(共26张PPT)
【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 2．4 理想气体状态方程
2．4 理想气体状态方程
课标定位
学习目标：1.知道什么是理想气体，理解理想气体的状态方程，掌握用理想气体实验定律进行定性分析的方法．
2．理解理想气体状态方程的推导过程，掌握用理想气体状态方程进行定量计算的方法．
重点难点：理想气体状态方程的应用．
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
2.4
理想气体状态方程
课前自主学案
课前自主学案
一、理想气体状态方程
1．一定质量的某种理想气体在从一个状态1变化到另一个状态2时，尽管其p、V、T都可能变化，但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持
______.也就是说__________或_______ (C为恒量)
上面两式都叫做一定质量的理想气体状态方程．
不变
盖－吕萨克定律
玻意耳定律
查理定律
8.31
nRT
思考感悟
实际气体在什么情况下看做理想气体？
提示：实际气体可视为理想气体的条件：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实际气体可当成理想气体来处理．
核心要点突破
一、对理想气体的理解
1．理解
(1)理想气体是为了研究问题方便提出的一种理想模型，是实际气体的一种近似，实际上并不存在，就像力学中质点、电学中点电荷模型一样．
(2)从宏观上讲，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．而在微观意义上，理想气体是指分子本身大小与分子间的距离相比可以忽略不计且分子间不存在相互作用的引力和斥力的气体．
2．特点
(1)严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程．
(2)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，分子可视为质点．
(3)理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，故无分子势能，理想气体的内能等于所有分子热运动动能之和，一定质量的理想气体内能只与温度有关．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1．关于理想气体，下列说法正确的是( )
A．理想气体能严格地遵守气体实验定律
B．实际气体在温度不太高、压强不太小的情况下，可看成理想气体
C．实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下，可看成理想气体
D．所有的实际气体在任何情况下，都可以看成理想气体
解析：选AC.理想气体是在任何温度、任何压强下都能遵守气体实验定律的气体，A项正确；它是实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下的抽象，故C正确，B、D是错误的，故选A、C.
3．应用状态方程解题的一般步骤
(1)明确研究对象，即某一定质量的理想气体．
(2)确定气体在始末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2；
(3)由状态方程列式求解．
(4)讨论结果的合理性．
4．理想气体状态方程和克拉珀龙方程的比较
(1)理想气体状态方程是克拉珀龙方程在气体质量不变情况下的一种特例．
(2)克拉珀龙方程可以处理气体质量发生变化的情况．
用钉子固定的活塞把容器分成A、B两部分，其容积之比VA∶VB＝2∶1，如图2－4－1所示，起初A中空气温度为127 ℃、压强为1.8×105 Pa，B中空气温度为27 ℃，压强为1.2×105 Pa. 拔去钉子，使活塞可以无摩擦地移动但不漏气，由于容器壁缓慢导热，最后都变成室温27 ℃，活塞也停住，求最后A、B中气体的压强．
课堂互动讲练
理想气体状态方程的应用
例1
图2－4－1
【答案】 均为1.3×105 Pa
房间的容积为20 m3，在温度为7 ℃、大气压强为9.8×104 Pa时，室内空气质量是25 kg.当温度升高到27 ℃，大气压强变为1.0×105 Pa时，室内空气的质量是多少？
【思路点拨】 由于气体的质量发生变化，可以用克拉珀龙方程来求解．
用克拉珀龙方程解决变质量问题
例2
【答案】 见自主解答
变式训练 一只显像管容积为2 dm3，在20 ℃温度下用真空泵把它内部抽成真空，要使管内压强减小到2.66×10－3 Pa，试计算此时管内气体分子数．(阿伏伽德罗常量NA＝6.02×1023mol－1)
答案：1.32×1015(共25张PPT)
【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 第1章1.3 分子热运动
1.3 分子热运动
课标定位
学习目标：1.了解物质分子永不停息地做无规则运动．
2．理解布朗运动的特点和实质．
重点难点：布朗运动的产生原因和实质．
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
1.3
分子热运动
课前自主学案
课前自主学案
一、分子运动何其乱
1．布朗运动：是悬浮在液体(或气体)中的微粒不停的________运动．它首先是由英国植物学家布朗在1827年用显微镜观察水中的__________时发现的．
2．产生的原因：大量液体分子对悬浮微粒撞击的________造成的．
3．布朗运动的实质：悬浮微粒的无规则运动并不是__________的运动，但是微粒运动的无规则性，间接地反映__________在做永不停息的____________．
无规则
花粉颗粒
不平衡
液体分子
液体分子
无规则运动
思考感悟
近几年我国北部“沙尘”天气比较严重,“沙尘”的运动是布朗运动吗？
提示：不是，布朗运动是利用显微镜观察到的一种现象．
二、热运动
分子永不停歇的做________运动．
无规则
核心要点突破
一、布朗运动如何产生？其意义是什么？
1．布朗运动的产生原因及影响因素
(1)原因：悬浮微粒受到液体分子撞击不平衡是形成布朗运动的原因，由于液体分子的运动是无规则的，使微粒受到较强撞击的方向也不确定，所以布朗运动是无规则的．
(2)影响因素：微粒的大小和液体(或气体)温度的高低．
①微粒越小，布朗运动越明显；
②温度越高，布朗运动越激烈．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1．关于布朗运动，下列说法正确的是( )
A．布朗运动是液体分子的运动
B．布朗运动反映了固体分子的运动
C．布朗微粒做无规则运动的原因是由于它受到水分子有时吸引、有时排斥的结果
D．温度越高，布朗运动越显著
解析：选D.布朗运动是悬浮在液体中的小颗粒的运动，不是液体分子的运动，是液体分子无规则运动的反映，这个小颗粒不是固体分子，故A、B错；布朗微粒做无规则运动的原因是由于周围液体分子撞击的不平衡造成的，故C错；温度越高，布朗运动越显著，D正确．
二、布朗运动与分子运动的区别和联系
1．研究对象不同：布朗运动的研究对象是悬浮在液体(或气体)中的固体小颗粒；分子热运动的研究对象是分子．布朗微粒很小，其数量级约为10－6m，里面仍包含大量的固体分子，这些分子也在做永不停息的无规则运动．
2．观察的难易度不同：布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的微粒的运动，用高倍显微镜可观察到，用肉眼是看不到的；分子的热运动用显微镜也是看不到的，只好通过布朗运动和扩散现象推知，所以布朗运动不是分子运动,但却是分子运动的间接反映．
3．因果关系：由于液体分子的热运动对布朗微粒撞击力的不平衡，才引起微粒的布朗运动，即分子热运动是布朗运动的原因，正因为二者存在这种因果关系，才可由布朗运动推测分子热运动．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2．关于分子的热运动，以下叙述正确的是( )
A．布朗运动就是分子的热运动
B．布朗运动是分子的无规则运动，同种物质的分子的热运动剧烈程度相同
C．气体分子的热运动不一定比液体分子剧烈
D．物体运动的速度越大，其内部的分子热运动就越剧烈
解析：选C.布朗运动是指固体小颗粒的运动，A错误．温度越高，分子无规则运动越剧烈，与物质种类无关，B错，C对．物体的宏观运动速度大小与微观分子的热运动无关，D错．故选C.
下面两种关于布朗运动的说法都是错误的，试分析它们各错在哪里．
(1)大风天常常看到风沙弥漫、尘土飞扬，这就是布朗运动．
(2)布朗运动是由于液体分子对固体小颗粒的撞击引起的，固体小颗粒的体积越大，液体分子对它的撞击越多，布朗运动就越显著．
课堂互动讲练
对布朗运动的认识
例1
【精讲精析】 (1)能在液体或气体中做布朗运动的微粒都是很小的，一般数量级是10－6 m，这种微粒肉眼是看不到的，必须借助于显微镜．大风天看到的风沙、尘土都是较大的颗粒，它们的运动不能称为布朗运动，另外它们的运动基本上属于在气流作用下的定向移动，而布朗运动是无规则运动．
(2)布朗运动的确是由于液体(或气体)分子对固体微粒的碰撞引起的，但只有在固体微粒很小时，各个方向的液体分子对它的碰撞不均匀才引起它做布朗运动．因此正确的说法是：固体微粒体积越小，布朗运动越显著，如果固体微粒过大，液体分子对它的碰撞在各个方向上是均匀的，就不会做布朗运动了．
【答案】 见精讲精析
【方法总结】 (1)布朗微粒与尘埃不同，布朗微粒是用肉眼直接观察不到的，即布朗运动是用肉眼观察不到的，只能在显微镜下才能看到．
(2)明确布朗微粒和理解布朗运动产生的原因是分析有关布朗运动的关键．
(2011年宁夏高二检测)如图1－3－1所示是做布朗运动小颗粒的运动路线记录的放大图，以小颗粒在A点开始计时，每隔30 s记下小颗粒的一个位置，得到B、C、D、E、F、G等点，则小颗粒在经75 s末时的位置，以下叙述中正确的是
( )
对布朗运动特点的考查
例2
图1－3－1
A．一定在CD连线的中点
B．一定不在CD连线的中点
C．可能在CD连线上，但不一定在CD连线的中点
D．可能在CD连线以外的某点上
【思路点拨】 根据布朗运动的特点分析判断．
【自主解答】 小颗粒在30 s内的运动仍是很复杂的，图中是两位置的连线而不是轨迹．因此，第75 s末，小颗粒可能在CD连线上，但不一定在CD连线的中点，也可能在CD的连线之外的位置，因此，正确选项应为C、D.
【答案】 CD
变式训练 用显微镜观察水中的花粉，追踪某一个花粉颗粒，每隔10 s记下它的位置，得到了a、b、c、d、e、f、g等点，再用直线依次连接这些点，如图1－3－2所示，则下列说法中正确的是( )
图1－3－2
A．这些点的连线就是这一花粉颗粒的运动径迹
B．它说明花粉颗粒做无规则运动
C．从a点开始计时，经36 s，花粉颗粒可能不在de连线上
D．从a点开始计时，经36 s，花粉颗粒一定在de连线上的某一点
解析：选BC.题图中记录的是花粉颗粒在相隔一定时间的位置连线，不是分子的无规则运动轨迹，也不是微粒做布朗运动的轨迹，但它能说明花粉颗粒在做无规则运动，在每隔10 s时间内，它的运动也是无规则的．所以不能确定从a点开始计时，经36 s花粉颗粒的具体位置，故答案B、C正确，A、D错误．(共27张PPT)
【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 5．2 能源开发与环境保护和5．3 节约能源、保护资源与可持续发展
5．2 能源开发与环境保护
5．3 节约能源、保护资源与可持续发展
课标定位
学习目标：1.了解能源危机，研究开发新能源．
2．了解环境保护及主要解决的几个问题．
3．了解如何节约能源，保护资源及可持续发展战略．
重点难点：新能源的开发与可持续发展战略的结合．
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
5．3
节约能源、保护资源与可持续发展
课前自主学案
一、能源危机和开发新能源
1．树立能源危机的意识
(1)到本世纪后期首先面临的是_____资源枯竭的危机．
(2)中国能源资源的现状是：人均能源占有量偏低，人均煤炭可采储量为世界平均值的_____ ，人均石油可采储量为世界平均值的_____ ；优质能源资源(石油、天然气等)严重短缺，能源结构不合理；相当长的时间内还得以煤为主要能源，这将给环境和交通运输带来巨大的压力．
石油
1/2
1/10
化石燃料目前估计的使用年限
图5－2－1
2．研究开发新能源
(1)核能：核能的最大优点是___________，集中生产量大，可以替代煤、石油、天然气等燃料．
(2)氢能：氢的来源丰富，氢的热值大，燃烧产物是水，污染较小，因此氢能是一种前景广阔的清洁燃料．
无大气污染
光化学转换技术
化学
二、环境污染和环境保护
为了营造一个天更蓝、地更绿、水更清、空气更洁净的环境,控制现有能源利用过程中的污染物排放，建立清洁高效的能量利用技术，已成为当务之急．科学家正在加紧研究环境能源技术，它主要解决以下几个方面的问题．
1．城市生活垃圾问题
2．汽车尾气污染问题
3．环境污染的综合治理问题
三、节约能源与可持续发展
可持续发展的核心是追求发展与____________的平衡．其中，最重要的两个方面就是：一方面在开发利用能源时，要做好_________；另一方面，在使用能源时，要千方百计地______，提高利用效率．
资源、环境
环境保护
节约
四、保护自然资源与可持续发展，人类必须珍惜的自然资源主要有以下四类
1．三大生命要素——空气、水和_____；
2．六种自然资源——矿产、森林、淡水、 _____、生物物种、化石燃料(石油、煤炭和天然气)；
3．两类生态系统——陆地生态系统(如森林、草原、荒野、灌丛等)与_____生态系统(如湿地、湖泊、河流、海洋等)；
4．多样景观资源,如山势、水流、本土动植物种类、自然与文化历史遗迹等．
土壤
土地
水生
核心要点突破
一、能源开发和利用
1．能源开发和利用的关系图
2．提高能源利用效率的新技术
目前主要有：(1)开发能量转换新技术，使利用效率从25%～30%提高到55%～75%；(2)煤的洁净利用技术，如制煤浆技术等；(3)先进的发电技术(包括发电技术装备、电机冷却技术、余热利用技术、输电技术、能源管理等)．
3．当前我国的几大能源工程
(1)“西气东输”工程是我国西部开发的关键项目之一，它是把新疆、内蒙、甘肃等西部地区的天然气开发出来，通过地下输气管道送到江、浙、沪等对能源需求量大的地区．
(2)“南水北调”工程是继三峡工程之后，我国又一重大的国土建设工程，它对中国社会进步和经济持续发展的意义甚至超过了三峡工程，对我国提高水资源利用效率、合理配置资源、改善北方缺水地区的生态环境有重大的意义．
(3)“西电东送”工程也是西部大开发的标志性工程，是把云、贵、川、陕等西部地区的电力资源输送到电力紧缺的粤、沪、江、浙和京、津等地区．把西部丰富的资源优势转化为经济优势，并为东部提供清洁的电力，以促进东、西部的共同发展．
(4)“热电联产”工程，既发电，又集中供热，具有节约能源、改善环境、提高供热质量、增加电供应等综合效应．
(5)长江三峡水利枢纽工程已全面建成，它每年能提供约8.47×1011kW·h的电能．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1.下列做法中,不会起到提高能源利用效率的是( )
A．采用联合热电技术为居民小区供热
B．禁止使用煤炭资源
C．将煤制成煤浆
D．关闭火力发电厂
解析：选BD.禁止使用煤炭资源和关闭火力发电厂在目前来说是不切实际的．
二、城市生活垃圾对环境的影响
1．城市垃圾的处理方法主要有：堆肥法、填埋法和热处理(焚烧)．
2．对大气环境的影响
(1)垃圾中的细微颗粒，在大风吹动下会随风飘逸，造成大气环境的污染．
(2)一些有机固体废弃物，在适宜的湿度和温度条件下被微生物分解，还能释放出有害气体，产生毒气或恶臭，造成地区性大气污染．此外，垃圾在填埋处理中，会逸出沼气．采用焚烧法处理时，会产生粉尘、Cl2、HCl、二口恶英等物质，造成大气二次污染．
3．对水环境的影响
(1)直接把垃圾倾倒于河流、湖泊和海洋，会使水体受到污染，严重危害水生生物的生存，还会缩减江河湖泊的有效面积，使排洪和灌溉能力降低．
(2)垃圾的露天堆放和简单填埋，经雨水的浸渍和废弃物本身的分解，会产生含有害物质的渗滤液，对地表水及地下水造成污染．
4．对土壤环境的影响
垃圾经过风化、雨雪淋溶和地表径流的侵蚀，一些有毒液体就会渗入土壤，杀害其中的微生物，破坏土壤的腐解能力，甚至导致草木不生．这些有害成分的存在，还会在动植物体内积蓄，通过食物链危及人体健康．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2.运用填埋法处理城市垃圾的优点是( )
A．投资少 B．不需任何分选收集
C．可回收沼气 D．可消灭各种病原体
解析：选AC.利用填埋法处理城市垃圾时，先把可回收的东西分选出来，然后把60 mm以下和15 mm以上的垃圾填埋，垃圾填埋一段时间后，就会产生沼气；填埋法处理城市垃圾投资少,填埋场封场后，表面可实行绿化，使土地恢复利用．消灭各种病原体是焚烧法的优势之一．
下面是晓阳在题为《能源的利用和节约能源》的研究性学习中收集的有关太阳能的资料：
太阳能是人类最基本的能源，它无污染、无费用，这种能源的使用期和太阳寿命一样长，当太阳光照射地面时，1 m2地面上在1 s内平均得到的太阳辐射能约为1.0×103 J．太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置，目前已经逐渐地出现在我们的生活中．
课堂互动讲练
能源的开发及计算
例
晓阳在网上下载到了某型号太阳能热水器的宣传广告：
容积(V) 100 L
集热管的采光面积(S) 1.5 m2
效率(η) 40%
使用年限(z) 15年
(1)晓阳家每天大约需要100 kg热水，用这种热水器将这些水从25℃加热到45℃需要多长时间？
(2)与效率为80%的电热水器相比，晓阳家每天可节约多少电能？
【答案】 (1)3.9 h (2)2.9 kW·h
【方法总结】 阅读理解太阳能热水器能量转化的过程才能运用能的转化与守恒定律正确分析本题．(共36张PPT)
【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 3．2 研究液体的表面性质
3．2 研究液体的表面性质
课标定位
学习目标：1.通过实验，观察液体的表面张力现象．
2．解释表面张力产生的原因．
3．了解浸润与不浸润现象，并探究毛细现象产生的原因．
重点难点：表面张力产生的原因，用表面张力解释生活中的现象．
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
3.2
研究液体的表面性质
课前自主学案
课前自主学案
一、探究液体表面张力现象
