物理选修3-3（第2课时）固体、液体与气体.ppt

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1、第第2 2课时固体、液体与气体课时固体、液体与气体回扣教材回扣教材考点扫描考点扫描真题在线真题在线回扣教材回扣教材梳理知识梳理知识 夯基础夯基础知识整合知识整合一、固体和液体一、固体和液体1.1.晶体晶体(单晶体、多晶体单晶体、多晶体)和非晶体的比较和非晶体的比较分分类类比比较较晶体晶体非晶体非晶体单单晶体晶体多晶体多晶体外形外形规则规则不不规则规则熔点熔点确定确定物理性物理性质质各向同性各向同性各向同性各向同性微微观结观结构构晶体微粒有晶体微粒有规规律地、律地、周期性地在空周期性地在空间间排排列列许许多多单单晶体晶体杂杂乱乱无章地无章地组组合在合在一起一起组组成物成物质质的分子无的分子无规规

2、律律地地组组合在一起合在一起形成与形成与转转化化有的物有的物质质在不同条件下能在不同条件下能够够形成不同的形形成不同的形态态.同一物同一物质质可以可以组组成非成非晶体或不同晶体或不同结结构的晶体构的晶体,有些非晶体有些非晶体,在一定条件下也可在一定条件下也可转转化化为为晶体晶体典型物典型物质质石英、云母、食石英、云母、食盐盐、硫酸、硫酸铜铜玻璃、蜂蜡、松香玻璃、蜂蜡、松香不规则不规则不确定不确定各向异性各向异性2.2.液体液体(1(1)液体的表面张力液体的表面张力作用作用:液体的液体的 使液面具有收缩到表面积最小的趋势使液面具有收缩到表面积最小的趋势.原因原因:液体表面层分子间距较大液体表面层

3、分子间距较大,分子力表现为引力分子力表现为引力.(2)(2)液晶液晶液晶分子既能在某条件下保持排列有序而显示光学性质各向液晶分子既能在某条件下保持排列有序而显示光学性质各向 ,又可以自由移动位置又可以自由移动位置,保持了液体的保持了液体的 ;液晶分子的位置无序使它像液晶分子的位置无序使它像 ,排列有序使它像排列有序使它像 ;液晶的物理性质很容易在外界的影响下液晶的物理性质很容易在外界的影响下 .(3)(3)毛细现象毛细现象浸润液体在细管中浸润液体在细管中 的现象以及不浸润液体在细管中的现象以及不浸润液体在细管中 的现象的现象.表面张力表面张力异性异性流动性流动性液体液体晶体晶体发生改变发生改变

4、上升上升下降下降二、饱和汽、湿度、物态变化二、饱和汽、湿度、物态变化1.1.饱和汽与未饱和汽饱和汽与未饱和汽(1)(1)饱和汽饱和汽:与液体处于与液体处于 的蒸汽的蒸汽.(2)(2)未饱和汽未饱和汽:没有达到没有达到 状态的蒸汽状态的蒸汽.2.2.饱和汽压饱和汽压(1)(1)定义定义:饱和汽所产生的压强饱和汽所产生的压强.(2)(2)特点特点:液体的饱和汽压与液体的饱和汽压与 有关有关,温度越高温度越高,饱和汽压越大饱和汽压越大,饱和汽饱和汽压与饱和汽的压与饱和汽的 无关无关,与其他气体的压强无关与其他气体的压强无关.3.3.湿度湿度(1)(1)绝对湿度绝对湿度:空气中所含空气中所含 的压强的

5、压强.(2)(2)相对湿度相对湿度:相对湿度相对湿度=.=.4.4.物态变化物态变化动态平衡动态平衡饱和饱和温度温度体积体积水蒸气水蒸气三、气体实验定律、理想气体三、气体实验定律、理想气体1.1.气体的三个实验定律气体的三个实验定律(1)(1)等温等温变化变化玻意耳定律玻意耳定律内容内容:一定质量的某种气体一定质量的某种气体,在在 不变的情况下不变的情况下,压强与体积成压强与体积成 .公式公式:或或pVpV=C(=C(常量常量).).(2)(2)等容等容变化变化查理定律查理定律内容内容:一定质量的某种气体一定质量的某种气体,在在 不变的情况下不变的情况下,压强与热力学温度成压强与热力学温度成

