液体的种类、温度有关。
知识链接:液体分子只在很小的区域内有规则地排列,这种区域是暂时形成的,边界和大小随时会改变。
拓展一:晶体和非晶体的物理特性
(1)晶体和非晶体、单晶体和多晶体在外形、物理性质、熔点等方面的区别。
(2)利用无确定熔点判断晶体和非晶体,利用各向同性或各向异性判断单晶体和多晶体。
(3)从能量转化的角度理解晶体和非晶体在熔化或凝固过程中物质微粒的运动特点。
1.在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡,用烧热 ( http: / / www.21cnjy.com )的针接触其上一点,蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示,而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示,则下列判断可能正确的是( )。
A.甲、乙为非晶体,丙是晶体
B.甲、丙为晶体,乙是非晶体
C.甲、丙为非晶体,丙是晶体
D.甲为多晶体,乙为非晶体,丙为单晶体
问1:什么物体具有一定的熔点
答1:单晶体和多晶体都具有一定的熔点。
问2:哪类物质在某些物理性质方面具有各向异性
答2:只有单晶体具有各向异性。
问3:哪类物质具有各向同性
答3:多晶体和非晶体都具有各向同性。
【解析】由图甲、乙、丙可知 ( http: / / www.21cnjy.com ):甲、乙各向同性,丙各向异性。由图丁可知:甲、丙有固定熔点,乙无固定熔点,所以甲、丙为晶体,乙是非晶体,其中甲为多晶体,丙为单晶体。
【答案】BD
【点拨】对于固体的性质, ( http: / / www.21cnjy.com )重点要掌握的是单晶体、多晶体和非晶体的物理特性,要学会鉴别它们的方法,注意要从多个角度加以判断和区别。因为单晶体的各向异性不是指所有的物理性质都是这样,而是指某些性质是如此,所以要特别注意,否则,就会出现错误的结论。
拓展二:表面张力及其物理现象
(1)液体的结构更接近于固体,具有一定体积、难压缩、易流动、没有一定形状等特点。
(2)表面张力是液体表面层各个部分之间相互作用的吸引力。它是由表面层内分子之间的引力产生的,表面张力使液体表面具有收缩的趋势。
(3)浸润、不浸润现象和液体、固体都有关系,是由附着层的分子分布性质决定的。
(4)毛细现象是表面张力、浸润和不浸润共同作用的结果。若液体浸润毛细管管壁,则附着层有扩张的趋势,毛细管中液面上升,反之,下降。
( http: / / www.21cnjy.com )
2.小强新买了一台照相机,拍到如图所示 ( http: / / www.21cnjy.com )照片,他看到的小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中,他认为是靠水的浮力作用,同班的小明则认为小强的说法不对。事实上小昆虫受到的是 力。小强将照相机带入房间时,发现镜头上蒙上了一层雾,说明此时室内水蒸气的压强对室外温度而言,达到或超过了其对应的 ,此时室内空气对室外温度的相对湿度为 。
问1:表面张力的方向怎样
答1:和水面相切。
问2:昆虫受到的支持力是表面张力吗
答2:不是,二者方向不同。
问3:水蒸气在什么时候出现液化现象
答3:水蒸气达到饱和时。
【解析】对液体来说,不能把液面这个特殊 ( http: / / www.21cnjy.com )点忽略了,表面层与液体内部的分子结构不同,分子间的作用力也就不同,表面张力使水面有收缩的趋势,使得水面像一张绷紧的薄膜,小昆虫是受到水膜的支持作用,才使它能够自由的移动。
小强将照相机带入房间时,发现镜头上 ( http: / / www.21cnjy.com )蒙上了一层雾,是房间内水蒸气的液化现象,说明在相机镜头附近的空气温度已使水蒸气的不饱和汽压变成饱和汽压,对室外温度来说,室内空气的相对湿度为100%。
【答案】水膜的支持 饱和汽压 100%