液体的表面就像紧绷着的________，它有着一种______的趋势．使液体表面具有收缩趋势的力叫做表面张力．
橡皮膜
收缩
1．液体跟气体接触的表面存在着一个薄层，叫做________．图3－2－1是液体表面层附近分子的大致分布情况．表面层的分子要比液体内部稀疏些，即分子间距要比在液体内部的大一些，因此表面层分子相互吸引．
液体表面层附近的分子分布
图3－2－1
表面层
2．如图3－2－2所示，在液体内部，液体分子所受的分子力是平衡的．而在表面层里，液体分子所受的分子力是不平衡的，来自液体内部分子的引力要______来自液体表面附近空气分子的引力，因此它们有着进入__________的趋势，致使液体表面像一张绷紧的膜．这就是液体表面有收缩趋势的微观本质．
液体表面张力的成因
图3－2－2
大于
液体内部
思考感悟
清晨起来，如果你到开满鲜花的公园散步，会发现花蕊上沾满了露珠，煞是好看．可你想过没有，花蕊上的小水珠为什么呈球形呢？
图3－2－3
提示：液体表面由于表面张力而具有一种收缩的趋势，正是这种收缩的趋势使小水珠变为球形．
三、浸润和不浸润
1．一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上，这种现象叫做______；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，这种现象叫做_______．
2．一种液体是否浸润某种固体与____________的性质都有关系．例如，水银_______玻璃，但水银______铅．
浸润
不浸润
这两种物质
不浸润
浸润
3．浸润和不浸润也是________作用的表现．当液体与固体接触时，接触的位置形成一个液体薄层，叫做________．
四、毛细现象
1．浸润液体在细管里______的现象和不浸润液体在细管里______的现象，称为毛细现象．
2．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，管的内径______，液体所能达到的高度越高．
分子力
附着层
上升
下降
越细
核心要点突破
一、液体表面张力的理解
1．液体的表面层和表面张力的形成
(1)表面层：液体跟气体接触表面存在一个薄层，即表面层．
(2)分子分布特点：由于蒸发现象，液体表面分子分布比内部分子稀疏．
(3)分子力特点：液体内部分子间引力、斥力基本上相等，而液体表面层分子之间距离较大，分子力表现为引力．
(4)表面特性：表面层分子之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膜．
(5)表面张力的方向：表面张力的方向和液面相切，垂直于液面上的各条分界线．如图3－2－4所示．
图3－2－4
2．表面张力及其作用
(1)表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小．而在体积相同的条件下，球形的表面积最小．
如吹出的肥皂泡呈球形，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，在失重条件下才呈球形．
(2)表面张力的形成原因是表面层(液体跟空气接触的一个薄层)中分子间距离大，分子间的相互作用表现为引力．
(3)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．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1.液体表面具有收缩的趋势，其原因是( )
A．由于液面分子间距离小于液体内部分子间的距离．因此液面分子间表面斥力较强，而使液体表面有收缩的趋势
B．由于液体表面分子间的距离大于液体内部分子间的距离，因此液体表面分子间相互作用的引力较强，而使液体表面有收缩的趋势
C．由于与液面接触的气体的分子对液体表面的分子的吸引力，使液体表面有收缩的趋势
D．液体可以流动，因而使液体表面有收缩的趋势
解析：选B.液体表面收缩是因为表面层内液体分子间的距离大于液体内部分子间的距离，分子力表现为引力，使表面收缩，故B正确．
二、浸润与不浸润的形成
1．附着层
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，附着层内液体分子比液体内部分子稠密，附着层中分子之间表现为斥力．具有扩张的趋势，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，附着层内液体分子比液体内部分子稀疏，附着层中分子之间表现为引力．具有收缩的趋势，这时表现为液体不浸润固体．
特别提醒：同一种物体，对有些液体浸润，对有些液体不浸润．同一种液体，对一些固体是浸润的，对另一些固体是不浸润的．例如：水能浸润玻璃，但不能浸润石蜡；水银不能浸润玻璃但能浸润铅．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2.玻璃上不附着水银，产生这种不浸润的原因是
( )
A．水银具有流动性
B．玻璃表面光滑
C．水银与玻璃接触时，附着层里的水银受到玻璃分子的引力较弱
D．水银与玻璃接触时，附着层里的分子比水银内部稀疏
解析：选CD.水银不浸润玻璃是因为附着层里的水银分子受到的玻璃分子的引力较弱，附着层里的分子比水银内部稀疏，附着层表面有收缩趋势．
三、毛细现象产生的作用
1．现象：浸润液体在毛细管里上升后，形成凹月面，不浸润液体在毛细管里下降后形成凸月面．
2．因素：毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关，毛细管内径越小，高度差越大．
3．成因：(1)浸润液体与毛细管内壁接触时，液体表面发生弯曲，呈凹形，表面张力的收缩作用总是力图使凹形表面的面积缩小，对表面下的液体产生向上的提拉作用，管内液面上升，直到表面张力向上的提拉作用与管内升高的液柱所受的重力达到平衡时，管内液体停止上升，稳定在一定的高度．
(2)不浸润液体则与以上相反．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
3.用干净的玻璃毛细管做毛细现象的实验时，可以看到( )
A．毛细管插入水中，管越细，管内水面越高，管越粗，管内水面越低
B．毛细管插入水银中，管越细，管内水银面越高
C．毛细管插入跟它浸润的液体中时,管内液面上升，插入跟它不浸润的液体中时，管内液面降低
D．毛细管插入跟它不浸润的液体中时，管内液面上升，插入跟它浸润的液体中时，管内液面下降
解析：选AC.水浸润玻璃，附着层内分子之间表现为斥力，附着层扩张，液面上升，且管越细，液面上升越高，水银不浸润玻璃，附着层内分子之间表现引力，附着层收缩，毛细管中液面下降，故A、C正确．
下列说法正确的是( )
A．表面张力就是分子力
B．水面托起缝衣针表明表面张力与缝衣针的重力相平衡
C．表面张力的大小跟液面上分界线的长短有关
D．液体表面好像张紧的橡皮膜具有收缩趋势
课堂互动讲练
对表面张力现象的分析
例1
【精讲精析】 表面张力是液体表面层内分子引力的宏观表现，不能说表面张力就是分子力．故A选项错误；在水面上静止是液膜对其弹力与重力平衡，B选项错误；表面张力的大小与液面上分界线的长短有关，且表面张力有使液面收缩的趋势，因此C、D选项正确．
【答案】 CD
【方法总结】 要正确区分表面张力和液膜弹力，结合平衡条件，求解液面上的平衡问题；要熟悉表面张力的大小和特点并能解释一些现象．
以下各种说法中正确的是( )
A．因为水银滴在玻璃板上将成椭球状，所以说水银是一种不浸润液体
B．液体对固体是否发生浸润现象，是由液体和固体两者的性质共同决定的
浸润、不浸润现象分析
例2
C．在人造卫星中，由于一切物体都处于完全失重状态，所以一个固定着的容器中装有浸润其器壁的液体时，必须用盖子盖紧，否则容器中的液体一定会沿器壁流散
D．当A液体和B固体接触时，发生浸润现象还是发生不浸润现象，关键取决于B固体分子对附着层A液体分子的吸引力比液体内的分子对附着层分子吸引力大些还是小些
【精讲精析】 水银不浸润玻璃，但可能浸润其他固体，所以A错，B正确．在处于完全失重状态的人造卫星上，如果液体浸润其器壁，液体和器壁的附着层就会扩张，沿着器壁流散，故必须盖紧，C正确．D选项正确说明了发生浸润和不浸润现象的微观原理，故选B、C、D.
【答案】 BCD
【方法总结】 某种液体是否为浸润液体，并不完全取决于自身,而是由液体和固体的性质共同决定，因此，不要由某一特例就确定是浸润或不浸润．
水对玻璃是浸润液体，而水银对玻璃是不浸润液体，它们在毛细管中将产生上升或下降的现象，现把不同粗细的三根毛细管插入水和水银中，如图3－2－5所示，正确的现象应是( )
图3－2－5
毛细现象的分析
例3
【思路点拨】 根据毛细现象的影响因素及形成原因分析．
【自主解答】 浸润液体在细管中上升或不浸润液体在细管中下降的现象为毛细现象，管子越细，现象越明显，A、D对，B、C错．
【答案】 AD
变式训练 在水中浸入两个同样细的毛细管，一个是直的，另一个是弯的，如图3－2－6所示，水在直管中上升的高度比在弯管中的最高点还要高，那么弯管中的水将( )
图3－2－6
A．不断地流出
B．不会流出
C．不一定会流出
D．无法判断会不会流出
解析：选B.因为水滴从弯管口N处落下之前，弯管口的水面在重力作用下要向下凸出，这时表面张力的合力竖直向上，使水不能流出，选项B正确．(共30张PPT)
【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 3．1 研究固体的性质
3．1 研究固体的性质
课标定位
学习目标：1.知道什么是晶体，什么是非晶体．
2．知道晶体和非晶体在外形和物理性质上的区别．
3．理解晶体微观结构不同是形成宏观差异的原因．
重点难点：理解晶体的各向异性，用微观结构理论解释晶体的特性．
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
3.1
研究固体的性质
课前自主学案
课前自主学案
一、怎样区分晶体和非晶体
1．固体可以分为______和________两类．石英、云母、明矾、食盐、味精、蔗糖等是______；玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是________．
晶体
非晶体
晶体
非晶体
2．单晶体具有确定的几何形状，多晶体和非晶体没有确定的几何形状；我们在初中已经学过，晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点；有些晶体沿不同方向的导热或导电性能不同，有些晶体沿不同方向的光学性质不同．这类现象称为__________．非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，这叫做__________．
各向异性
各向同性
思考感悟
1．所有的晶体都具有各向异性吗？
提示：不是，多晶体具有各向同性．
二、固体性质的微观解释
1．1982年，扫描隧道显微镜的问世，使人类第一次观察到原子在物质表面的排列状况．在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是按照___________排列的，具有空间上的_______．
2．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__________在空间分布.如碳原子如果按图3－1－1甲那样排列，就成为_____，而按图乙那样排列，就成为_________．
各自的规则
周期性
不同规则
石墨
金刚石
甲 乙
图3－1－1
思考感悟
2．家庭、学校或机关的门常用“碰锁”，然而，这种锁使用一段时间后，锁舌就会变涩而不易被碰入造成关门困难．这时，你可用铅笔芯在锁舌上摩擦几下，“碰锁”便开关自如，并且可以持续几个月之久．请你动手试一试，并回答其中的道理．
提示：石墨由于具有层状结构，层与层之间结合不紧密，故层与层之间易脱落，能起到润滑作用．
核心要点突破
一、单晶体、多晶体、非晶体的比较
分类
比较 晶体 非晶体
单晶体 多晶体
外形 规则 不规则 不规则
熔点 确定 不确定
物理性质 各向异性 通常各向同性 各向同性
原子排列 有规则 每个晶体的
排列无规则 无规则
分类
比较 晶体 非晶体
单晶体 多晶体
形成
与转化 有的物质在不同条件下能够形成不同的晶体，同一物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，有些非晶体，在一定条件下也可转化为晶体
典型物质 石英、云母、食盐、硫酸铜 玻璃、蜂蜡、松香
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1.如果某个固体在某一物理性质上表现出各向同性，那么下述结论中正确的是( )
A．它一定不是单晶体 B．它一定是多晶体
C．它一定是非晶体 D．它不一定是非晶体
解析：选D.多晶体和非晶体都表现出各向同性，单晶体也只是在某些物理性质上表现出各向异性，应选D.
二、用晶体微观结构理论解释晶体的特性
1．各向异性的微观理解
如图3－1－2所示是一平面上晶体物质微粒的排列情况，从图中可以看出，在沿不同方向所画的等长线段AB、AC、AD上物质微粒的数目不同．线段AB上物质微粒较多，线段AD上较少，线段AC上更少．正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起晶体在不同方向上物理性质不同．
图3－1－2
2．对熔点的解释
给晶体加热到一定温度时，一部分微粒有足够的动能，克服微粒间的作用力，离开平衡位置，使规则的排列被破坏，晶体开始熔化，熔化时晶体吸收的热量全部用来破坏规则的排列，温度不发生变化．
3．有的物质有几种晶体，这是由于它们的物质微粒能够形成不同的晶体结构，例如碳原子按不同的结构排列可形成石墨和金刚石，二者在物理性质上有很大不同，白磷和红磷的化学成分相同，但白磷具有立方体结构,而红磷具有与石墨一样的层状结构．
特别提醒：(1)多晶体是由许多杂乱无章地排列着的单晶体组成的．平常见到的金属材料是多晶体．把纯铁做成的样品放在显微镜下观察，可以看到它是由许许多多晶粒组成的．
(2)每个晶粒都是单晶体，具有各向异性的物理性质和规则的几何形状，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形状，也不显示各向异性．它是各向同性的，但是有确定的熔点．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2.晶体不同于非晶体，它具有规则的几何外形，在不同方向上物理性质不同，而且具有一定的熔点，下列哪些说法可以用来解释晶体的上述特性( )
A．组成晶体的物质微粒，在空间按一定的规律排成整齐的行列，构成特定的空间点阵
B．晶体在不同方向上物理性质不同，是由于不同方向上微粒数目不同，微粒间距离不相同
C．晶体在不同方向上物理性质不同，是由于不同方向上的物质微粒的性质不同
D．晶体在熔化时吸收热量，全部用来瓦解晶体的空间点阵，转化为分子间势能；因此，晶体在熔化过程中保持一定的温度不变；只有空间点阵完全被瓦解，晶体完全变为液体后，继续加热，温度才会升高
解析：选ABD.晶体有规则的几何外形是因为微粒按一定规律排列，呈现各向异性是因为不同方向上微粒数目不同，有固定熔点是因为其熔化时先要破坏点阵结构，之后温度才升高．综上所述，A、B、D正确．
关于晶体和非晶体，下列说法正确的是( )
A．有规则的几何外形的固体一定是晶体
B．晶体在物理性质上一定是各向异性的
C．晶体熔化时具有一定的熔点
D．晶体和非晶体在适当的条件下是可能相互转化的
课堂互动讲练
晶体和非晶体的区别
例1
【精讲精析】 晶体有固定熔点，所以选项C正确．理论和实验都证明非晶体是不稳定状态，在适当的条件下会变成晶体，因此选项D也正确．
【答案】 CD
【方法总结】 晶体与非晶体的区别主要表现在有无确定的熔点上，而不能靠是否有规则几何形状辨别．因为虽然单晶体有规则几何外形，但多晶体与非晶体一样都没有规则的几何外形．
变式训练1 (2011年高考福建理综卷)如图3－1－3所示，曲线M、N分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程，图中横轴表示时间t，纵轴表示温度T.从图中可以确定的是( )
图3－1－3
A．晶体和非晶体均存在固定的熔点T0
B．曲线M的bc段表示固液共存状态
C．曲线M的ab段、曲线N的ef段均表示固态
D．曲线M的cd段、曲线N的fg段均表示液态
解析：选B.晶体有固定的熔点，非晶体无固定的熔点，在熔化过程中，是固液共存的，故B正确．
如图3－1－4所示为食盐晶体结构示意图，食盐的晶体是由钠离子(图中○)和氯离子(图中●)组成的，这两种离子在空间中三个互相
晶体微观结构的理解
例2
图3－1－4
垂直的方向上，都是等距离地交错排列的．已知食盐的摩尔质量是58.5 g/mol，食盐的密度是2.2 g/cm3，阿伏伽德罗常量为6.0×1023mol－1，试估算食盐晶体中两个最近的钠离子中心间的距离．
【答案】 4×10－10m
变式训练2 下列叙述中错误的是( )
A．晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点阵排列
B．单晶体具有规则的几何外形是由于它的微粒按一定规律排列
C．非晶体有规则的几何形状和确定的熔点
D．石墨的硬度比金刚石的差得多，是由于它们的晶格结构不同
解析：选C.晶体内部微粒排列的空间结构决定着晶体的物理性质；也正是由于它的微粒按一定规律排列，使单晶体具有规则的几何形状．石墨与金刚石的硬度相差甚远是由于它们内部微粒的排列结构不同，石墨的层状结构决定了它的质地柔软，而金刚石的网状结构决定了其中碳原子间的作用力很强，所以金刚石有很大的硬度．(共36张PPT)
【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 2．3 查理定律和盖－吕萨克定律
2．3 查理定律和盖－吕萨克定律
课标定位
学习目标：1.理解查理定律和盖一吕萨克定律及其微观解释，并学会解决相关实际问题．
2．理解p－T图上等容变化的图线及其物理意义，知道p－T图上不同体积的等容线．
3. 理解V－T图上等压线变化的图线及其物理意义，知道V－T图上不同压强的等压线．
重点难点：查理定律和盖－吕萨克定律的应用；等容线、等压线的理解应用．
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
2.3
查理定律和盖－吕萨克定律
课前自主学案
课前自主学案
一、探究等容过程的规律——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，压强p与热力学温度T成____比．
2．公式：设一定质量的某种气体，由压强p1、温度T1的某一状态，保持体积不变的情况下变化到压强p2、温度T2的另一状态，
则有________或者________.