6、.(3)(3)等压变化等压变化盖盖吕萨克定律吕萨克定律内容内容:一定质量的某种气体一定质量的某种气体,在在 不变的情况下不变的情况下,其体积与热力学其体积与热力学温度成温度成 .温度温度反比反比p p1 1V V1 1=p=p2 2V V2 2体积体积正比正比压强压强正比正比2.2.理想气体理想气体(1)(1)宏观上讲宏观上讲,理想气体是指在任何条件下始终遵从气体实验定律的气体理想气体是指在任何条件下始终遵从气体实验定律的气体.实实际气体在压强际气体在压强 、温度、温度 的条件下的条件下,可视为理想气体可视为理想气体.(2)(2)微观上讲微观上讲,理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力理想气体的

7、分子间除碰撞外无其他作用力,分子本身没有体积分子本身没有体积,即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间.3.3.气体分子运动特点气体分子运动特点速率按速率按“中间多、两头少中间多、两头少”分布分布.不太大不太大不太低不太低问题思考问题思考1.1.在探究一定质量气体压强跟体积关系的实验中在探究一定质量气体压强跟体积关系的实验中,建立了建立了p-Vp-V坐标系坐标系.一一定质量气体等温变化的定质量气体等温变化的p-Vp-V图像如图所示图像如图所示,称它为等温线称它为等温线.(教师备用教师备用)选修选修3-3P3-3P2020图图8.1-58.1-5(1)(1

8、)图中等温线的形状是什么样的曲线图中等温线的形状是什么样的曲线?(2)(2)不同温度下的等温线是不同的不同温度下的等温线是不同的,图中哪条等温线表示的是温度比较高图中哪条等温线表示的是温度比较高时的情形时的情形?解析解析:(1)(1)图中等温线的形状为双曲线图中等温线的形状为双曲线.(2)(2)由图可知由图可知,在体积在体积V V一定情况下一定情况下,上面的双曲线表示的压强大上面的双曲线表示的压强大,等温过等温过程的温度就高程的温度就高,所以所以T T2 2TT1 1.答案答案:(1)(1)双曲线双曲线(2)(2)上面那条等温线上面那条等温线2.(2.(选修选修3 3-3P3P2525第第2

9、2题改编题改编)汽车发动机工作时气体的压缩比是衡量发动机汽车发动机工作时气体的压缩比是衡量发动机性能的一个很重要的参数性能的一个很重要的参数.在研发发动机过程中在研发发动机过程中,柴油机在压缩冲程中柴油机在压缩冲程中,活活塞把空气压缩到原来体积的塞把空气压缩到原来体积的 ,压强增大到压强增大到3.43.410106 6 Pa.Pa.已知压缩前空气已知压缩前空气的温度为的温度为47,47,压强为压强为0.80.810105 5 Pa,Pa,把汽缸中空气看做理想气体把汽缸中空气看做理想气体.则则:(1)(1)压缩前空气的热力学温度为多大压缩前空气的热力学温度为多大?(2)(2)压缩后空气的温度约为

10、多少摄氏度压缩后空气的温度约为多少摄氏度?解析解析:(1)T(1)T1 1=(273+47)K=320 K.=(273+47)K=320 K.答案答案:(1)320 K(1)320 K(2)527(2)527 3.3.从微观的角度看从微观的角度看,气体对容器的压强是大量气体分子对容器的碰撞气体对容器的压强是大量气体分子对容器的碰撞引起的引起的.如图所示如图所示,用豆粒做气体分子的模型用豆粒做气体分子的模型,可以演示气体压强产生的可以演示气体压强产生的机理机理.选修选修3-3P3-3P2828图图8.4-48.4-4(1)(1)从微观角度来看从微观角度来看,气体压强的大小跟哪两个因素有关气体压强

11、的大小跟哪两个因素有关?(2)(2)一定质量的某种理想气体一定质量的某种理想气体,温度升高时温度升高时,分子的平均动能如何变化分子的平均动能如何变化?只有气体分子的密集程度如何变化才能保证压强不变只有气体分子的密集程度如何变化才能保证压强不变?解析解析:(1)(1)从微观角度来看从微观角度来看,气体压强的大小跟气体分子的平均动能和分气体压强的大小跟气体分子的平均动能和分子的密集程度有关子的密集程度有关.(2)(2)温度升高时温度升高时,气体分子平均动能增大气体分子平均动能增大,气体分子单次对容器的碰撞增气体分子单次对容器的碰撞增强强.只有气体分子的密集程度减小只有气体分子的密集程度减小,才能保

