【物理】2018届一轮复习人教版固体液体气体实验定律教案 6页

‎ 固体 液体 气体实验定律 ‎【教学目标】‎ ‎1.知道晶体、非晶体的区别.‎ ‎2.理解表面张力，会解释有关现象.‎ ‎3.掌握气体实验三定律，会用三定律分析气体状态变化问题． ‎ ‎【教学过程】‎ ‎ ‎ ‎★重难点一、固体、液体的性质★‎ ‎1．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。‎ ‎2．液体表面张力 形成原因 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 表面特性 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 表面张力的方向 和液面相切，垂直于液面上的各条分界线 表面张力的效果 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 ‎【典型例题】（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 ‎【答案】BCD　‎ ‎【解析】将一晶体敲碎后，得到的小颗粒仍是晶体，故选项A错误。单晶体具有各向异性，有些单晶体沿不同方向上的光学性质不同，故选项B正确。金刚石和石墨由同种元素构成，但由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，故选项C正确。晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化，如天然水晶是晶体，熔融过的水晶(即石英玻璃)是非晶体，也有些非晶体在一定条件下可转化为晶体，故选项D正确。熔化过程中，晶体的温度不变，但内能改变，故选项E错误。‎ ‎ ‎ ‎★重难点二、气体压强的产生与计算★‎ ‎1．产生的原因 由于大量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做气体的压强。‎ ‎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．平衡状态下气体压强的求法 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 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 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。液体内深h处的总压强p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强 ‎4．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。‎ ‎【典型例题】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，求封闭气体A、B的压强各多大？‎ ‎【答案】　p0＋　p0－ ‎【解析】　由题图甲中选m为研究对象。‎ pAS＝p0S＋mg 得pA＝p0＋ ‎　　　‎ 题图乙中选M为研究对象得 pB＝p0－。‎ ‎ ‎ ‎★重难点三、理想气体状态方程与实验定律的应用★‎ 一、气体实验定律 ‎1．三大气体实验定律 ‎(1)玻意耳定律(等温变化)：‎ p1V1＝p2V2或pV＝C(常数)。‎ ‎(2)查理定律(等容变化)：‎ ＝或＝C(常数)。‎ ‎(3)盖—吕萨克定律(等压变化)：‎ ＝或＝C(常数)。‎ ‎2．几个重要的推论 ‎(1)查理定律的推论：Δp＝ΔT ‎(2)盖－吕萨克定律的推论：ΔV＝ΔT ‎(3)理想气体状态方程的推论：＝＋＋……‎ ‎3．利用气体实验定律解决问题的基本思路 二、理想气体状态方程 ‎1．理想气体 ‎(1)宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守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，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间。‎ ‎2．状态方程：＝或＝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。‎ 三、用图象法分析气体的状态变化 ‎1.一定质量的气体不同图象的比较 ‎　‎ 特点 举例 p－V pV＝CT(其中C为恒量)，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远 p－ p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高 p－T p＝T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小 V－T V＝T，斜率k＝，即斜率越大，压强越小 ‎2.气体状态变化的图像的应用技巧 ‎(1)明确点、线的物理意义：求解气体状态变化的图像问题，应当明确图像上的点表示一定质量的理想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段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程。‎ ‎(2)明确斜率的物理意义：在VT图像(pT图像)中，比较两个状态的压强(或体积)大小，可以比较这两个状态到原点连线的斜率的大小，其规律是：斜率越大，压强(或体积)越小；斜率越小，压强(或体积)越大。‎ ‎【典型例题】如图所示，一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞。已知大活塞的质量为m1＝2.50 kg，横截面积为S1＝80.0 cm2；小活塞的质量为m2＝1.50 kg，横截面积为S2＝40.0 cm2；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为l＝40.0 cm；汽缸外大气的压强为p＝1.00×105 Pa，温度为T＝303 K。初始时大活塞与大圆筒底部相距，两活塞间封闭气体的温度为T1＝495 K。现汽缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移。忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度大小g取10 m/s2。求 ‎(1)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，缸内封闭气体的温度；‎ ‎ (2)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强。‎ ‎【答案】　(1)330 K　(2)1.01×105 Pa ‎【解析】　(1)设初始时气体体积为V1，在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，缸内封闭气体的体积为V2，温度为T2。由题给条件得 V1＝S2＋S1①‎ V2＝S2l②‎ 在活塞缓慢下移的过程中，用p1表示缸内气体的压强，由力的平衡条件得 S1(p1－p)＝m1g＋m2g＋S2(p1－p)③‎ 故缸内气体的压强不变。由盖—吕萨克定律有 ＝④‎ 联立①②④式并代入题给数据得 T2＝330 K。⑤‎ ‎(2)在大活塞与大圆筒底部刚接触时，被封闭气体的压强为p1。在此后与汽缸外大气达到热平衡的过程中，被封闭气体的体积不变。设达到热平衡时被封闭气体的压强为p′，由查理定理，有 ＝⑥‎ 联立③⑤⑥式并代入题给数据得 p′＝1.01×105 Pa。⑦‎ ‎ ‎