正
3．气体在体积不变的情况下发生的状态变化过程,叫做等容过程．表示该过程的p－T图像称为________．一定质量的气体的等容线是_______ _________．一定质量的某种气体在不同体积下的几条等容线如图2－3－1所示，其体积的大小关系是___________.
图2－3－1
等容线
过原点
的直线
V3>V2>V1
4．微观解释：一定质量的气体保持______不变时，分子的密度也保持不变．温度升高后，分子的_________增加，根据压强产生的微观机理可知，气体的压强就会增大．
二、探究等压过程的规律——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，体积V与热力学温度T成____比．
体积
平均动能
正
3．气体在压强不变的情况下发生的状态变化过程,叫做等压过程．表示该变化过程的V－T图像称为________．一定质量的某种气体的等压线是_______________．如图2－3－2所示．
压强不变时体积与温度的关系
图2－3－2
等压线
过原点的直线
4．微观解释：一定质量的气体温度_____时，分子的平均动能增加，为了保持其_____不变，必须相应地增大气体的_____，使分子的密度_____．
升高
压强
体积
减小
思考感悟
如图2－3－3所示，一种测温装置，玻璃泡A封有一定质量的空气，与A相连的B管插在水银槽中，管内外液面高度差h与温度成线性函数关系，然后，在细管上标上刻度就得到了一个温度计．(B管中的气体体积与A泡的体积相比可忽略)你知道其中的道理吗？
图2－3－3
提示：对一定质量的气体,在体积不变的情况下，当温度升高时，气体的压强会增大，当温度降低时，压强会减小，在这个温度计里，由于“B管中的体积与A泡中的体积相比可忽略”，因此认为气体的体积不变．然后，利用温度与压强的函数关系，就可读出温度了．
核心要点突破
2．等容过程的p－T图像和p－t图像：
(1)p－T图像：一定质量的某种气体,在等容过程中，气体的压强p和热力学温度T的关系图线是过原点的倾斜直线，如图2－3－4甲所示，且V1＜V2，即体积越大，斜率越小.
图2－3－4
(2)p－t图像：一定质量的某种气体,在等容过程中，压强p与摄氏温度t是一次函数关系，不是简单的正比例关系，如图2－3－4乙所示，等容线是一条延长线通过横轴－273.15 ℃的点的倾斜直线，且斜率越大，体积越小．图像纵轴的截距p0是气体在0 ℃时的压强．
注意：(1)通过对一定质量某种气体等容变化的p－t线“外推”所得到气体压强为零时对应的温度(－273.15 ℃)称为热力学温标的零度(0 K)．这种获得热力学温度的方法称为“外推法” .“外推法”是科学研究的一种方法，“外推”并不表示定律适用范围的扩展．
(2)等容线在p－T图像中是一条经过原点的直线，而在p－t图像中不过原点，其延长线与横轴的交点为－273.15 ℃.
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1．对于一定质量的气体，在体积不变时，压强增大到原来的二倍，则气体温度的变化情况是( )
A．气体的摄氏温度升高到原来的二倍
B．气体的热力学温度升高到原来的二倍
C．气体的摄氏温度降为原来的一半
D．气体的热力学温度降为原来的一半
解析：选B.由查理定律可知，对一定质量的气体，在体积不变的情况下，压强和热力学温度成正比．
2．等压过程的V－T图像和V－t图像
(1)V－T图像：一定质量的某种气体,在等压过程中，气体的体积V与热力学温度T的图线是过原点的倾斜直线，如图2－3－5甲所示,且p1＜p2，即压强越大，斜率越小．
图2－3－5
(2)V－t图像：一定质量的某种气体,在等压过程中，体积V与摄氏温度t是一次线性函数关系，不是简单的正比例关系，如图2－3－5乙所示，图像纵轴的截距V0是气体在0 ℃时的体积，等压线是一条延长线通过横轴上－273.15 ℃的点的倾斜直线,且斜率越大，压强越小．
注意：等压变化中的V－T图线是过原点的一条直线,而V－t图线不过原点，其反向延长线与横轴的交点为－273.15 ℃.
用易拉罐盛装碳酸饮料非常卫生和方便，但如果剧烈碰撞或严重受热会导致爆炸．我们通常用的可乐易拉罐容积V＝355 mL.假设在室温(17 ℃)罐内装有0.9V的饮料，剩余空间充满CO2气体，气体压强为1 atm.若易拉罐承受的压强为1.2 atm，则保存温度不能超过多少？
课堂互动讲练
查理定律的应用
例1
【答案】 75 ℃
【方法总结】 (1)给出的温度是摄氏温度，必须换算为热力学温度；(2)计算中压强的单位只要统一即可，没必要用国际单位．
如图2－3－6所示，汽缸A中封闭有一定质量的气体，活塞B与A的接触是光滑且不漏气的,B上放一重物C，B与C的总重为G，大气压为p0.当汽缸内气体温度是20 ℃时，活塞与汽缸底部距离为h1；求当汽缸内气体温度是100 ℃时，活塞与汽缸底部的距离是多少？
盖－吕萨克定律的应用
例2
图2－3－6
【答案】 1.3h1
【方法总结】 盖－吕萨克定律的应用中，应首先确定研究对象，找准系统初末状态参量，确定不变量，然后利用公式或分态式进行求解．
图像的分析及应用
例3
如图2－3－7甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的V－T图像．已知气体在状态A时的压强是1.5×105 Pa.
图2－3－7
(1)说出A→B过程中压强变化的情形，并根据图像提供的信息，计算图中TA的温度值．
(2)请在图乙坐标系中，作出由状态A经过状态B变为状态C的p－T图像,并在图线相应位置上标出字母A、B、C.如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出计算过程．
【思路点拨】 根据图像可知A→B为等压过程，B→C为等容过程,抓住各量的变化是解题的关键．
图2－3－8
【答案】 见自主解答
变式训练 如图2－3－9所示为0.3 mol的某种气体的压强和温度关系的p－t图线,p0表示1个标准大气压．则在状态B时气体的体积为( )
图2－3－9
A．5.6 L B．3.2 L
C．1.2 L D．8.4 L(共26张PPT)
【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 第1章本章优化总结
本章优化总结
专题归纳整合
章末综合检测
第1章
知识网络构建
知识网络构建
用统计思想研究分子运动
用统计思想研究分子运动
用统计思想研究分子运动
专题归纳整合
分子微观量的估算
1．分子微观量估算的模型的建立
(1)对液体、固体来说,微观模型是：分子紧密排列，将物质的摩尔体积分成NA等份，每一个等份就是一个分子；在估算分子直径时，设想分子是一个一个紧挨着的小球；在估算分子间距离时，设想每一个分子是一个立方体,立方体的边长即为分子间距离．
(2)气体分子不是紧密排列的，所以上述模型对气体不适用,但上述模型可以用来估算分子间平均距离．
已知铜的密度为8.9×103 kg/m3，铜的相对原子质量为64，质子和中子的质量约为1.67×10－27 kg，则铜块中平均每个铜原子所占的空间体积为多少？铜原子的直径约为多少？
例1
【答案】 1.19×10－29 m3 2.83×10－10 m
本章以统计思想为主线贯穿各节内容．首先通过实例和活动，学习了统计规律及其特点；接着，用统计方法定性探究分子运动速率的统计分布规律；最后，结合分子动理论用统计思想阐述物体温度和气体压强的微观意义．所以，在本章的学习中要善于运用统计规律和统计思想，来分析解答问题．
统计规律、统计思想的应用
下列说法中正确的是( )
A．个别事物的出现具有偶然性，但大量事物出现的机会，却遵从一定的统计规律
B．每个气体分子的运动都是杂乱无章的，但大量气体分子速率分布却呈现出一定的规律性，即呈现出“中间少，两头多”的分布特征
C．温度是组成物质的大量分子的热运动的集体表现，它具有统计意义，对单个分子来说，温度是没有意义的
D．气体压强是大量气体分子集体行为的反映，具有统计的意义，气体分子做的是无规则运动，因此在任意时刻分子向各个方向运动的概率并不相等
例2
【精讲精析】 课本中投掷硬币的实验、伽尔顿板模拟实验都表明，个别事物的出现是随机的，但大量事物出现的机会却具有一定的规律，即遵从统计规律，所以A选项对．B选项中的“大量分子速率分布呈现出一定的规律性”是正确的，即大量分子的运动情况遵从一定的统计规律，但后面表述的分布特征错了，应该是“中间多，两头少”，所以B选项错．温度是物体内所有分子热运
动平均动能的标志,所以，温度具有统计的意义，对单个分子来说，温度是没有意义的，所以C选项对．气体压强也是由大量气体分子频繁碰撞器壁产生的，所以气体压强具有统计的意义，这是对的，但在任何时刻分子向各个方向运动的概率是相等的，所以D选项错．
【答案】 AC
对分子力(F?r图像)和分子势能(Ep?r图像)的综合理解
分子间有相互作用的引力和斥力，当距离变化时，分子力要做功，从而引起分子势能的变化．F?r图像与Ep?r图像虽然从形式上很相似，但物理意义有本质区别．
1．分子力的特点和规律
(1)在任何情况下，分子间总是同时存在着引力和斥力，而实际表现出来的分子力，则是分子引力和斥力的合力．
(2)分子间的引力和斥力都随距离的变化而变化，但变化情况不同，如图1－1所示，其中虚线分别表示引力和斥力随距离的变化，实线表示分子力F随分子间距离r的变化．
图1－1
当r＝r0时，F引＝F斥，F合＝0.
当r＜r0时，F引和F斥都随距离的减小而增大，但F斥增大得较快，分子力表现为斥力．
当r＞r0时，F引和F斥都随距离的增大而减小，但F斥减小得更快，分子力表现为引力．
当r＞10r0(10－9m)时，F引和F斥都已十分微弱，可认为分子间无相互作用力(F＝0)．
(3)r0的意义：分子间距r＝r0时，分子力等于零，所以相互间距离r0的位置叫做平衡位置．r0的数量级为10－10 m.
注意：①分子间距为r0时，并不是分子间无引力和斥力．
②分子处于间距r0的位置时，并不是静止不动．
2．分子势能随距离的变化规律
图1－2
(1)当分子力为零时，即r＝r0时,分子势能不是为零，而是最小(势能是标量，正、负表示比零分子势能高或比零分子势能低)．
(2)当r＞r0时，分子力表现为引力、随着分子之间的距离增大，分子需要不断克服分子力做功，分子势能增大；随着分子间距离减小，分子力做正功，分子势能减小．
(3)当r＜r0时，分子力表现为斥力，随着分子之间距离的增大(仍在斥力范围内)，分子力做正功，分子势能减小；随着分子之间距离减小，分子需要不断克服分子力做功，分子势能增大．
(4)分子势能的数值和其他势能一样，也具有相对意义．由图1－2可知，选无穷远处为零分子势能处，分子势能可以大于零，可以小于零，也可以等于零．如果选r＝r0处为零势能点，则分子势能只能大于或等于零．但是无论选哪个位置为零分子势能点，r＝r0处分子势能都最低．
甲、乙两个分子相距较远，它们间的分子力为零，当它们逐渐接近到不能再接近的全过程中，分子力大小的变化和分子势能大小的变化情况正确的是( )
例3
A．分子力先增大，后减小；分子势能一直减小
B．分子力先增大，后减小；分子势能先减小，后增大
C．分子力先增大，再减小，后又增大；分子势能先减小，再增大，后又减小
D．分子力先增大，再减小，后又增大；分子势能先减小，后增大
【精讲精析】 分子间距离较远时，分子力为零．当分子间距离减小时,分子间的分子力表现为引力，当r减小到r＝r0时,分子力又为零,这一过程中分子力经历了由零增大后又减小到零的过程．当r＜r0时，分子力表现为斥力，且斥力随分子间距离的减小而一直增大，所以当r一直减小时，分子力的变化过程是先增大，再减小，后又增大，由于分子力先表现为引力，后表现为斥力,所以在r一直减小的过程中，分子力(引力)先做正功，分子势能减少；后为斥力做负功，分子势能增大．
【答案】 D(共40张PPT)
【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 4．3 热力学第二定律和4．4 描述无序程度的物理量
4．3 热力学第二定律
4．4 描述无序程度的物理量
课标定位
学习目标：1.知道热传递过程的方向性．
2．知道热力学第二定律的两种不同的表述，以及这两种表述的物理实质．
3．知道什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可能制成．
4．理解热力学第二定律的微观含义，了解熵的概念及用熵的概念表示的热力学第二定律．
重点难点：对热力学第二定律两种表述的理解，对熵概念的理解．
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
4.4
描述无序程度的物理量
课前自主学案
课前自主学案
一、自然过程的方向性
1．一切与热现象有关的宏观自然过程都是_______的，即宏观自然过程具有______性．
2．德国物理学家克劳修斯在1850年提出：热量__________地从低温物体传到高温物体，这就是热力学第二定律的克劳修斯表述，阐述的是热传递的_______．
不可逆
方向
不能自发
方向性
二、理想热机的启示——开尔文表述
1．开尔文于1851年提出了热力学第二定律的另一种表述，即开尔文表述：不可能从___________吸收热量，使之______变成功，而不产生其他影响．
2．热力学第二定律的上述两种表述是______的，可以从一种表述推导出另一种表述，对任何一类宏观自然过程__________的说明，都可以作为热力学第二定律的表述．
单一热源
完全
等价
进行方向
3．热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的__________，使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有_____性．
不可逆性
方向
思考感悟
如图4－3－1所示操作后，拿掉物块，活塞还能自发地返回原位置吗？
图4－3－1
提示：拿出物块后，活塞不能返回原位置．因为这违背了热力学第二定律．
三、宏观方向性的微观本质
1．在生活中遇到的有关事件，只要确定了某种规则，符合这个规则的就是_____的，如果对个体没有确定的要求，我们就说这是_____的，如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说这个“宏观态”是比较_____的．
2．一切自然过程总是沿着分子热运动的_______ ______的方向进行．这就是热力学第二定律的微观意义．
有序
无序
无序
无序性
增大
四、一个非常有用的概念——熵
1．在物理学上，为了描述一个系统的__________，引入了一个物理量，叫做熵．系统的熵高，表示无序程度大,显得“混乱”和“分散”；系统的熵低，表示无序程度小，显得“有序”、“整齐”和“集中”．
2．引入熵之后，关于自然过程的方向性就可以表述为：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵__________．这就是用熵的概念表示的热力学第二定律．
无序程度
不会减少
五、无处不在的熵
1．任何宏观物质系统，他们都有熵．而且熵可以在过程中增加和传递．大量事实证明，每一个不可逆过程，都是导致________的根源．
2．能量转化与守恒定律和熵增加原理是自然界中两条普遍的规律，堪称是宇宙的法规，它们一起控制着一切自然过程中的发生和发展；任何过程中一切参与者的总能量必定__________，总熵必定__________．
熵增加
保持不变
不会减少
核心要点突破
一、对热力学第二定律的理解
1．两种表述
(1)不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其他变化．这是按照热传导的方向性来表述的．
(2)不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．也可以表述为：第二类永动机是不可能制成的．这是按照机械能与内能转化过程的方向性来表述的．
2．在热力学第二定律的表述中，正确理解“自发地”、“不产生其他影响”的涵义是解题的关键．
(1)“自发地”是指热量从高温物体“自发地”传给低温物体的方向性．在传递过程中不会对其他物体产生影响或借助其他物体提供能量等．
(2)“不产生其他影响”的涵义是使热量从低温物体传递到高温物体或从单一热库吸收热量全部用来做功，不须通过第三者的帮助．这里的帮助是指提供能量等方式．
3．两种表述等价性的证明
两种表述是等价的，即一个说法是正确的，另一个说法也必然是正确的；如一个说法是错误的，另一个说法必然是不成立的．下面给出证明：
设表述(1)不成立，如图4－3－2所示，低温热源T2可以自发地向高温热源T1传递热量Q2.那么，我们可在高温热源T1和低温热源T2之间设置一热机，使它从高温热源吸收热量Q1，对外做功W，并把热量Q2传递给低温热源．当这一过程完成之时，低温热源由于吸热和放热相等，没有引起其他变化．高温热源放出热量Q1大于吸收热量Q2，热机对外做功
W＝Q1－Q2，相当于高温热源放出的热量全部用来对外做功，且没有引起其他变化，也就是说单一热源所放出的热量全部用来做功．这显然是违反表述(2)的．即凡违反表述(1)的说法，必然违反表述(2)．反之，也可以证明，凡违反表述(2)的，也必然违反表述(1)．
图4－3－2
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1.根据热力学第二定律，下列说法中正确的是( )
A．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化
B．没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的
C．制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气中而不引起其他变化
D．不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化
解析：选AD.本题考查对热力学第二定律的综合理解．热力学第二定律揭示了与热现象有关的物理过程的方向性，机械能和内能的转化过程具有方向性，机械能可以全部转化为内能，而内能要全部转化为机械能必须借助外部的帮助，因而引起其他变化，故A选项正确，B选项错误．热传导过程也具有方向性，热量能自发地从高温物体传给低温物体,但是热量要从低温物体传到高温物体，必然要引起其他变化(外界对系统做功)，故C选项错误，D选项正确．故正确答案为A、D.