12、证压强不变才能保证压强不变.答案答案:(1)(1)气体分子的平均动能和分子的密集程度气体分子的平均动能和分子的密集程度(2)(2)增大减小增大减小4.4.有甲、乙两个由不同材料制成的薄片有甲、乙两个由不同材料制成的薄片,把熔化了的蜂蜡薄薄地涂在两把熔化了的蜂蜡薄薄地涂在两个薄片上个薄片上.把缝衣针烧热把缝衣针烧热,然后用针尖接触蜂蜡层的背面然后用针尖接触蜂蜡层的背面,不要移动不要移动,观观察到蜂蜡溶化区域的形状如图所示察到蜂蜡溶化区域的形状如图所示.选修选修3-3P3-3P3333图图9.1-59.1-5(1)(1)甲薄片的材料是单晶体、多晶体还是非晶体甲薄片的材料是单晶体、多晶体还是非晶体?

13、(2)(2)乙薄片的材料是单晶体、多晶体还是非晶体乙薄片的材料是单晶体、多晶体还是非晶体?解析解析:(1)(1)由图甲可知由图甲可知,该材料在导热上具有各向同性该材料在导热上具有各向同性,不是单晶体不是单晶体,可能可能是多晶体或非晶体是多晶体或非晶体.(2)(2)由图乙可知由图乙可知,该材料在导热上具有各向异性该材料在导热上具有各向异性,一定是单晶体一定是单晶体.答案答案:(1)(1)可能是多晶体或非晶体可能是多晶体或非晶体(2)(2)单晶体单晶体考点扫描考点扫描重点透析重点透析 通热点通热点考点一固体和液体的性质考点一固体和液体的性质要点透析要点透析1.1.晶体与非晶体晶体与非晶体(1)(1

14、)单晶体具有各向异性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但不是在各种物理性质上都表现出各向异性.(2)(2)液晶和单晶体具有各向异性液晶和单晶体具有各向异性.(3)(3)只要是具有确定熔点的物体必定是晶体只要是具有确定熔点的物体必定是晶体,反之反之,必是非晶体必是非晶体.(4)(4)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化.2.2.液体的表面张力液体的表面张力形成原因形成原因表面表面层层中分子中分子间间的距离比液体内部分子的距离比液体内部分子间间的距离大的距离大,分子分子间间的相互作用力表的相互作用力表现为现为引力引力表面特性表面特性表面表

15、面层层分子分子间间的引力使液面的引力使液面产产生了表面生了表面张张力力,使液体使液体表面好像一表面好像一层绷紧层绷紧的的弹弹性薄膜性薄膜表面表面张张力的方向力的方向和液面相切和液面相切,垂直于液面上的各条分界垂直于液面上的各条分界线线表面表面张张力的效果力的效果表面表面张张力使液体表面具有收力使液体表面具有收缩趋势缩趋势,使液体表面使液体表面积趋积趋于最小于最小,而在体而在体积积相同的条件下相同的条件下,球形的表面球形的表面积积最小最小表面表面张张力的大小力的大小跟跟边边界界线线的的长长度、液体的种度、液体的种类类、温度都有关系、温度都有关系3.3.液晶的物理性质液晶的物理性质(1)(1)具有

16、液体的流动性具有液体的流动性.(2)(2)具有晶体的光学各向异性具有晶体的光学各向异性.(3)(3)从某个方向看其分子排列比较整齐从某个方向看其分子排列比较整齐,但从另一方向看但从另一方向看,分子的排列是分子的排列是杂乱无章的杂乱无章的.典例突破典例突破【例例1 1】(多选多选)如图所示的四幅图分别对应四种说法如图所示的四幅图分别对应四种说法,其中正确的是其中正确的是()A.(A.(甲甲)图微粒运动就是物质分子的无规则热运动图微粒运动就是物质分子的无规则热运动,即布朗运动即布朗运动B.(B.(乙乙)图当两个相邻的分子间距离为图当两个相邻的分子间距离为r0r0时时,它们间相互作用的引力和斥力它们

17、间相互作用的引力和斥力大小相等大小相等C.(C.(丙丙)图食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的图食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的D.(D.(丁丁)图小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用图小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用 核心点拨核心点拨 (1)(1)微粒运动是布朗运动微粒运动是布朗运动,反映了物质分子的无规则热反映了物质分子的无规则热运动运动.(2)(2)单晶体具有各向异性单晶体具有各向异性.(3)(3)表面张力使液体表面具有收缩趋势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使液体表面积趋于最小.解析解析:物质分子的无规则运动叫热运动物质分子的无规