【点拨】表面张力是液体的一个重要性质,是 ( http: / / www.21cnjy.com )本章的一个重点知识内容和考查点。要掌握和理解有关的知识,还要培养思考物理问题深入细致的习惯,正确运用物理知识分析物理现象,减少错误。空气的绝对湿度和相对湿度是生活常识,了解和运用这些知识是我们学习的目的。
拓展三:物态变化的分析和计算
(1)晶体熔化或凝固时吸收或放出的热量Q=λm。其中λ为晶体的熔化热,m为晶体的质量。
(2)液体在一定的压强和一定的沸点下变成气体吸收的热量Q=Lm。其中L为汽化热,m为汽化的液体的质量;液体升温吸热Q=cmΔt。
(2)处理物态变化中的能量转化的问题时,可以结合能量守恒定律知识进行求解。
3.某容器内有0 ℃的水若干,由于迅 ( http: / / www.21cnjy.com )速将空气抽出,使一部分水很快蒸发而剩下的水结成冰,求所蒸发的水和结成的冰的质量比。已知水在0 ℃时的汽化热为2.5×106 J/kg,冰的熔化热为3.35×105 J/kg。
问1:蒸发现象是吸热还是放热
答1:液体蒸发要吸收热量。
问2:水怎样才能结冰
答2:水要结冰要满足以下两个条件:①达到凝固点;②继续放热。
问3:抽出空气为什么能使部分水结冰
答3:因为水已经达到凝固点,抽出空气,可以使水蒸发加快,使水放出热量,故能使水结冰。
【解析】水蒸发时吸热,其热量来自水凝固结冰放出的热量。设所蒸发的水和结成的冰质量分别为m1和m2,根据能量守恒定律得:m1L=m2λ,则===。
【答案】
【点拨】物质的物态变化是非常重要的物理 ( http: / / www.21cnjy.com )现象,物态变化的过程就是能量转化的过程,在工农业生产、科学技术、日常生活中应用很广泛。此类问题中要掌握能量变化的各种计算方法,关键是正确分析物理过程。
1.梳理本章知识,深化对基本物理现象的认识和有关知识的理解。
2.运用对比、记忆的方法,加强对知识的识记,能够运用微观结构理论解释宏观现象。
3.通过针对性的练习掌握知识的应用。
重点难点:复习本章的重要知识。运用学过的知识和方法解释、分析有关物理现象和问题;让学生建立结构决定性质的思维方法。
教学建议:本节是一节整合课,要通过对本章 ( http: / / www.21cnjy.com )内容的梳理,让学生清楚地认识本章内容的学习方法和要求,加强知识对比,加强知识记忆,更重要的是把宏观现象和物质的微观结构联系起来,能从微观上了解物质的性质。
主题1:固体
问题:(1)简述多晶体的微观结构及性质。
(2)晶体是否都具有各向异性
(3)晶体与非晶体有何区别 液晶有哪些特性和应用
解答:(1)多晶体是由很多杂乱无章的小晶粒 ( http: / / www.21cnjy.com )排列而成的。每个晶粒都是一个小单晶体,具有各向异性的物理性质和规则的几何外形。因为晶粒在多晶体里杂乱无章地排列着,所以多晶体没有规则的几何外形,也不显示各向异性。多晶体在不同方向的物理性质是相同的,即各向同性,但多晶体与非晶体的明显区别在于是否有确定的熔点。
(2)单晶体具有各向异性,并不是说每一种单 ( http: / / www.21cnjy.com )晶体都能够在各种物理性质上表现出各向异性,某种单晶体可能只有某种或几种物理性质表现出各向异性,例如,云母、石膏晶体在导热性上表现出显著的各向异性——沿不同方向传热的快慢不同;方铅矿晶体在导电性上表现出显著的各向异性——沿不同方向的电阻率不同;立方形的铜晶体在弹性上表现出显著的各向异性——沿不同方向的弹性不同;方解石晶体在光的折射上表现出各向异性——沿不同方向的折射率不同。只有单晶体才会有各向异性的物理性质,多晶体与非晶体一样,物理性质表现为各向同性。
(3)①晶体、非晶体分子结构不同,表现出的物理性质不同,如外形、熔点等。其中单晶体表现出各向异性,多晶体和非晶体表现出各向同性。
②液晶既可以流动,又表现出单晶体的分子排列特点,在光学、电学等物理性质上表现出各向异性,液晶显示技术有很大的应用。