二、第二类永动机(理想热机)不能制成的原因
1．热机的组成部分及原理
(1)热源：指燃烧燃料而获得能量的部件．
(2)工作物质：指利用获得的热量来做功的物质，如蒸汽机里的蒸汽、内燃机里燃烧后的高温气体．
(3)冷凝器：把做功后工作物质所剩余的热量进行再吸收的部分．如推动活塞做功后放出的蒸汽的温度也很高，如果把这种蒸汽直接放入大气中，则大气就是冷凝器．当然这样就白白浪费了剩余的蒸汽所具有的能量，通常把这种工作后剩余的蒸汽通过管道送入居民区用于烧水、做饭、取暖等．
2．热机效应分析
(1)因热机工作时，总要向冷凝器散热，不可避免地要释放一部分热量Q2，所以总有Q1>W.
(2)热机的效率不可能达到100%，即使是理想热机，没有摩擦，也没有漏气等能量损失，它也不可能把吸收的能量百分之百地转化成机械能，总要有一部分热量散发到冷凝器中．
3．第二类永动机违背热力学第二定律
虽然第二类永动机不违反能量守恒定律，大量的事实证明，在任何情况下，热机都不可能只有一个热源，热机要不断地把吸取的热量变为有用的功，就不可避免地将一部分热量传给低温热源，故第二永动机不可能制成．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2.下列说法正确的是( )
A．热传导的过程是有方向性的
B．第二类永动机不可能制成，因为它违反能量守恒定律
C．第二类永动机不可能制成，因为机械能和内能的转化过程具有方向性
D．热力学第二定律表明，所有的物理过程都具有方向性
解析：选AC.根据热力学第二定律和实验事实都可以说明，热传导的过程是有方向性的，热量可以从高温物体自发地传给低温物体，却不能自发地由低温物体传给高温物体，所以选项A正确．第二类永动机是一种热机，它希望能够从单一热源吸热全部用来做功而不引起其他任何的变化，这种设想并不违反能量守恒定律，但违反热力学第二定律，所以选项B错误，选项C正确．热力学第二定律指出了所有与热现象有关的宏观物理过程都具有方向性，并不是所有的物理过程都具有方向性，因此选项D的说法错误．
三、对熵的理解
1．熵是反映系统无序程度的物理量，正如温度反映物体内分子平均动能大小一样．系统越混乱，无序程度越大，就称这个系统的熵越大．
2．系统自发变化时，总是向着无序程度增加的方向发展，至少无序程度不会减少．也就是说，系统自发变化时，总是由热力学概率小的状态向热力学概率大的状态进行．从熵的意义上说，系统自发变化时总是向着熵增加的方向发展，不会使熵减少．
3．任何宏观物质系统都有一定量的熵，熵也可以在系统的变化过程中产生或传递．
4．一切自然过程的发生和发展中，总熵必定不会减少．
特别提醒：根据熵的含义，热力学系统处于非平衡态时的粒子热运动有一定的有序性，因此，其熵值较小；当其达到平衡态后，其粒子热运动的无序性达到极高程度，使其熵值达到最大值．
对于绝热或孤立的热力学系统而言，所发生的是由非平衡态向着平衡态的变化过程，因此，总是朝着熵增加的方向进行．或者说，一个孤立系统的熵永远不会减小．这就是熵增加原理．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
3.下面关于熵的有关说法错误的是( )
A．熵是系统内分子运动无序性的量度
B．在自然过程中熵总是增加的
C．热力学第二定律也叫做熵减小原理
D．熵值越大代表着越无序
解析：选C.如果过程是可逆的，则熵不变；如果不可逆，则熵是增加的，而且一切自然过程都是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行．
根据热力学第二定律，下列说法正确的是( )
A．热机中燃气的内能不可能全部变成机械能
B．电能不可能全部转变成内能
C．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部转变成电能
D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体
课堂互动讲练
热力学第二定律的理解及应用
例1
【精讲精析】 凡是与热现象有关的宏观热现象都具有方向性．无论采用任何设备和手段进行能量转化，总是遵循“机械能可全部转化为内能，而内能不能全部转化为机械能”，故A正确．火力发电机发电时，能量转化的过程为内能→机械能→电能，因为内能→机械能的转化过程中会对外放出热量，故燃气的内能必然不能全部变为电能，C正确．热量从低温物体传递到高温物体不能自发进行．必须借助外界的帮助，结果会带来其他影响，这正是热力学第二定律第一种(克氏)表述的主要思想，故D正确．由电流热效应中的焦耳定律可知，电能可以全部转化为内能．故B错误．答案为ACD.
【答案】 ACD
【方法总结】 与热现象有关的宏观物理过程具有方向性，是不可逆的，分析问题时要注意哪些过程可以“自发地”进行．哪些过程不会达到100%的转化而不产生其他影响．
关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是( )
A．热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的
热力学第一、第二定律的比较
例2
B．内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾
C．两条定律都是有关能量的转化规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别
D．其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热 力学第二定律
【精讲精析】 热力学第一定律揭示了内能与其他形式能量之间的转化关系，是能量守恒定律在热学中的具体体现．热力学第二定律则进一步阐明了内能与其他形式能量转化时的方向性，二者表述的角度不同，本质不同，相互补充，并不矛盾，故C、D错误，B项正确；内能在一定条件下可以全部转化为机械能,热量也可以由低温物体传递到高温物体，但是要引起其他变化，如电冰箱制冷机工作还要消耗电能，故A错误．
【答案】 B
【方法总结】 热力学第二定律揭示了与热现象有关的物理过程的方向性，并不违背能量守恒定律，热力学第一定律揭示了能量守恒定律中的内能变化的方式．
热力学第二定律的开尔文表述指出：内能与机械能的转化具有方向性．请结合熵的变化加以解释．
【思路点拨】 根据热运动的无序性和熵的含义分析．
热力学第二定律的微观意义、熵
例3
【自主解答】 机械运动是宏观情况下物体在空间位置上的变化，物体运动状态的变化完全遵循牛顿运动定律所反映的因果关系,这是一种有序的运动．热运动是大量分子的无规则运动．系统的一个宏观状态包含着大量的微观状态,这是一种无序的运动．机械运动向热运动的转化，属于从有序向无序的转化，会导致熵的增加，符合热力学的规律，因此机械能可以全部转化为内能，反之热运动向机械运动的转化，属于从无序向有序的转化，即从高熵向低熵转化，不符合熵增加原理，因此内能向机械能的转化不能全部实现．
【答案】 见自主解答
变式训练 如图4－3－3所示，质量、温度相同的酒精，分别处于固体、液体和气体三种状态下，它们的熵的大小有什么关系？为什么？
图4－3－3
解析：根据大量分子运动对系统无序程度的影响，热力学第二定律又有一种表述：由大量分子组成的系统自发变化时，总是向着无序程度增加的方向发展，至少无序程度不会减少．也就是说，任何一个系统自发变化时，系统的熵要么增加，要么不变，但不会减少．质量相同、温度相同的酒精，可以由固体自发地向液体、气体转化，所以，气体的熵最大，其次是液体，固体时熵最小．
答案：S固【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 2．1 气体的状态和2．2 玻意耳定律
2．1 气体的状态
2．2 玻意耳定律
课标定位
学习目标：1.理解气体的状态和状态参量的意义．会进行热力学温度跟摄氏温度之间的换算．
2．会计算气体的压强，知道压强的不同单位，必要时会进行换算．
3．掌握玻意耳定律，并能应用它解决气体的等温变化问题．
4．知道气体等温变化的p－V图像，即等温线．
重点难点：1.气体压强的计算及气体状态的描述．
2．玻意耳定律，p－V图像．
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
2.2
玻意耳定律
课前自主学案
课前自主学案
一、描述气体状态的状态参量
1．在物理学中，可以用温度T、体积V、_______来描述一定质量气体的宏观状态，这三个物理量叫做气体的状态参量．
2．在国际单位制中，用热力学温标表示的温度，叫做_______温度．用符号T表示，它的单位是_______，简称____，符号是____.它与摄氏温度的关系是T＝ __________.
压强p
热力学
开尔文
开
K
t＋273.15
3．体积：气体的体积是指气体分子能达到的空间．在国际单位制中，其单位是________，符号m3.体积的单位还有升(L)、毫升(mL).1 L＝10－3m3,1 mL＝10－6m3.
4．压强：气体作用在器壁单位面积上的压力叫_______．在国际单位制中，压强的单位是帕，符号Pa.1 Pa＝1 N/m2，常用的单位还有标准大气压(atm)，1 atm＝1.01×105 Pa＝76 cmHg.
立方米
压强
二、怎样研究气体的状态变化
一定质量的理想气体，如果其状态参量中有两个或者三个发生了变化，我们就说气体的状态发生了变化，只有一个参量发生变化而其他参量不变的情形是不会发生的．
1．在物理学上，忽略分子本身体积和分子间_____ _____的气体叫做理想气体．
实验指出，当温度________，压强_______时，所有的气体都可以看做理想气体．
相互
作用
不太低
不太大
2．在研究气体的状态变化时 ，我们采用了_________法，即先保持一个参量不变，研究其他两个参量之间的关系，进而确定三个参量的变化规律．
3．使一定质量的气体在温度保持不变的情况下发生的状态变化过程，叫做______过程，相应地，还有等容过程和等压过程．
控制变量
等温
三、探究气体等温变化规律
1．实验装置如图2－1－1所示．以厚壁玻璃管内一定质量的空气作为研究对象．通过脚踏泵对管内的空气施加不同的压强，使管内空气的______发生相应的变化．然后在_______和_______上读出气体的压强和相应的体积．
体积
压强计
刻度尺
图2－1－1
一定质量
p1V1＝p2V2
反比
四、玻意耳定律的微观解释
一定质量的气体，温度保持不变时，分子的平均动能是_____的，压强的大小完全由_________决定．当体积减小为原来的一半时，分子密度增大为原来的2倍，因此压强也______为原来的2倍，即气体的压强与体积的乘积______，或者说气体的压强与体积成反比．
一定
分子密度
增大
不变
思考感悟
在研究气体的等温变化规律时，压强增大，体积减小，气体的内能如何变化？
提示：内能不变．理想气体不考虑分子势能，故内能由气体温度体现．
核心要点突破
一、气体压强的计算
1．静止或匀速运动系统中压强的计算方法
图2－1－2
(1)参考液片法：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．进而求得气体压强．
例如，图2－1－2中粗细均匀的U形管中封闭了一定质量的气体A，在其最低处取一液片B，由其两侧受力平衡可知
(pA＋ph0)S＝(p0＋ph＋ph0)S.
即pA＝p0＋ph.
(2)力平衡法：选与封闭气体接触的液柱(或活塞、汽缸)为研究对象进行受力分析，由F合＝0列式求气体压强．
(3)连通器原理：在连通器中，同一种液体(中间液体不间断)的同一水平液面上的压强相等，如图2－1－2中同一液面C、D处压强相等pA＝p0＋ph.
2．容器加速运动时封闭气体压强的计算
当容器加速运动时，通常选与气体相关联的液柱、汽缸或活塞为研究对象进行受力分析，然后由牛顿第二定律列方程，求出封闭的压强．
如图2－1－3所示,当竖直放置的玻璃管向上加速时，对液柱有：
图2－1－3
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1.如图2－1－4所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置，金属圆板的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M，不计圆板与容器内壁的摩擦．若大气压强为p0,则被圆板封闭在容器中的气体压强等于( )
图2－1－4
二、玻意耳定律的理解及应用
1．成立条件：玻意耳定律p1V1＝p2V2是实验定律，只有在气体质量一定、温度不变的条件下才成立．
2．恒量的定义：p1V1＝p2V2＝C(恒量)．
该恒量C与气体的种类、质量、温度有关，对一定质量的气体，温度越高，该恒量C越大．
3．两种等温变化图像的比较
4.应用玻意耳定律解题的一般步骤
(1)确定研究对象，并判断是否满足玻意耳定律的条件．
(2)确定始、末状态及状态参量(p1、V1、p2、V2)．
(3)根据玻意耳定律列方程求解(注意统一单位)．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2．一定质量的气体在温度保持不变时，气体的压强增大到原来的4倍，则气体的体积变为原来的( )
在竖直放置的U形管内由密度为ρ的两部分液体封闭着两段空气柱．大气压强为p0，各部分尺寸如图2－1－5所示．求A、B气体的压强．
图2－1－5
课堂互动讲练
气体压强的求解
例1
【精讲精析】 法一：平衡法．
选与气体接触的液柱为研究对象. 进行受力分析，利用平衡条件求解．
求pA：取液柱h1为研究对象，设管横截面积为S，大气压力和液柱重力方向向下，A气体产生的压力方向向上，液柱h1静止，则p0S＋ρgh1S＝pAS，pA＝p0＋ρgh1.
求pB：取液柱h2为研究对象，由于h2的下端以下液体的对称性，下端液体产生的压强可以不予考虑，A气体压强由液体传递后对h2的压力方向向上，B气体压力、液体h2重力方向向下，液柱受力平衡，则pBS＋ρgh2S＝pAS，得pB＝p0＋ρgh1－ρgh2.
法二：取等压面法．
根据同种液体在同一液面处压强相等，在连通器内灵活选取等压面.由两侧压强相等列方程求解压强．求pB时从A气体下端选取等压面，则有pB＋ρgh2＝pA＝p0＋ρgh1，所以pA＝p0＋ρgh1，pB＝p0＋ρg(h1－h2)．
【答案】 p0＋ρgh1 p0＋ρg(h1－h2)
【方法总结】 对于封闭气体压强的计算要分清是平衡状态还是加速状态，合理选取平衡方程还是牛顿第二定律方程求解．
如图2－1－6所示为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线，则下列说法正确的是( )
图2－1－6
等温线的理解及应用
例2
A．从等温线可以看出，一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成反比
B．一定质量的气体，在不同温度下的等温线是不同的
C．由图可知T1＞T2
D．由图可知T1＜T2
【精讲精析】 由等温线的物理意义可知，A、B正确；对于一定质量的气体，温度越高，等温线的位置就越高，C错、D对．
【答案】 ABD
玻意耳定律的应用
例3
(2011年济南高二检测)农村常用来喷射农药的压缩喷雾器的结构如图2－1－7所示，A的容积为7.5 L，装入药液后，药液上方体积为1.5 L，关闭阀门K，用打气筒B每次打进105 Pa的空气250 cm3.求：
图2－1－7
(1)要使药液上方气体的压强为4×105 Pa，打气筒活塞应打几次？
(2)当A中有4×105 Pa 的空气后，打开阀门K可喷射药液，直到不能喷射时，喷雾器剩余多少体积的药液？
【思路点拨】 以被打入的所有气体和喷雾器内的原有气体整体为研究对象,打入的过程是等温压缩，喷雾过程是等温膨胀，根据两过程中气体的初、末状态列方程求解．
【答案】 (1)18 (2)1.5 L
变式训练 粗细均匀的玻璃管，封闭一端，长为12 cm.一个人手持玻璃管开口向下潜入水中，当潜到水下某深度时看到水进入玻璃管口2 cm，求人潜入水中的深度．(取水面上大气压强为p0＝1.0×105 Pa，g取10 m/s2)
答案：2 m(共37张PPT)
【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 4．1 热力学第一定律和4．2 能量守恒定律的发现历程
4．1 热力学第一定律
4．2 能量守恒定律的发现历程
课标定位
学习目标：1.理解物体跟外界做功和热传递的过程及W、Q、ΔU的物理意义．
2．理解热力学第一定律ΔU＝W＋Q，会用ΔU＝W＋Q分析和计算有关问题．
3．掌握能量守恒定律,会用能量守恒的观点分析、解决有关问题．
重点难点：1.理解热力学第一定律，能量守恒定律的应用．
2．理解第一类永动机不可能制成的原因．
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
4.2
能量守恒定律的发现历程
课前自主学案
课前自主学案
一、做功和内能的改变
1．系统只通过对外界做功或外界对它做功而与外界交换能量，它不从外界吸热，也不向外界放热，这样的过程叫做______过程．
2．当系统从状态1经过绝热过程达到状态2时，内能的增加量ΔU＝U2－U1就等于外界对系统所做的功W，即ΔU＝____.这就是说在绝热过程中内能的改变用____来量度，外界对物体做多少功，物体的内能就______多少；物体对外界做多少功，物体的内能就______多少．
绝热
W
功
增加
减少
二、热传递和内能的改变
1．两个______不同的物体相互接触时，热量从______物体传到______物体．这样的过程叫做________．
2．热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度.当系统由状态1经过单纯的传热过程达到状态2，内能的增量ΔU＝U2－U1就等于外界向系统传递的热量Q，即ΔU＝____.