18、则运动叫热运动,而布朗运动是固体颗粒的运动而布朗运动是固体颗粒的运动,选项选项A A错误错误;当两个相邻的分子间距离为当两个相邻的分子间距离为r r0 0时时,它们间相互作用的引力它们间相互作用的引力和斥力大小相等和斥力大小相等,选项选项B B正确正确;食盐是晶体食盐是晶体,晶体具有各向异性的特点晶体具有各向异性的特点,选项选项C C错误错误;小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用,选项选项D D正确正确.答案答案:BDBD题后反思题后反思 解答固体和液体问题的技巧解答固体和液体问题的技巧(1)(1)解答晶体和非晶体问题应当熟练掌握晶体

19、和非晶体的区别和联系解答晶体和非晶体问题应当熟练掌握晶体和非晶体的区别和联系.(2)(2)解答液体的表面张力问题解答液体的表面张力问题,应熟练掌握液体的表面张力形成的原因、应熟练掌握液体的表面张力形成的原因、表面特性、表面张力的方向、表面张力的效果以及与表面张力大小相关表面特性、表面张力的方向、表面张力的效果以及与表面张力大小相关的因素等的因素等.即时巩固即时巩固 解析解析:晶体被敲碎后晶体被敲碎后,其空间点阵结构未变其空间点阵结构未变,仍是晶体仍是晶体,A,A错误错误;单晶体光学性质各单晶体光学性质各向异性向异性,B,B正确正确;同种元素由于空间的排列结构而形成不同物质的晶体同种元素由于空间

20、的排列结构而形成不同物质的晶体,C,C正确正确;如如果外界条件改变了分子或原子的空间排列结构果外界条件改变了分子或原子的空间排列结构,晶体和非晶体之间可以互相转化晶体和非晶体之间可以互相转化,D,D正确正确;在晶体熔化过程中在晶体熔化过程中,温度保持不变温度保持不变,只是分子平均动能保持不变只是分子平均动能保持不变,分子势分子势能会发生改变能会发生改变,内能也会改变内能也会改变,E,E错误错误.1.1.晶体和非晶体的特点晶体和非晶体的特点(20152015全国全国卷卷,33,33)()(多选多选)下列说法正确的下列说法正确的是是()A.A.将一块晶体敲碎后将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体

21、得到的小颗粒是非晶体B.B.固体可以分为晶体和非晶体两类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有些晶体在不同方向上有不同的光学性质学性质C.C.由同种元素构成的固体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可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体的晶体D.D.在合适的条件下在合适的条件下,某些晶体可以转变为非晶体某些晶体可以转变为非晶体,某些非晶体也可以转变某些非晶体也可以转变为晶体为晶体E.E.在熔化过程中在熔化过程中,晶体要吸收热量晶体要吸收热量,但温度保持不变但温度保持不变,内能也保持不变内能也保持不变BCD BCD 2.2.导学号导学号 00

22、622864 00622864 液体的性质液体的性质(20162016福建福州模拟福建福州模拟)()(多选多选)下列说法下列说法正确的是正确的是()A.A.布朗运动是指悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则热运动布朗运动是指悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则热运动B.B.清晨荷叶上晶莹剔透的露珠成球形清晨荷叶上晶莹剔透的露珠成球形,是水的表面张力作用的结果是水的表面张力作用的结果C.C.一定质量的理想气体发生等温变化时一定质量的理想气体发生等温变化时,其内能一定不变其内能一定不变D.D.夏天大气压强要比冬天的低夏天大气压强要比冬天的低,六月与十一月相比六月与十一月相比,单位面积上撞击地面的单位面积上撞

23、击地面的空气分子个数要多空气分子个数要多E.E.干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,这是由于湿泡外这是由于湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果纱布中的水蒸发吸热的结果BCE BCE 解解析析:布布朗朗运运动动是是悬悬浮浮在在液液体体中中固固体体颗颗粒粒的的运运动动,是是由由于于液液体体分分子子无无规规则则的的碰碰撞撞造造成成的的,布布朗朗运运动动反反映映了了液液体体分分子子的的无无规规则则运运动动,故故选选项项A A错错误误;液液体体跟跟气气体体接接触触的的表表面面存存在在一一个个薄薄层层,叫叫做做表表面面层层,表表面面层层里里的的分分子子比