知识链接:组成单晶体的物质微粒有规则地在空间排列,各微粒之间存在很强的相互作用力。
主题2:液体
问题:(1)举例说明如何正确理解浸润和不浸润现象。
(2)毛细现象产生的根本原因是什么
(3)什么是液体的表面张力 产生表面张力的原因是什么 表面张力的特点和影响因素有哪些
解答:(1)当水与玻璃板接 ( http: / / www.21cnjy.com )触时,接触处形成一个附着层,附着层中的水分子受到玻璃分子的吸引比水内部水分子的吸引强,结果附着层中的水分子比内部更密,这时在附着层就出现了水分子相互排斥的现象,使和玻璃接触的水面有扩展的趋势,因而形成浸润现象。当水和石蜡接触时,在接触处形成一个附着层,附着层中的水分子受到石蜡分子的吸引比水内部水分子的吸引弱,结果附着层中的水分子比内部稀疏,这时在附着层就出现了和表面张力相似的收缩力,使和石蜡接触的水面有缩小的趋势,因而形成不浸润现象。
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(2)当毛细管插入浸润液体中时,附着层 ( http: / / www.21cnjy.com )里的排斥力使附着层沿管壁上升,如图所示,这部分液体上升引起液面弯曲,呈凹形液面,使液体表面变大,与此同时由于表面层的表面张力的收缩作用,管内液体也随之上升,直到表面张力向上的拉伸作用与管内升高的液体的重力相等时即达到平衡,液体停止上升,稳定在一定的高度。利用类似的分析,也可以解释不浸润液体在毛细管里下降的现象。
(3)液体表面具有收缩的趋势,这是 ( http: / / www.21cnjy.com )因为在液体内部分子引力和斥力可认为相等,而在表面层里分子间距较大(分子间距离大于r0)、分子比较稀疏,分子间的相互作用力表现为引力的缘故。故液体表面各部分间相互吸引的力叫作表面张力。
表面张力使液体自动收缩,液体表面有 ( http: / / www.21cnjy.com )收缩到最小的趋势,表面张力的方向和液面相切;表面张力的大小除了跟边界线的长度有关外,还跟液体的种类、温度有关。
知识链接:液体分子只在很小的区域内有规则地排列,这种区域是暂时形成的,边界和大小随时会改变。
拓展一:晶体和非晶体的物理特性
(1)晶体和非晶体、单晶体和多晶体在外形、物理性质、熔点等方面的区别。
(2)利用无确定熔点判断晶体和非晶体,利用各向同性或各向异性判断单晶体和多晶体。
(3)从能量转化的角度理解晶体和非晶体在熔化或凝固过程中物质微粒的运动特点。
1.在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡,用烧热 ( http: / / www.21cnjy.com )的针接触其上一点,蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示,而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示,则下列判断可能正确的是( )。
A.甲、乙为非晶体,丙是晶体
B.甲、丙为晶体,乙是非晶体
C.甲、丙为非晶体,丙是晶体
D.甲为多晶体,乙为非晶体,丙为单晶体
问1:什么物体具有一定的熔点
答1:单晶体和多晶体都具有一定的熔点。
问2:哪类物质在某些物理性质方面具有各向异性
答2:只有单晶体具有各向异性。
问3:哪类物质具有各向同性
答3:多晶体和非晶体都具有各向同性。
【解析】由图甲、乙、丙可知 ( http: / / www.21cnjy.com ):甲、乙各向同性,丙各向异性。由图丁可知:甲、丙有固定熔点,乙无固定熔点,所以甲、丙为晶体,乙是非晶体,其中甲为多晶体,丙为单晶体。
【答案】BD
【点拨】对于固体的性质, ( http: / / www.21cnjy.com )重点要掌握的是单晶体、多晶体和非晶体的物理特性,要学会鉴别它们的方法,注意要从多个角度加以判断和区别。因为单晶体的各向异性不是指所有的物理性质都是这样,而是指某些性质是如此,所以要特别注意,否则,就会出现错误的结论。