系统吸收了多少热量，系统的内能就______多少；系统放出了多少热量，系统的内能就______多少．
3．做功和热传递对改变物体的内能是______的．
温度
高温
低温
热传递
Q
增加
减少
等效
三、热力学第一定律
1．当外界既对系统做功又对系统传热时，内能的增量应该是ΔU＝________.也就是说，一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和．这个关系叫做热力学第一定律．
2．W、Q、ΔU正负号确定
(1)外界对系统做功,W取____值；系统对外界做功，W取负值．
(2)系统吸热，Q取____值，系统放热，Q取负值．
(3)系统内能增加，ΔU取____值；系统内能减少，ΔU取负值．
Q＋W
正
正
正
四、能量守恒定律
1．能量守恒定律可以表述为：能量既不能_____ ______，也不能__________，它只能从一种形式______为另一种形式，或者从一个系统(物体) ______到别的系统(物体)，在转化或转移的过程中其总量不变．
凭空
产生
凭空消失
转化
转移
2．能的转化和守恒定律的发现是科学史上的重大事件．恩格斯把它与细胞学说、____________一起列为19世纪的三大发现．能量守恒定律是自然界的普遍规律，是人们认识自然，改造自然的有力武器，在20世纪30年代初，W·泡利和E·费米根据能量守恒定律预言了_________的存在并在后来得到证实．
生物进化论
中微子
思考感悟
请仔细分析这些永动机的设想，指出它们不可能实现的原因，并与同学讨论交流．
图4－1－1
提示：违背了能量转化与守恒．
核心要点突破
一、对内能改变的理解
1．做功和热传递在改变内能上的关系
比较项目 做功 热传递
内能变化 外界对物体做功，物体的内能增加
物体对外界做功，物体的内能减少 物体吸收热量，内能增加．物体放出热量，内能减少
比较项目 做功 热传递
物理实质 其他形式的能与内能之间的转化 不同物体间或同一物体不同部分之间内能的转移
相互联系 做一定量的功或传递一定量的热在改变内能的效果上是相同的
2.功、热量和内能
(1)功和内能的区别
功是能量转化的量度，是过程量，而内能是状态量，做功过程中，能量一定会发生转化而内能不一定变化，但内能变化时，不一定有力做功，也可能是由热传递改变物体的内能．物体内能大，并不意味着做功多，只有内能变化大，才可能做功多．
(2)热量和内能
内能是由系统的状态决定的，状态确定，系统的内能也随之确定，要使系统的内能发生变化，可以通过热传递或做功两种方式来完成．而热量是热传递过程中的特征物理量，和功一样，热量只是反映物体在状态变化过程中所迁移的能量，是用来衡量物体内能变化的．有过程，才有变化，离开过程，毫无意义．就某一状态而言，只有“内能”，根本不存在什么“热量”和“功”，因此，不能说一个系统中含有“多少热量”或“多少功”．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1.对于热量、功和内能三者的说法正确的是( )
A．热量、功、内能三者的物理意义等同
B．热量、功都可以作为物体内能的量度
C．热量、功、内能的单位不相同
D．热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的
解析：选D.物体的内能是指物体的所有分子动能和分子势能的总和，而要改变物体的内能可以通过做功和热传递两种途径，这三者的物理意义不同，A项错．热量是表示在热传递过程中物体内能变化多少的物理量，而功也是用做功的方式来量度改变物体内能多少的物理量，B项错．三者单位都是焦耳，C项错．热量和功是过程量，内能是状态量，D项正确．
二、对热力学第一定律的理解
1．热力学第—定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系．此定律是标量式，应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳．
2．对公式ΔU＝Q＋W符号的规定
外界对系统做功，W>0，即W为正值；
系统对外界做功，也就是外界对系统做负功，W<0，即W为负值；
外界对系统传递热量，也就是系统从外界吸收热量，Q>0，即Q为正值；
外界对系统吸收热量，也就是系统向外界放出热量，Q<0，即Q为负值；
系统内能增加，ΔU>0，即ΔU为正值；
系统内能减少，ΔU<0，即ΔU为负值．归纳列表记为：热力学第一定律是能的转化与守恒定律在改变物体内能这一特定过程中的具体体现.
符号 W Q ΔU
＋ 外界对
物体做功 物体吸
收热量 内能增加
－ 物体对
外界做功 物体放
出热量 内能减少
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2.(2011年高考广东理综卷)图4－1－2为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动,设筒内气体不与外界发生热交换,在M向下滑动的过程中( )
图4－1－2
A．外界对气体做功，气体内能增大
B．外界对气体做功，气体内能减小
C．气体对外界做功，气体内能增大
D．气体对外界做功，气体内能减小
解析：选A.M向下滑动的过程中，气体被压缩，外界对气体做功，又因为与外界没有热交换，所以气体内能增大．
三、能量守恒定律的理解
1．能量的存在形式及相互转化
各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有诸如电磁能、化学能、原子能等．
各种形式的能，通过某种力做功可以相互转化，例如；利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧，化学能转化为内能；列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能．
2．与某种运动形式对应的能是否守恒是有条件的，例如，物体的机械能守恒，必须是只有重力做功；而能量守恒定律是没有条件的，它是一切自然界现象都遵守的基本规律．
3．能量守恒定律的重要意义：能量守恒定律比机械能守恒定律更普遍，它是物理学中解决问题的重要思维方法．能量守恒定律与电子的发现、达尔文的进化论并称19世纪自然科学中三大发现，其重要意义由此可见．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
3.行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流．上述不同现象中所包含的相同的物理过程是( )
A．物体克服阻力做功
B．物体的动能转化为其他形式的能量
C．物体的势能转化为其他形式的能量
D．物体的机械能转化为其他形式的能量
解析：选AD.这四个现象中物体都受到阻力作用，汽车主要是制动阻力，流星、降落伞是空气阻力，条形磁铁下落时受磁场阻力，因而物体都克服阻力做功，故A正确；四个物体运动过程中，汽车是动能转化成了其他形式的能，流星、降落伞、条形磁铁是重力势能转化成其他形式的能，总之是机械能转化成了其他形式的能，故D正确．
如图4－1－3所示，固定容器及可动活塞P都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B，B的两边分别盛有气体甲和乙．现将活塞P缓慢地向B移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高．则在移动P的过程中( )
图4－1－3
课堂互动讲练
改变内能两种方式的理解
例1
A．外力对乙做功；甲的内能不变
B．外力对乙做功；乙的内能不变
C．乙传递热量给甲；乙的内能增加
D．乙的内能增加；甲的内能不变
【精讲精析】 将活塞P缓慢地向B移动的过程中,外力对乙做功，乙的内能增加，温度升高，由于固定隔板B导热，所以乙将传递热量给甲，甲、乙两部分气体的温度最终相同，均高于初态温度，所以甲、乙内能均增加．故选C项．
【答案】 C
【方法总结】 内能的改变与做功和热传递均有关系，判断内能如何变化，主要是搞清物体对外界做功还是外界对物体做功，以及物体是吸热还是放热．
在一个标准大气压下，水在沸腾时，1 g的水由液态变成同温度的水汽，其体积由1.043 cm3变为1676 cm3.已知水的汽化热为2263.8 J/g.求：
(1)体积膨胀时气体对外界做的功W；
(2)气体吸收的热量Q；
(3)气体增加的内能ΔU.
热力学第一定律的应用
例2
【精讲精析】 取1 g水为研究系统,把大气视作外界.1 g沸腾的水变成同温度的水汽需要吸收热量，同时由于体积膨胀，系统要对外做功，所以有ΔU(1)气体在等压(大气压)下膨胀做功：
W＝p(V2－V1)＝[1.013×105×(1676－1.043)×10－6]J＝169.7 J.
(2)气体吸热：Q＝mL＝(1×2263.8) J＝2263.8 J.
(3)根据热力学第一定律：
ΔU＝Q＋W＝2263.8 J＋(－169.7)J＝2094.1 J.
【答案】 见精讲精析
【方法总结】 对热力学第一定律的理解应注意：
(1)要明确研究的对象是哪个物体或者说是哪个热力学系统．
(2)应用热力学第一定律计算时，要依照符号规则代入数据，Q、W这两个量只要有助于增加系统内能均取正值，如吸热、受压压缩，Q、W就取正值；反之就取负值．
水能不产生污染物，是一种清洁能源，位于美国和加拿大交界处的尼亚加拉瀑布流量可达到每秒6000 m3，而且是一年四季流量稳定，瀑布落差50m，若利用这一资源发电，设其效率为50%，估算发电机的输出功率．(g取 10m/s2)
【思路点拨】 水下落过程重力势能转化为电能，求解时可取单位时间内的水为研究对象．
能量转化过程的分析与计算
例3
【自主解答】 水力发电的基本原理是水的机械能转化为电能．
每秒钟流下的水的质量为：
m＝ρV＝1×103×6000 kg＝6×106kg.
每秒钟水减少的机械能为：
E＝mgh＝6×106×10×50 J＝3×109J.
设发电机的输出功率为P，则由能量定律可得：
Eη＝P.
解得：P＝3×109×50%W＝1.5×109W.
【答案】 1.5×109W
变式训练 如图4－1－4所示，一个小铁块沿半径为R＝0.2 m的半球形内壁自上端由静止下滑，当滑至半球底部时，速度为1 m/s，设此过程中损失的机械能全部变为内能，并有40%被铁块吸收．已知铁的比热容c＝0.46×103J/(kg·℃)，重力加速度g取10 m/s2.求铁块升高的温度．
图4－1－4
答案：1.3×10－3℃(共16张PPT)
【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 第3章本章优化总结
本章优化总结
专题归纳整合
章末综合检测
第3章
知识网络构建
知识网络构建
固体、液体与新材料
固体、液体与新材料
固体、液体与新材料
专题归纳整合
晶体、非晶体的判断
1．晶体、多晶体、非晶体的异同
(1)单晶体和非晶体的区别
比较项目 单晶体 非晶体
外形 有确定的几何形状 没有确定的几何形状
物理性质 各向异性 各向同性
熔点 有一定的熔化温度 无一定的熔化温度
典型物质 单晶硅、单晶锗 玻璃、蜂蜡、松香
(2)单晶体和多晶体的异同
比较项目 单晶体 多晶体
结构 整个物体就是一个晶体 由许多细小的晶体(单晶体)杂乱组合而成
外形 有确定的几何形状 没有确定的几何形状
物理性质 各向异性 各向同性
熔点 有一定熔化温度 有一定熔化温度
2.晶体、非晶体的几点注意
(1)利用有无固定熔点判断晶体、非晶体，利用各向同性或各向异性判断出单晶体．
(2)从能量转化的观点理解晶体的熔化热和凝固热．
(3)晶体具有各向异性的特性,仅是指某些物理性质，并不是所有物理性质都是各向异性的．例如，立方体铜晶体的弹性是各向异性，但它的导热性和导电性却是各向同性的．
(4)同一物质既可以是晶体，又可以是非晶体，如天然的石英是晶体，熔融过的石英(石英玻璃)是非晶体．
(5)非晶体的结构是不稳定的，在适当条件下要向晶体转化，如把晶体硫加热熔化，并使其温度超过300 ℃，然后倒人冷水中急剧冷却，硫就会变成柔软的非晶体，但经过一段时间后，非晶体的硫又变成晶体了．
关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是
( )
A．可以根据各向同性或各向异性来鉴别晶体和非晶体
B．一块均匀薄片，沿各个方向对它施加拉力，发现其强度一样，则此薄片一定是非晶体
C．一个固体球，如果沿其各条直径方向的导电性不同，则该球一定是单晶体
D．一块晶体，若其各个方向的导热性相同，则一定是多晶体
例1
【精讲精析】 多晶体和非晶体都显示各向同性，只有单晶体显示各向异性，所以A错，B也错,C对．晶体具有各向异性的特性，仅是指某些物理性质，并不是所有的物理性质都是各向异性的，换言之，某一物理性质显示各向同性，并不意味着该物质一定不是单晶体，所以D错．答案为C.
【答案】 C
1．表面张力是液体表面层各个部分之间相互作用的吸引力．它是由于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．
2．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．
3．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．
液体表面张力及其作用
下面说法正确的是( )
A．鸭子从池塘中出来，羽毛并不湿——毛细现象
B．细玻璃棒尖端放在火焰上烧熔后尖端变成球形——表面张力
C．粉笔能吸干纸上的墨水——浸润现象
D．布做的雨伞，虽然纱线间有空隙，却不漏雨水——毛细现象
例2
【精讲精析】 A是不浸润现象，B是表面张力，C是毛细现象，D是不浸润现象．答案为B.
【答案】 B(共32张PPT)
【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 2．5 空气湿度与人类生活
2．5 空气湿度与人类生活
课标定位
学习目标：1.知道饱和汽、未饱和汽、饱和汽压的概念．
2．理解饱和汽与饱和汽压，能从分子动理论的角度解释有关现象．
3．了解绝对湿度和相对湿度的物理意义．
重点难点：饱和汽与未饱和汽，相对湿度．
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
2.5
空气湿度与人类生活
课前自主学案
课前自主学案
一、未饱和汽与饱和汽
1．根据分子动理论，液体中的分子都在不停地运动着，一些处在液体表面附近的动能足够大的分子,能挣脱周围分子的______，飞离液体，形成蒸汽，这就是______．
引力
蒸发
2．以水的蒸发为例分析分子的运动情况．当相同时间内回到水中的分子数等于从水面飞出去的分子数时，水蒸气的______不再增大， ________也不再减少，液体与气体之间达到了平衡状态，蒸发停止，这种平衡是一种______平衡．
3．与液体处于动态平衡的______叫做饱和汽，而没有达到饱和状态的蒸汽叫做_________．
密度
液体水
动态
蒸汽
未饱和汽
二、饱和汽压
1．在一定温度下,饱和汽的分子数密度是______的，因而饱和汽的______也是一定的，这个压强叫做这种液体的饱和汽压．未饱和汽的压强______饱和汽压．
2．饱和汽压随______而变，温度升高时，液体分子的___________增大，单位时间内从液面飞出的分子数增多，原来的动态平衡被破坏,液体继续______，蒸汽的压强继续______，直至达到新的动态平衡．
一定
压强
小于
温度
平均动能
蒸发
增大
三、绝对湿度与相对湿度
1．空气的潮湿程度显然跟空气中的____________有关，但直接测量它较为困难，所以通常用水蒸气的______来间接反映水蒸气密度，这称为绝对湿度．
2．若空气中的水蒸气密度远小于饱和汽的密度，即离饱和状态很远,则物体中的水分会蒸发得______，人们感觉到空气______；反之，若空气中的水蒸气密度接近饱和汽密度，那离饱和状态较近，则物体中的水分很难蒸发，人们就感觉到空气______．
水蒸气密度
压强
越快
干燥
潮湿
3．某温度时空气的___________跟同一温度下水的___________的百分比，叫做这时空气的相对湿度．如果用p表示空气的绝对湿度，用ps表示同一温度下的饱和汽压，用B表示相对湿度，则有B＝ ___________
绝对湿度
饱和汽压
思考感悟
阴雨连绵的夏天，人们会感到气闷；寒冷的冬季，人们会感到口腔和鼻腔难受，说一说，为什么？
提示：空气的潮湿程度对生活和生产有很大的影响.空气太潮湿，使人感到气闷，物体也容易发霉，空气太干燥，口腔和鼻腔会感到难受,植物容易枯萎．
核心要点突破
一、对饱和汽和饱和汽压的理解
1．动态平衡
要理解这个问题，要抓住“动态”这个核心，也就是达到平衡时，各量之间还是变化的，只不过变化的速度相同而已，只是从外观上看达到了平衡状态．如果把两个过程分别称为正过程和逆过程的话,当达到动态平衡时正过程速率应等于逆过程速率．
(1)处于动态平衡时，液体的蒸发仍不断在进行；
(2)处于动态平衡时的蒸汽密度与温度有关，温度越高，达到动态平衡时的蒸汽密度越大；
(3)在密闭容器中的液体，最后必定与上方的蒸汽处于动态平衡状态中．
2．饱和汽和饱和汽压
与液体处于动态平衡的蒸汽叫做饱和汽，而没有达到饱和状态的蒸汽叫做未饱和汽．在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，因而饱和汽的压强也是一定的，这个压强叫做这种液体的饱和汽压．未饱和汽的压强小于饱和汽压．
3．影响饱和汽压的的因素
(1)饱和汽压跟液体的种类有关
实验表明，在相同的温度下，不同液体的饱和汽压一般是不同的．挥发性大的液体，饱和汽压大．例如20 ℃时，乙醚的饱和汽压为5.87×104 Pa，水为2.34×104 Pa；水银的饱和汽压很小，20 ℃时仅为1.60×10－1 Pa，所以水银气压计水银柱上方的空间可以认为是真空．
(2)饱和汽压跟温度有关
微观解释：饱和汽压随温度的升高而增大．这是因为温度升高时，液体里能量较大的分子增多，单位时间内从液面飞出的分子也增多，致使饱和汽的密度增大，同时汽分子热运动的平均动能也增大，这也导致饱和汽压增大．
(3)饱和汽压跟体积无关
微观解释：在温度不变的情况下，饱和汽的压强不随体积而变化．其原因是，当体积增大时，容器中
的蒸汽的密度减小，原来的饱和汽变成了未饱和汽，于是液体继续蒸发．直到未饱和汽成为饱和汽为止，由于温度没有改变，饱和汽的密度跟原来的一样，蒸汽分子热运动的平均动能也跟原来一样，所以压强不改变，体积减小时，容器中蒸汽的密度增大，回到液体中的分子数多于从液面飞出的分子数，于是，一部分饱和汽变成液体，直到蒸汽的密度减小到等于该温
度下饱和汽的密度为止．由于温度跟原来相同，饱和汽密度不变，蒸汽分子热运动的平均速率也跟原来相同，所以压强也不改变．
饱和汽压随温度的升高而增大，饱和汽压与蒸汽所占的体积无关，液体沸腾的条件就是饱和汽压和外部压强相等．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1．水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不再变化，这时( )
A．水不再蒸发
B．水不再凝结
C．蒸发和凝结达到动态平衡
D．以上都不对
解析：选C.饱和汽时处于动态平衡，蒸发和凝结仍在进行．
二、对空气湿度的理解
1．绝对湿度和相对湿度
(1)绝对湿度
空气的湿度可以用空气中所含水蒸气的压强p来表示，这样表示的湿度叫做空气的绝对湿度．但是，影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素，不是空气中水蒸气的密度，而是空气中水蒸气的压强p与同一温度下水的饱和汽压ps的差距．
2．影响相对湿度的因素
相对湿度与绝对湿度和温度都有关系，在绝对湿度不变的情况下，温度越高，相对湿度越小，人感觉越干燥；温度越低，相对湿度越大，人感觉越潮湿．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2．(2011年高考海南物理卷)关于空气湿度，下列说法正确的是( )
A．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大
B．当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小
C．空气的绝对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示
D．空气的相对湿度定义为水的饱和蒸汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比
解析：选BC.人们对干燥、潮湿的感受由相对湿度来决定；相对湿度越大，感觉越潮湿，相对湿度越小，感觉越干燥，故A错，B正确．用空气中所含水蒸气的压强表示的湿度为绝对湿度；空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比描述的湿度为相对湿度，故C正确，D错误．综上所述，正确选项为B、C.
如图2－5－1所示的容器，用活塞封闭着刚好饱和的一些水蒸气，测得水蒸气的压强为p，体积为V.当保持温度不变，且( )
课堂互动讲练
饱和汽和饱和汽压
例1
图2－5－1
【答案】 AC
【方法总结】 由于饱和汽的压强只与温度有关，与体积没有关系，因此前面得出的理想气体定律对饱和汽完全不适用，而未饱和汽则近似地遵循关于理想气体的那三条实验定律．
气温为10 ℃时，测得空气的绝对湿度p＝800 Pa，则此时的相对湿度为多少？如果绝对湿度不变，气温升至20 ℃，相对湿度又为多少？(已知10 ℃的水汽的饱和汽压为p1＝1.228×103 Pa,20 ℃时水汽的饱和汽压为p2＝2.338×103 Pa)
绝对湿度和相对湿度问题
例2
【答案】 65.1% 34.2
变式训练 在某温度时，水蒸气的绝对气压为p＝200 mmHg，此时的相对湿度为50%，则此时的绝对湿度为多少？饱和汽压为多大？
答案：200 mmHg 400 mmHg(共24张PPT)
【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 5．1 能源利用与环境污染
5．1 能源利用与环境污染
课标定位
学习目标：1.知道什么是能源，了解能源的分类，了解能源的利用状况和环境污染的危害．
2．知道温室效应和酸雨的产生原因、危害及控制措施．
3．在查阅资料的过程中，学会了解更多关于能源利用和环境污染的信息和方法．
重点难点：温室效应和酸雨的产生原因、危害及防范措施．
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
5.1
能源利用与环境污染
课前自主学案
课前自主学案
一、能源及其分类
1．所谓能源，是指能够提供可利用能量的物质，人类利用能源的历史大致经历了______、煤炭、 ______三个时期．
2．目前，人类消耗的能源主要是____、 ______、 _________等．这些能源在有限的时间内不可再生,通常叫做不可再生能源．水能、风能、太阳能、生物质能、海洋能等，可以由自然的力量再生，叫做_________能源．
柴薪
石油
煤
石油
天然气
可再生
二、能源利用状况
目前我国能源消费结构如图5－1－1所示，煤炭75%，石油17%，天然气2%，一次电力6%，已经形成了以煤炭为主，多种形式能源互补的能源生产体系．
图5－1－1
三、人类生存环境及其污染
煤和石油等__________能源的大量使用，带来了严重的环境污染问题，直接的污染是______污染和____污染，引起的后果是__________和酸雨．
化石燃料
大气
水
温室效应
核心要点突破
一、能源的分类
能源分
类方法 能源分
类名称 特点 举例
按形成
或转换
特点分 一次能源 自然形成，未经加工 太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能
二次能源 由一次能源经加工转换而成 焦炭、木炭、蒸汽、液化气、酒精、汽油、电能
能源分
类方法 能源分
类名称 特点 举例
按利用
技术分 常规能源 已大规模正常使用 煤、石油、天然气、水能
新能源 正在开发，或有新的利用方式 太阳能、核能、地热能、海洋能、沼气能、风能
按可否
再生分 可再生
能源 可循环使用、不断补充 水能、风能、生物质能、地热能
不可再
生能源 短期内无法转换获得 煤、石油、天然气、核燃料
能源分
类方法 能源分
类名称 特点 举例
按对环
境污染
情况分 清洁
能源 对环境基本上没有污染 太阳能、海洋能、风能、水能
污染
能源 会严重污染环境 化石燃料(煤、石油、天然气)
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1.以下说法中正确的是( )
A．煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能
B．汽油是一种清洁能源
C．水能是可再生能源
D．煤、石油等化石能源是取之不尽，用之不竭的
解析：选AC.煤、石油、天然气等是动植物转化成的，其来源可追溯到太阳能，故A正确；汽油燃烧会引起一些有害化合物的产生，故B错；水能可以重复利用，故C正确；煤、石油等储量有限，是不可再生能源，故D错．
二、能源与环境
化石能源的资源有限，而且对环境有很大的破坏，造成的环境污染主要有：
1．温室效应
大量燃烧石油、煤炭、天然气等产生的二氧化碳气体，增大了大气中二氧化碳的含量，由于二氧化碳对长波的辐射有强烈的吸收作用，且像暖房的玻璃一样，只准太阳光的热辐射进来，不让室内长波热辐射出去，使地球气温上升,这种效应叫温室效应．温室效应使两极的冰雪融化，海平面上升，淹没沿海城市，使海水倒流入河流，从而使耕地盐碱化．
2．酸雨
酸雨是指pH小于5.5的雨、雪或其他形式的大气降水．形成酸雨的主要原因是燃烧煤炭和石油，以及工业生产等释放到大气中的二氧化硫和氮氧化物，通过化学反应分别转化为硫酸和硝酸，混入雨水和雪水中，使其酸度增加．同时，酸雨的形成还与大气中其他许多碱性物质如飞灰中的氧化钙、土壤中的碳酸钙等与酸发生中和反应有关．
酸雨对人类是有害的，首先危害人体健康：由于酸雨可溶解空气及土壤中的重金属粒子，人饮用了这种水就能诱发各种疾病；其次使土壤酸度增加从而危害植物的正常生长，使土壤沙化；河流湖泊酸化后就影响水生物及鱼类的生长等，严重破坏生态环境；再者酸雨是强腐蚀剂，能腐蚀建筑材料．
3．光化学烟雾
内燃机工作时的高温使空气中和燃料中的多种物质发生化学反应，产生氮氧化合物和碳氢化合物．这些化合物在大气中受到紫外线的照射，产生二次污染物质——光化学烟雾．这些物质有毒，能引起人的多种疾病．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2.某城市人口密度大，汽车等交通工具向对流层大量排放碳氢化合物、氮氧化合物等有害物质，最有可能发生的是( )
A．酸雨
B．臭氧层空洞
C．光化学烟雾
D．温室效应
解析：选C.氮氧化合物和碳氢化合物在大气中受到阳光中强烈的紫外线照射后产生二次污染物质——光化学烟雾，故选C.
CO2气体有个“怪脾气”，它几乎不吸收太阳的短波辐射，大气中CO2浓度增加能使地表温度因受太阳辐射而上升；另外，它还有强烈吸收地面红外热辐射的作用，阻碍了地球周围的热量向外层空间的排放，使整个地球就像一个大温室一样．因此,大气中二氧化碳气体浓度的急剧增加已导致气温的逐步上升，使全球气候变暖．
课堂互动讲练
环境污染与防止
例
(1)这种大气中以CO2为主的气体产生的效应称为( )
A．光热效应
B．光电效应
C．光气效应
D．温室效应
(2)导致大气中CO2浓度增加的主要原因是( )
A．大量植物和生物物种灭绝
B．大量燃料如煤炭、石油、天然气等的燃烧
C．人口剧增，呼出的二氧化碳增多
D．自然因素破坏了地球环境生态平衡
(3)为了减缓大气中CO2浓度的增加，可以采取的措施有( )
A．禁止使用煤、石油和天然气
B．开发使用核能、太阳能
C．将汽车燃料由汽油改为液化石油气
D．植树造林
【精讲精析】 (1)由题意可以分析出，CO2的作用是使地球变暖，应选D.
(2)煤、石油、天然气的主要成分是碳氢化合物，燃烧后放出大量CO2，这是最主要的原因．
(3)常规能源的大量使用使得CO2浓度增加，为减缓这种状况，应减少常规能源的使用，开发利用核能、太阳能，但他们并不能完全替代常规能源，故A错，B正确；C项中液化石油气同样放出CO2，故C错；植物可以吸收CO2，放出氧气，故D正确．
【答案】 (1)D (2)B (3)BD(共28张PPT)
【2012精品课件】沪科版 物理：选修3-2第2章本章优化总结
本章优化总结
专题归纳整合
章末综合检测
第2章
知识网络构建
知识网络构建
专题归纳整合
气体压强的计算
1．连通器原理：在连通器中，同一液体(中间液体不间断)的同一水平液面上的压强是相等的．
2．在考虑与气体接触的液柱所产生的附加压强p＝ρgh时，应特别注意h是表示液面间竖直高度，不一定是液柱长度．
3．求由液体封闭的气体压强，应选择最低液面列平衡方程．
4．求由固体封闭(如汽缸和活塞封闭)气体的压强，应对此固体(如活塞或汽缸)进行受力分析，列力的平衡方程．
如图2－1甲所示，汽缸质量为m1，活塞质量为m2，不计缸内气体的质量及一切摩擦，当用一水平外力F拉活塞时，活塞和汽缸最终以共同的加速度运动．求此时缸内气体的压强．(已知大气压为p0，活塞横截面积为S)
图2－1
例1
用图像表示气体状态变化的过程及变化规律具有形象、直观、物理意义明朗等优点．利用图像对气体状态、状态变化及规律进行分析，会给解答带来很大的方便.