拓展二:表面张力及其物理现象
(1)液体的结构更接近于固体,具有一定体积、难压缩、易流动、没有一定形状等特点。
(2)表面张力是液体表面层各个部分之间相互作用的吸引力。它是由表面层内分子之间的引力产生的,表面张力使液体表面具有收缩的趋势。
(3)浸润、不浸润现象和液体、固体都有关系,是由附着层的分子分布性质决定的。
(4)毛细现象是表面张力、浸润和不浸润共同作用的结果。若液体浸润毛细管管壁,则附着层有扩张的趋势,毛细管中液面上升,反之,下降。
( http: / / www.21cnjy.com )
2.小强新买了一台照相机,拍到如图所示 ( http: / / www.21cnjy.com )照片,他看到的小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中,他认为是靠水的浮力作用,同班的小明则认为小强的说法不对。事实上小昆虫受到的是 力。小强将照相机带入房间时,发现镜头上蒙上了一层雾,说明此时室内水蒸气的压强对室外温度而言,达到或超过了其对应的 ,此时室内空气对室外温度的相对湿度为 。
问1:表面张力的方向怎样
答1:和水面相切。
问2:昆虫受到的支持力是表面张力吗
答2:不是,二者方向不同。
问3:水蒸气在什么时候出现液化现象
答3:水蒸气达到饱和时。
【解析】对液体来说,不能把液面这个特殊 ( http: / / www.21cnjy.com )点忽略了,表面层与液体内部的分子结构不同,分子间的作用力也就不同,表面张力使水面有收缩的趋势,使得水面像一张绷紧的薄膜,小昆虫是受到水膜的支持作用,才使它能够自由的移动。
小强将照相机带入房间时,发现镜头上 ( http: / / www.21cnjy.com )蒙上了一层雾,是房间内水蒸气的液化现象,说明在相机镜头附近的空气温度已使水蒸气的不饱和汽压变成饱和汽压,对室外温度来说,室内空气的相对湿度为100%。
【答案】水膜的支持 饱和汽压 100%
【点拨】表面张力是液体的一个重要性质,是 ( http: / / www.21cnjy.com )本章的一个重点知识内容和考查点。要掌握和理解有关的知识,还要培养思考物理问题深入细致的习惯,正确运用物理知识分析物理现象,减少错误。空气的绝对湿度和相对湿度是生活常识,了解和运用这些知识是我们学习的目的。
拓展三:物态变化的分析和计算
(1)晶体熔化或凝固时吸收或放出的热量Q=λm。其中λ为晶体的熔化热,m为晶体的质量。
(2)液体在一定的压强和一定的沸点下变成气体吸收的热量Q=Lm。其中L为汽化热,m为汽化的液体的质量;液体升温吸热Q=cmΔt。
(2)处理物态变化中的能量转化的问题时,可以结合能量守恒定律知识进行求解。
3.某容器内有0 ℃的水若干,由于迅 ( http: / / www.21cnjy.com )速将空气抽出,使一部分水很快蒸发而剩下的水结成冰,求所蒸发的水和结成的冰的质量比。已知水在0 ℃时的汽化热为2.5×106 J/kg,冰的熔化热为3.35×105 J/kg。
问1:蒸发现象是吸热还是放热
答1:液体蒸发要吸收热量。
问2:水怎样才能结冰
答2:水要结冰要满足以下两个条件:①达到凝固点;②继续放热。
问3:抽出空气为什么能使部分水结冰
答3:因为水已经达到凝固点,抽出空气,可以使水蒸发加快,使水放出热量,故能使水结冰。
【解析】水蒸发时吸热,其热量来自水凝固结冰放出的热量。设所蒸发的水和结成的冰质量分别为m1和m2,根据能量守恒定律得:m1L=m2λ,则===。
【答案】
【点拨】物质的物态变化是非常重要的物理 ( http: / / www.21cnjy.com )现象,物态变化的过程就是能量转化的过程,在工农业生产、科学技术、日常生活中应用很广泛。此类问题中要掌握能量变化的各种计算方法,关键是正确分析物理过程。