气体状态变化的图像问题
图像上的一个点表示一定质量气体的一个平衡状态，它对应着三个状态参量；图像上的某一条直线或曲线表示一定质量气体状态变化的一个过程．
而理想气体状态方程实质上是三个实验定律的推广与拓展，它们可以由三个实验定律中的任意两个而得到．反之，我们也可以把状态方程分三种情况进行讨论．
1．一定质量气体的等温变化图像(如图2－2所示)
图2－2
2．一定质量气体的等容变化图像(如图2－3所示)
图2－3
3．一定质量气体的等压变化图像(如图2－4所示)
图2－4
(2011年咸阳高二检测)如图2－5所示为一定质量的理想气体的p－V图线，其中AC为一段双曲线．根据图线分析并计算：
图2－5
(1)气体状态从A→B，从B→C，从C→A各是什么变化过程．
(2)若tA＝527 ℃，那么tB为多少？并画出p－T图．
例2
【答案】 (1)等容变化 等压变化 等温变化
(2)－73 ℃ 如图2－6所示
图2－6
变质量问题分析
分析变质量问题时，可以通过巧妙地选择合适的研究对象，使这类问题转化为一定质量的气体问题，用理想气体状态方程求解．
2．抽气问题
从容器内抽气的过程中，容器内的气体质量不断减小，这属于变质量问题．分析时，将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象，质量不变，故抽气过程中看成是等温膨胀过程．
3．分装问题
将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也是一个典型的变质量问题．分析这类问题时，可以把大容器中的气体和多个小容器中的气体看成整体来作为研究对象，可将变质量问题转化为定质量问题，用状态方程的分态式求解．
4．漏气问题
容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，属于变质量问题，不能用理想气体状态方程求解．如果选容器内剩余气体为研究对象，便可使问题变成一定质量的气体状态变化，可用理想气体状态方程求解．
一只两用活塞气筒的原理如图2－7所示(打气时如图甲，抽气时如图乙)，其筒内体积为V0，现将它与另一只容积为V的容器相连接，容器内的空气压强为p0，当分别作为打气筒和抽气筒时，活塞工作n次后，在上述两种情况下，容器内的气体压强分别为(假定温度不变)( )
图2－7
例3
抽气时，活塞每拉动一次，把容器中的气体的体积从V膨胀为V＋V0，而容器的气体压强就要减小，活塞推动时，将抽气筒中的V0气体排出．而再次拉动活塞时，将容器中剩余的气体从V又膨胀到V＋V0，容器内的压强继续减小，根据玻意耳定律得：
【答案】 D(共31张PPT)
【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 3．3 液晶与显示器和3．4 半导体材料和纳米材料
3．3 液晶与显示器
3．4 半导体材料和纳米材料
课标定位
学习目标：1.了解液晶的微观结构，知道液晶的主要性质及其应用．
2．知道什么是半导体，半导体的导电性与哪些物理因素有关及晶体二极管单向导电性的微观本质．
3．初步了解纳米、纳米技术、纳米材料的概念及纳米材料的种类和特性以及应用．
重点难点：1.液晶的微观结构及其性质．
2．晶体二极管单向导电性的微观解释．
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
3.4
半导体材料和纳米材料
课前自主学案
课前自主学案
一、液晶的微观结构
1．通常，人们把介于______和______之间的中间态叫做液晶态，把处于液晶态的物质叫做液晶．
2．液晶既像液体那样具有_________，又像晶体那样具有___________．
3．不是所有物质都具有液晶态．通常棒状分子、 _____分子和_______分子的物质容易具有液晶态．
晶体
液体
流动性
各向异性
碟状
平板状
二、液晶的奇特效应
1．液晶具有两个熔点
将液晶加热，达到第一个熔点时，会变得________ ______，但达到第二个熔点时，又变得______了．
2．液晶的奇特效应
(1)有的液晶具有电光效应．一般情况下，分子呈有序排列，这种液晶看上去非常______,加上电场后，分子排列被扰乱，透射光或反射光的强度和方向都发生了变化，液晶就变得______了．去掉电场后，液晶又会呈透明状态．
完全不
透明
透明
透明
混浊
(2)有的液晶具有温度效应，在不同温度下能显示出不同的______，当温度逐渐升高时，这种液晶会按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序改变颜色；当温度降低时，又按__________改变颜色．
(3)有的液晶具有压电效应，当对这种液晶施加压力或撞击时，其两端会产生_______．
(4)有的液晶具有化学效应．
(5)有的液晶具有辐射效应．
颜色
相反顺序
电压
三、液晶的广泛应用
1．利用液晶的电光效应,可以制成____________．
2．利用液晶的______效应，可以探测温度．
四、半导体材料
1．半导体就是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质，如硅、锗、砷化镓等,半导体的导电性能会随着一些物理因素的改变而改变,具有______特性、 ______特性和掺杂特性．
液晶显示器
温度
热敏
光敏
2．往单晶体硅中掺入少量的五价元素磷(或砷)，这些磷原子就会取代少数硅原子与周围的四个硅原子结合．这样，就多出了一个电子，成为自由电子，以自由电子参与的导电叫做半导体的__________，经掺杂后形成电子导电的半导体叫做n型半导体．
如果在硅中掺入的是三价元素硼(或铟)，那就会缺少一个电子，多出一个带正电的空穴，以______参与的导电叫半导体的空穴导电，经掺杂后形成空穴导电的半导体叫p型半导体．
电子导电
空穴
3．人们利用氧化、刻蚀、扩散等方法，把一个电子电路的所有元件按电路连接要求制作成一小块半导体硅片，这就是__________，也称芯片．
五、纳米材料
1．纳米是一个长度单位，1 nm＝_______m.纳米技术是指在纳米尺度(0.1～100 nm)上制造材料和器件的技术，实际上是______________而制造具有新分子结构的技术．
集成电路
10－9
重新排列原子
纳米材料的制备和研究则是纳米科学技术的基础，纳米材料有纳米金属材料、纳米磁性材料、纳米陶瓷材料、纳米医用材料等多种．
2．纳米材料具有许多奇特的效应．主要有：量子尺寸效应、小尺寸效应，表面和界面效应，宏观量子隧道效应．
纳米材料的奇特效应使纳米材料表现出不同于传统材料的良好性能.所以在各个领域内应用前景广阔．
核心要点突破
一、液晶的微观结构及特点
1．液晶态的分子排列
液晶分子既保持排列有序性(保持各向异性)，又可以自由移动，位置无序，因此也保持了流动性．即从某个方向上看液晶分子的排列比较整齐；但是从另一个方向看，液晶分子的排列是杂乱无章的，如某一种物质的固态、液晶态和液态的分
子排列如图3－3－1所示．我们看到，当该物质处于固态时，其分子排列相当整齐；当处于液态时，其分子排列较凌乱；液晶态则介于其间，其分子排列较松散(因此液晶具有流动性)，但又排列得有一定取向(因此液晶具有各向异性)．
固态、液晶态以及液态的分子排列示意图
图3－3－1
2．液晶的特点
液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体．
3．液晶的光学性质对外界条件的变化反应灵敏
液晶分子的排列是不稳定的，外界条件和微小变动都会引起液晶分子排列的变化，因而改变液晶的某些性质，例如温度、压力、摩擦、电磁作用、容器表面的差异等，都可以改变液晶的光学性质．
如计算器的显示屏，外加电压使液晶由透明状态变为混浊状态．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1.关于液晶的分子排列，下列说法正确的是( )
A．液晶分子在特定方向排列整齐
B．液晶分子的排列不稳定，外界条件的微小变动都会引起液晶分子排列的变化
C．液晶分子的排列整齐而且稳定
D．液晶的物理性质稳定
解析：选AB.液晶分子的排列是不稳定的，外界条件的微小变动都会引起液晶分子排列的变化，从而改变其某些性质，例如：温度、压力、摩擦、电磁作用、容器表面的差异性等，都可以改变液晶的光学性质，即物理性质，故A、B正确．
二、二极管单向导电性的原因
将n型半导体和p型半导体紧密接触，在接触面上会形成一个pn结．这样，便可组成一个晶体二极管．当对晶体二极管加上正向电压时，即把p型半导体接电源正极，n型半导体接电源负极时，n型半导体的电子受电场力而越过pn结，形成电流，二极管导通(图3－3－2甲)．当对晶体二极管加上反向电压时，电子在电场力作用下很难越过pn结，因而几乎没有电流产生，二极管截止(图3－3－2乙)．这就是晶体二极管具有单向导电性的微观机理．
晶体二极管单向导电性的微观机理
图3－3－2
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2.下列对晶体二极管单向导电性解释正确的是( )
A．由于用作半导体材料的硅是一种单晶体，而单晶体具有各向异性，所以晶体二极管具有单向导电性
B．由于在硅中掺入了少量的磷(或砷)，使物质的组成发生变化所致
C．由于硅中掺入三价元素硼后，缺少一个电子，多出一个带正电的空穴，而空穴不能自由移动，所以只靠电子定向移动导电，因此具有单向导电性
D．由于晶体二极管由pn结组成，加正向电压时，n型半导体的电子受电场力作用而越过pn结，形成电流，二极管导通；当加反向电压时，电子在电场力作用下很难越过pn结，因此表现出单向导电性
解析：选D.晶体二极管的单向导电性是由半导体中导电粒子能否在电场力作用下顺利通过pn结所决定的．
关于液晶，下列说法中正确的是( )
A．液晶是一种晶体
B．液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性
C．液晶的光学性质随温度的变化而变化
D．液晶的光学性质随外加电压的变化而变化
课堂互动讲练
对液晶的认识
例1
【精讲精析】 液晶的微观结构介于晶体和液体之间，虽然液晶分子在特定方向排列比较整齐，具有各向异性，但分子的排列是不稳定的，选项A、B错误．
外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化，从而改变液晶的某些性质．温度、压力、外加电压等因素变化时,都会改变液晶的光学性质，选项C、D正确．
【答案】 CD
【方法总结】 液晶分子的排列是不稳定的，外界条件(如温度、电场等)的微小变化都会引起液晶分子排列的变化，因而改变液晶的某些性质，例如温度、压力、摩擦、电磁作用、容器表面的差异等，都可以改变液晶的光学性质．
下面关于半导体的导电情况的说法正确的有( )
A．纯净的半导体像绝缘体一样不导电
B．半导体材料在导电性能上具有热敏特性、光敏特性和掺杂特性
C．依靠电子导电的半导体叫p型半导体
D．依靠空穴导电的半导体叫n型半导体
对半导体材料的认识
例2
【精讲精析】 纯净的半导体在极低的温度下是不导电的，但在较高的温度下，半导体的导电性能却大大提高，这个特性叫半导体的热敏特性，同样，在光照、掺杂等措施下，半导体的导电性能均得到大幅度提高，这分别称作光敏特性和掺杂特性，依靠电子导电的是n型半导体，依靠空穴导电的是p型半导体，所以只有B选项对．
【答案】 B
【方法总结】 掌握半导体材料的导电特点及影响半导体导电性能的因素是分析认识半导体性质的关键．
下列选项中是指纳米材料的小尺寸效应的是( )
A．纳米材料活性极高，极不稳定，很容易与其他原子结合
B．温度若低于某一临界温度，材料微观粒子的运动速度基本上与温度无关
C．当材料超细微粒的尺寸与光波波长相当或更小时，将由超导状态变为正常物态
D．银的超细微粒在温度为1 K时，会由导体变为绝缘体
对纳米材料效应的认识
例3
【思路点拨】 根据纳米材料的常见效应分析判断．
【自主解答】 A是纳米材料的表面和界面效应；B是纳米材料的宏观量子隧道效应；D是纳米材料的量子尺寸效应．
【答案】 C
变式训练 纳米材料的奇特效应使纳米材料表现出不同于传统材料的良好性能，以下关于纳米材料的性能的说法中正确的是( )
A．在力学性能方面，纳米材料具有高强、高硬和良好的塑性
B．在热学性能方面，纳米超细微粒的熔点比常规粉体低得多
C．在电学性能方面，纳米金属在低温时会呈现超导电性
D．在化学性能方面，纳米材料化学活性低，因此化学稳定性强
解析：选AB.在电学性能方面，纳米材料在低温会呈现电绝缘性；而在化学性能方面，纳米材料具有相当高的化学活性，故选项C、D错误．(共35张PPT)
【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 第1章1．6 物体的内能
1．6 物体的内能
课标定位
学习目标：1.通过实例明确分子间存在作用力．
2．理解分子间作用力随分子间距离变化的规律．
3．掌握分子势能，物体内能的决定因素．
重点难点：分子间相互作用力的特点，分子力与分子间距的关系，物体的内能．
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
1.6
物
体
的
内
能
课前自主学案
一、分子力
1．分子间虽然有空隙，大量分子却能聚集在一起形成固体或液体，说明分子之间存在着_____；分子间有空隙，但用力压缩物体，物体内会产生反抗压缩的弹力，这说明分子之间还存在着_____．
2．分子间的引力和斥力是_____存在的，实际表现出来的分子力是引力和斥力的_____．
引力
斥力
同时
合力
二、分子势能
分子间由分子力和分子间的______位置决定的势能,叫分子势能．
1．r＞r0时，分子间的作用力表现为____力，要增大分子间的距离，分子力做____功，因此分子势能随分子间距离的增大而______．
2．r＜r0时，分子间的作用力表现为____力，要减小分子间的距离，分子力做____功，因此分子势能随分子间距离的减小而______．
3．分子势能跟物体的______有关系．
相对
引
负
增大
斥
负
增大
体积
三、物体的内能
1．物体中所有分子热运动的______和分子______的总和，叫做物体的____能．任何物体都具有内能．
2．由于分子热运动的平均动能与______有关，分子势能与物体的______有关，所以物体的内能跟物体的______和______都有关系．
动能
势能
内
体积
温度
体积
温度
核心要点突破
一、分子力的特点和规律
1．分子力的特点
(1)分子间总是同时存在引力和斥力，实际表现出来的是它们的合力．
(2)分子间作用力随分子间距离变化而变化，引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，但斥力的变化比引力的变化要快．
(3)分子力是短程力，分子间的距离超过分子直径的10倍，即1 nm的数量级时，可以认为分子间作用力为零，所以气体分子间作用力可忽略不计．
2．分子力的规律
(1)分子力规律的图像表示
分子间的相互作用力与分子间距离的关系图像如图1－6－1所示：
图1－6－1
图中虚线表示引力和斥力的变化情况，从图中可以看出,引力和斥力都随着分子间距离的增大而减小，斥力曲线陡些，表示斥力变化快．实线表示引力和斥力的合力，即表现出来的分子力的变化情况．
①当r＝r0时，F引＝F斥，F＝0.
②当r＜r0时，F引和F斥都随分子间距离的减小而增大，但F斥增大得更快，分子力表现为斥力．
③当r＞r0时，F引和F斥都随分子间距离的增大而减小，但F斥减小得更快，分子力表现为引力．
④当r≥10r0(10－9 m)时，F引和F斥都十分微弱，可认为分子间无相互作用力(F＝0)．
(2)分子力规律的模型(类比)法表示
分子间的相互作用力像弹簧连接着的两个小球间的相互作用力．小球代表分子，弹簧的弹力代表分子斥力和引力的合力．如下表所示：
r＝r0，F分＝0 r＜r0，F分表现为斥力 r＞r0，F分表现为引力
①当弹簧处于原长时(r＝r0)，象征着分子力的合力为零．
②当弹簧处于压缩状态时(r＜r0)，象征着分子力的合力为斥力．
③当弹簧处于拉伸状态时(r＞r0)，象征着分子力的合力表现为引力．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1．关于分子间的相互作用力，下列叙述正确的是( )
A．当分子间的距离小于r0时，分子间只存在着斥力，不存在引力
B．当分子间的距离大于r0时，分子间只存在着引力，不存在斥力
C．当分子间的距离等于r0时,分子间既不存在引力，也不存在斥力
D．实际表现出来的分子间的作用力，是指分子间的引力和斥力的合力
解析：选D.分子间的相互作用力引力和斥力是同时存在的，只不过有时引力大于斥力，合力表现为引力；有时斥力大于引力，合力表现为斥力，故选项D正确．
二、分子势能与分子间距离的关系
1．分子势能的变化与分子力做功有关，可用分子力做功来量度(如图1－6－2)
图1－6－2
以r→∞处为零势能处．
(1)当r＞r0时，分子力为引力，当r增大时，分子力做负功，分子势能增加．
(2)当r＜r0时，分子力为斥力，当r减小时，分子力做负功，分子势能增加．
(3)当r＝r0时，分子势能最小(但不一定为零)．
2．几点注意：(1)势能的大小与物体间距离的关系有一个共同的规律：不论是重力势能、弹性势能、分子势能，还是电势能，当它们之间的距离发生变化时，它们之间的相互作用力如果是做正功，势能都要减小；如果是做负功，势能都要增大．
(2)由于物体分子距离变化的宏观表现为物体的体积变化，所以微观的分子势能变化对应于宏观的物体体积变化．例如，同样是物体体积增大，有时体现为分子势能增大(在r＞r0范围内)；有时体现为分子势能减小(在r＜r0范围内)．一般我们说，物体体积变化了，其对应的分子势能也变化了．
(3)分子势能最小与分子势能为零绝不是一回事．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2．如图1－6－3所示为物体分子间相互作用力与分子间距离之间的关系．下列判断中正确的是( )
图1－6－3
A．当r＜r0时，r越小，则分子势能Ep越大
B．当r＞r0时，r越小，则分子势能Ep越大
C．当r＝r0时，分子势能Ep最小
D．当r→∞时，分子势能Ep最小
解析：选AC.当r＜r0时，分子力表现为斥力，r减小时分子力做负功，分子势能增大；当r＞r0时，分子力表现为引力，r减小时分子力做正功，分子势能减小；当r＝r0时，分子力由引力减小为零，分子势能也减小到最小；当r→∞时，引力做负功，分子势能增大到最大值，且为零，故本题应选A、C.
三、内能和机械能的比较
内能 机械能
描述对象 物体内部系统的微观运动 物体整体的宏观运动
运动形式 分子的热运动 物体的机械运动
相关因素 物质的量、物体的温度和体积 物体的质量及机械运动的速度、离地高度(或相对于零势能面的高度)或弹性形变
内能 机械能
是否为零 永远不能等于零 一定条件下
可以等于零
相同点 都含有势能，具有相对性
联系 一定条件下可以相互转化
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
3．关于物体的内能，下列说法正确的是( )
A．机械能为零的物体，内能也为零
B．一架飞机以某一速度在空中飞行，由于组成飞机的所有分子都具有这一速度,所以分子具有动能，又由于分子都在高处，所以具有势能，上述分子的动能和势能的总和就是物体的内能
C．一物体加速运动，则物体的内能增加
D．一物体减速运动，但温度、体积不变，则物体的内能不变
解析：选D.内能和机械能是两种不同形式的能，没有直接关系，内能是微观分子的动能和势能的总和，机械能是宏观物体的能量，故选项A、B、C错误，D正确．
如图1－6－4所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F＞0为斥力，F＜0为引力．a、b、c、d为x轴上四个特定的位置．现把乙分子从a处由静止释放，则( )
图1－6－4
课堂互动讲练
对分子力和分子力做功的理解
例1
A．乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动
B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大
C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子力一直做正功
D．乙分子由b到c的过程中，两分子间的分子力一直做负功
【精讲精析】 乙分子从a到b，再到c的过程，分子之间均表现为引力，显然乙分子始终做加速运动，且到达c点时速度最大，故A错，B正确．乙分子从a到b的过程，分子的引力一直做正功，故C正确．乙分子由b到c过程,分子力仍然做正功，故D项错．
【答案】 BC
【方法总结】 解决这类问题，首先要明确图线中的哪一点对应是平衡位置的距离；其次分析哪一过程表现为引力，哪一过程表现为斥力，最后判断分子的运动性质及做功情况．
下列说法正确的是( )
A．分子的动能与分子势能的和叫做这个分子的内能
B．物体的分子势能由物体的温度和体积决定
C．物体的速度增大时，物体的内能增大
D．物体的动能减小时，物体的温度可能增加
对物体内能的理解
例2
【思路点拨】 解决此题要抓住以下三点：
(1)单个分子无内能可言．
(2)内能与宏观的机械能无关．
(3)温度与宏观运动的动能无关．
【自主解答】 内能是指物体的，单个分子无内能可言，选项A是错误的．物体的分子势能由分子间距离决定，宏观上反映为由物体的体积决定，所以选项B也是错误的．物体的内能与物体做宏观的机械运动的速度无关，故选项C也是错误的．物体的温度由分子的平均动能决定，与物体宏观运动的动能无关，因此选项D是正确的．
【答案】 D
变式训练 关于物体内能的下列说法中正确的是
( )
A．每一个分子的动能与分子势能的和叫物体的内能
B．物体所有分子的动能与分子势能的总和叫物体的内能
C．一个物体当它的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化
D．一个物体内能的多少，与它的机械能多少无关
解析：选BD.物体内所有分子的动能与势能总和叫物体的内能，物体的内能对单个分子而言无意义．物体的内能与其所含分子的动能与势能有关，与物体的动能和势能即机械能无关，故选项BD正确．(共36张PPT)
【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 第1章1．1 一种新的研究方法和1．2 走进分子世界
1．1 一种新的研究方法
1．2 走进分子世界
课标定位
学习目标：1.了解统计规律及其特点，能够运用统计规律分析调查一些事件．
2．知道分子大小、质量的数量级，能够利用油膜法估测分子直径．
3．知道阿伏伽德罗常量，会用这个常量进行有关的计算和估算．
重点难点：油膜法估测分子的直径．
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
1.2
走
进
分
子
世
界
课前自主学案
课前自主学案
常数
常数
2．统计规律的特点
(1)它是在大量的随机(偶然)事件的______中起作用的规律，它揭示的是大量事件在______上的性质及这些事件间的______联系．
(2)统计规律只能在__________的情况下才显示出来．它的可靠性跟统计事件的______有关，事件的______越多，统计规律就显示得越______．
集合
整体
必然
大量事件
数量
数量
明显
(3)实测的概率与用统计理论得出的值总会有一定的偏差，叫做_____，这是统计规律所特有的．一般来说，被统计的事件数量越多，该现象就越________．
涨落
不显著
二、分子何其小
1．利用单分子油膜法测量分子直径的原理
把一滴油滴到水面上，油在水面上散开形成单分子油膜，在计算分子大小时，通常可以把分子看做是一个____________，这是一个近似模型．通常认为_____________等于油分子的直径，而油分子是一个挨一个地排列整齐的．实验时测出油滴的体积V，再测出油膜的面积S，就可估算出油分子的直径d，
公式d＝____.
弹性小球
油膜的厚度
2．实验结论
测量结果表明一般分子的直径的数量级为_______.如水分子直径约为4×10－10 m，氢分子直径约为2.3×10－10 m.
10－10m
三、分子何其多
1．阿伏伽德罗常量的认识
我们在化学中已学过，1 mol任何物质所包含的粒子的数目都相等，这个数目叫做________________，用符号NA表示．目前，它的公认值是NA＝6.023×1023mol－1，在通常的计算中，可取NA＝___________mol－1.
阿伏伽德罗常量
6.0×1023
2．阿伏伽德罗常量的意义
阿伏伽德罗常量是一个重要的常量，它仿佛是__________和__________之间的一座桥梁，它把摩尔质量、摩尔体积这些宏观物理量与分子质量、分子大小等微观物理量联系起来．
宏观世界
微观世界
核心要点突破
一、分子的两种基本模型
1．球形模型：固体和液体可看做一个紧挨着一个的球形分子排列而成的，忽略分子间空隙，如图1－1－1甲所示．
图1－1－1
2．立方体模型：气体分子间的空隙很大，把气体分成若干个小立方体，气体分子位于每个小立方体的中心，每个小立方体是每个分子平均占有的活动空间，忽略气体分子的大小，如图1－1－1乙所示．
特别提醒：(1)理想模型是在一定场合、一定条件下突出客观事物的某种主要因素，忽略次要因素而建立的．将分子看做球形或者看做立方体，与力学中的质点、电学中的点电荷一样，都是理想化模型．这是一种科学的近似处理方法．
(2)由于建立的模型不同，得出的结果稍有不同，但数量级一般是相同的．一般在估算固体或液体分子直径或分子间距离时采用球形模型，在估算气体分子间的距离时采用立方体模型．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1．1 cm3的水和标准状况下1 cm3的水蒸气中各有多少个分子？在上述两种状态下，相邻两个水分子之间的间距各是多少？
答案：3.3×1022个 2.7×1019个 3.9×10－10 m
3．3×10－9 m
二、油膜法估测分子直径的实验方案
1．实验设计
油酸的分子式为C17H33COOH，它的一个分子可以看成由两部分组成：一部分是C17H33—，另一部分是—COOH.其中—COOH对水有很强的亲和力，当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开(其中的酒精溶于水中并很快挥发)，在水面上形成近似圆形的一层纯油酸薄膜，如图1－1－2所示．其中C17H33—部
分冒出水面，而—COOH部分留在水中，油酸分子直立在水面上，形成一个单分子层油膜，如图1－1－2所示．
图1－1－2
2．进行实验
(1)在浅盘中倒入约2 cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上．
(2)用注射器往小量筒中滴入1 mL油酸溶液，记下滴入的滴数n.算出一滴油酸的体积V0.
(3)将一滴油酸溶液滴在浅盘的液面上．
(4)待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃放在浅盘上，用水彩笔(或钢笔)画出油酸薄膜的形状．
(5)将玻璃放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S；或者玻璃板上有边长1 cm的方格，则也可通过数方格数，算出油酸薄膜的面积S.计算方格数时，完整的算一个，面积大于一半的也算一个，面积小于一半的舍去．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2．在做“用油膜法估测分子直径”的实验中，若用直径为0.5 m的浅圆盘盛水，让油酸在水面上形成一层单分子油酸薄膜，那么油酸液滴体积的数量级不能大于________m3.
答案：10－11
(1)某同学在用油膜法估测分子直径的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于( )
A．油酸未完全散开
B．油酸中含有大量的酒精
C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
D．求每滴体积时，1 mL的溶液的滴数多记了10滴
课堂互动讲练
油膜法的应用
例1
(2)在做“用油膜法估测分子大小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为104 mL溶液中有纯油酸6 mL.用注射器测得1 mL上述溶液中有液滴50滴．把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，然后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图1－1－3所示，坐标中正方形小方格的边长为20 mm.求：
图1－1－3
①油酸膜的面积是多少？
②每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？
③根据上述数据，估测出油酸分子的直径是多少？(结果保留两位有效数字)
【精讲精析】 (1)油酸分子直径d＝V/S.计算结果明显偏大，可能是V取大了或S取小了．油酸未完全散开，所测S偏小，d偏大，A正确；油酸中含有大量的酒精，不影响结果，B错；若计算面积时舍去了所有不足一格的方格，使S变小，d变大，故C正确；若求每滴体积时，1 mL 的溶液多记了10滴，使V变小，d变小，D不正确．
【答案】 (1)AC
(2)①2.32×10－2 m2 ②1.2×10－11 m3 ③5.2×10－10 m
某种物质的摩尔质量为M(kg/mol)，密度为ρ(kg/m3)，若用NA表示阿伏伽德罗常量，则：
(1)每个分子的质量是________kg；
(2)1 m3的这种物质中包含的分子数目是______；
(3)1 mol 的这种物质的体积是________m3；
(4)平均每个分子所占据的空间是________m3.
阿伏伽德罗常量的理解及应用
例2
【思路点拨】 本题考查的是宏观量和微观量的计算，解决本知识点的关键是理解宏观量和微观量的物理意义，灵活运用阿伏伽德罗常量解决问题．(共37张PPT)
【2012 精品课件】沪科版物理选修3-3 第1章1．4 无序中的有序和1．5 用统计思想解释分子运动的宏观表现
1．4 无序中的有序
1．5 用统计思想解释分子运动的宏观表现
课标定位
学习目标：1.了解气体分子运动的统计规律，知道气体分子运动的特点．
2．学会用直方图的方法说明气体分子的速率分布．
3．知道温度是分子平均动能的标志，知道气体压强产生的原因．
4．学会用微观统计规律解释温度和气体压强．
重点难点：1.气体分子的运动特点及其统计规律．
2．气体压强的形成及其微观解释．
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
用统计思想解释分子运动的宏观表现
1．5
课前自主学案
一、气体分子运动的特点
1．通常状况下气体分子间的距离比较大(r＞10r0),相互之间的作用力很小，因此可以忽略气体分子间的___________，认为气体分子除了相互碰撞或跟器壁碰撞外，不受____的作用，在空间自由运动．因此，气体能够充满它所能到达的空间，没有一定的体积和形状．
相互作用
力
2．气体分子在不断的碰撞中频繁地改变着______和速率的大小，做着__________的运动．由于分子数目是大量的，分子运动是杂乱无章的，所以，大量分子沿各个方向运动的机会是______的．
方向
杂乱无章
均等
二、无序中的有序
1．伽尔顿板试验：小球落入某个小格完全是一个随机的_____事件，但多次重复操作可以发现，槽中各小格中落入的小球数目有着一定的分布规律——始终是落入中间格子的小球数目___，两边格子中的小球数目____．
2．从伽尔顿的实验中可以得到启示：对于由大量微观粒子组成的系统，就其宏观性质而言,_________起着主导作用．
偶然
多
少
统计规律
三、气体分子运动的统计规律
1．1859年，英国著名物理学家麦克斯韦运用_____方法，找到了气体分子速率的分布函数，从而确定了气体分子速率的分布规律．这个规律指出，在一定状态下，气体的大多数分子的速率都在某一固定数值附近，速率离开这个数值越远，具有这种速率的分子就______，即气体分子速率总体上是呈现出____________________ 的分布特征，很像伽尔顿板实验中各小格中落入小球数目的分布．
统计
越少
“中间多，两头少”
2．麦克斯韦的方法在物理学思想史上具有重要意义，它向人们指出，对于一个由大量微观粒子组成的系统，利用统计方法，一旦找出某个微观量的_________，便可求出这个微观量的____________,而这个统计平均值正好等于该系统的相应_____量.这样，就把分子的_________跟物体的_________紧密地联系起来了．因此，人们称颂麦克斯韦的统计方法“标志着物理学新纪元的开始．”
分布函数
统计平均值
宏观
微观运动
宏观表现
四、温度与气体压强
1．物理学上把分子的无规则运动称为热运动．从分子动理论的观点看，微观分子运动决定着宏观的温度，温度是物体内所有分子热运动的__________的标志．
2．温度是组成物质的大量分子的热运动的______表现，它具有统计意义，对单个分子来说，温度是没有意义的．
平均动能
宏观
3．气体压强产生的原因：大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地______产生了气体的压强．单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的,但是大量分子频繁地撞击器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力．所以从分子动理论的观点来看，气体的压强就是大量气体分子作用在器壁___________的平均作用力．
碰撞
单位面积
思考感悟
当温度升高时，所有分子的热运动速率都增加吗？
提示：不是，温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均速率增大，但对单个分子来说不一定增大．
核心要点突破
一、气体分子运动特点
1．气体分子间距离较大
标准状况下，气体分子间的距离约为分子直径的10倍左右，分子间作用力非常微弱．在理想气体的处理方法中，通常把气体分子看成一个个小球,分子之间除相互碰撞的力外不受任何力作用，可以在空间内自由移动，从而充满容器的整个空间．
2．分子间碰撞频繁
在标准状况下，一个空气分子在1 s内与其他分子碰撞竟达65亿次之多，频繁的碰撞造成了气体分子做杂乱无章的热运动，气体分子不断地改变运动方向，每个气体分子可自由运动的行程极短，通常状况下，气体分子自由运动行程的数量级为10－8 m.
3．气体分子速率分布规律
(1)麦克斯韦速率分布规律：在一定的温度下，不管个别分子怎样运动，气体中的大多数分子的速率都在某个数值附近，表现出“中间多、两头少”的分布规律．
(2)分布规律与温度的关系：当温度升高时，“中间多、两头少”的分布规律不变，气体分子的速率增大，分布曲线的峰值向速率大的一方移动．(如图1－4－1所示)
麦克斯韦速率分布规律
图1－4－1
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1．关于气体分子运动的特点，下列说法正确的是( )
A．由于气体分子间距离较大，所以气体很容易被压缩
B．气体之所以能充满整个空间，是因为气体分子间相互作用的引力和斥力十分微弱，气体分子可以在空间自由移动
C．由于气体分子间的距离较大，所以气体分子间根本不存在相互作用
D．气体分子间除相互碰撞外，几乎无相互作用
解析：选ABD.气体分子间距离大，相互作用的引力和斥力很微弱，很容易被压缩，能自由运动，A、B对．但气体间不是没有相互作用，C错，D对．
二、温度及气体压强的微观解释
1．温度的微观解释
(1)温度在宏观上体现为物体的冷热程度，由于受热传导等因素的影响，这个定义有一定的主观意识．
(2)把温度定义为“物体内所有分子热运动平均动能的标志”，能客观地反映不同温度物体内分子运动的剧烈程度，并能在理论上给出精确的量度关系．
(3)温度从分子动理论角度可以做如下理解：
①温度是大量分子集体行为的反映,具有统计意义，温度对单个分子是没有意义的．
②不同物体在相同温度下，物体内分子热运动的平均动能都相同，但不同物质的分子平均速度的大小一般不同．
③温度升高时，物体内分子的平均动能一定增大，但并不是每个分子的动能都增大,同理，温度降低，分子的平均动能一定减少，但并不是每个分子的动能都会减少．
2．气体压强的微观解释
(1)气体压强的产生：大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生了气体的压强．单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力．所以从分子动理论的观点来看，气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力．
(2)微观因素：气体压强由气体分子的密集程度和平均动能决定：A气体分子的密集程度(即单位体积内气体分子的数目)大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多；B气体的温度高，气体分子的平均动能变大，每个气体分子与器壁的碰撞(可视为弹性碰撞)给器壁的冲力就大；从另一方面讲，气体分子的平均速率大，在单位时间里撞击器壁的次数就多，累计冲力就大．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2．关于气体压强，下列说法中正确的是( )
A．气体分子的平均速率增大，则气体的压强一定增大
B．气体分子的密集程度增大，则气体的压强一定增大
C．气体分子的平均动能增大，则气体的压强一定增大
D．气体分子的平均动能增大，则气体的压强有可能减小
解析：选D.气体的压强与两个因素有关，一是气体分子的平均动能，二是气体分子的密集程度，或者说，一是温度，二是体积．密集程度或平均动能增大，都只强调了问题的一方面，也就是说，平均动能增大的同时，气体的体积可能也增大，使得分子的密集程度减小，所以压强可能增大,也可能减小．同理，当分子的密集程度增大时，分子的平均动能可能减小，压强的变化不能确定．
下表为0 ℃和100 ℃时氧分子的速率分布，对其理解正确的是( )
氧分子的速率分布
不同温度下各速率区间的分子数占总分子数的百分比%
课堂互动讲练
气体分子的运动特点分析
例1
按速率大小划分的速率区间v/m·s－1 0 ℃ 100 ℃
100以下 1.4 0.7
100－200 8.1 5.4
200－300 17.0 11.9
300－400 21.4 17.4
400－500 20.4 18.6
500－600 15.1 16.7
600－700 9.2 12.9
700－800 4.5 7.9
800－900 2.0 4.6
900以上 0.9 3.9
A.温度升高，每个氧分子的速率都增大
B．100 ℃时与0 ℃时相比，大速率分子所占比例增加
C．分子运动满足统计规律，温度升高，氧分子的平均速率增大
D．温度升高，分子的平均速率增大，适应于所有物质分子
【精讲精析】 分子的运动遵循统计规律，适应于大量分子，对单个分子不适应，故A错；温度升高，分子平均速率增大的表现为大速率分子所占比例增加，故B、C正确；速率分布规律适应于所有物质分子，D对．
【答案】 BCD
【方法总结】 (1)对于大量分子无规则运动的速率，无法采用牛顿力学方法精确地予以确定，但可以用统计方法找出其分布规律．
(2)气体分子速率分布总体上呈现出“中间多,两边少”的正态分布特征.它跟伽尔顿板的类比如下：
伽尔顿板实验中的小球→气体分子
小球相互间及跟钉子的碰撞→气体分子相互间及跟器壁的碰撞
小球落入不同的小格→气体分子获得不同的速率
(3)气体分子的速率分布跟温度有关，温度升高，速率大的分子所占的比例增加．
关于温度，下列说法正确的是( )
A．温度越高，分子动能越大
B．物体的运动速度越大，分子总动能越大，因而物体温度也越高
C．一个分子运动的速率越大，该分子的温度越高
D．温度是大量分子无规则热运动平均动能的量度
温度的微观解释
例2
【精讲精析】 温度越高，只是分子的平均动能变大，并不是物体每个分子的动能都大，因而A错；物体整体的运动速度对应的是机械能(动能)，而温度仅与分子的平均动能有关，与物体整体运动的速度毫无关系，B错；温度是对大量分子集体(物体)而言的，是统计、平均概念，对单个分子无意义，C错．
【答案】 D
【方法总结】 温度是分子平均动能的标志，反映的是大量分子热运动的统计规律，同一温度下各个分子的动能不尽相同，即温度不能反映个别分子的动能大小，个别分子的动能也反映不了温度情况．
关于密闭容器中气体的压强，下列说法中正确的是( )
A．是由气体受到的重力产生的
B．是由大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的
C．压强的大小只取决于气体分子数量的多少
D．容器运动的速度越大，气体的压强也越大
气体压强的微观理解
例3
【思路点拨】 气体压强产生原因和大小决定因素是解题的关键．
【自主解答】 气体压强是由气体分子对器壁的频繁碰撞产生的，其大小决定于气体的平均动能及单位体积内的分子数．B选项正确．
【答案】 B
变式训练 对于一定量的理想气体，下列论述中正确的是( )
A．当分子热运动变得剧烈时，压强必变大
B．当分子热运动变得剧烈时，压强可以不变
C．当分子间的平均距离变大时，压强必变小
D．当分子间的平均距离变大时，压强必变大
解析：选B.选项A、B中，“分子热运动变得剧烈”说明温度升高，但不知体积变化情况，所以压强变化情况不确定，所以A错，B对；选项C、D中，“分子间的平均距离变大”说明体积变大，但温度的变化情况未知，故不能确定压强变化情况，所以C、D均不对，正确选项为B.