24、比液液体体内内部部稀稀疏疏,分分子子间间的的距距离离比比液液体体内内部部大大一一些些,分分子子间间的的相相互互作作用用表表现现为为引引力力,即即是是表表面面张张力力,表表面面张张力力的的存存在在使使液液体体表表面面像像被被拉拉伸伸的的弹弹簧簧一一样样,总总有有收收缩缩的的趋趋势势,草草叶叶上上的的露露珠珠呈呈球球形形是是表表面面张张力力作作用用的的结结果果,故故选选项项B B正正确确;温温度度是是理理想想气气体体内内能能的的决决定定因因素素,故故一一定定质质量量的的理理想想气气体体在在等等温温变变化化时时,其其内内能能一一定定不不改改变变,故故选选项项C C正正确确;压压强强减减小小,可可知知

25、气气体体分分子子的的密密集集程程度度减减小小,则则单单位位时时间间内内空空气气分分子子对对单单位位面面积积地地面面撞撞击击次次数数减减少少,故故选选项项D D错错误误;干干湿湿泡泡湿湿度度计计的的湿湿泡泡显显示示的的温温度度低低于于干干泡泡显显示示的的温温度度,主主要要是是由由于于湿湿泡泡外外纱纱布布中中的的水水蒸蒸发发吸吸热热,从从而而温温度度降降低低的的缘故缘故,故选项故选项E E正确正确.考点二气体压强的产生与计算考点二气体压强的产生与计算要点透析要点透析1.1.产生的原因产生的原因由于大量分子无规则运动而碰撞器壁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、持续的形成对器壁各处

26、均匀、持续的压力压力,作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强.2.2.决定因素决定因素(1)(1)宏观上宏观上:决定于气体的温度和体积决定于气体的温度和体积.(2)(2)微观上微观上:决定于分子的平均动能和分子的密集程度决定于分子的平均动能和分子的密集程度.3.3.平衡状态下气体压强的求法平衡状态下气体压强的求法(1)(1)液片法液片法:选取假想的液体薄片选取假想的液体薄片(自身重力不计自身重力不计)为研究对象为研究对象,分析液分析液片两侧受力情况片两侧受力情况,建立平衡方程建立平衡方程,消去面积消去面积,得到液片两侧压强相等方得到液片两侧压强相等方程

27、程,求得气体的压强求得气体的压强.(2)(2)力平衡法力平衡法:选取与气体接触的液柱选取与气体接触的液柱(或活塞或活塞)为研究对象进行受力分为研究对象进行受力分析析,得到液柱得到液柱(或活塞或活塞)的受力平衡方程的受力平衡方程,求得气体的压强求得气体的压强.(3)(3)等压面法等压面法:在连通器中在连通器中,同一种液体同一种液体(中间不间断中间不间断)同一深度处压强同一深度处压强相等相等.液体内深液体内深h h处的总压强处的总压强p=pp=p0 0+gh,p+gh,p0 0为液面上方的压强为液面上方的压强.4.4.加速运动系统中封闭气体压强的求法加速运动系统中封闭气体压强的求法选取与气体接触的

28、液柱选取与气体接触的液柱(或活塞或活塞)为研究对象为研究对象,进行受力分析进行受力分析,利用牛顿利用牛顿第二定律列方程求解第二定律列方程求解.多维突破多维突破高考题型高考题型1 1 液体封闭气体压强的计算液体封闭气体压强的计算 【例例2 2】若已知大气压强为若已知大气压强为p p0 0,在图中各装置均处于静止状态在图中各装置均处于静止状态,图中液体图中液体密度均为密度均为,求被封闭气体的压强求被封闭气体的压强.核心点拨核心点拨 以两个液面之间的液柱为研究对象以两个液面之间的液柱为研究对象,由平衡条件列式求由平衡条件列式求被封闭气体的压强被封闭气体的压强.题后反思题后反思 关联气体压强的计算关联

29、气体压强的计算此类问题求气体压强的原则就是从开口端算起此类问题求气体压强的原则就是从开口端算起(一般为大气压一般为大气压),),沿着液柱沿着液柱在竖直方向上在竖直方向上,向下加向下加ghgh,向上减向上减ghgh即可即可(h(h为高度差为高度差).).【针对训练针对训练】导学号导学号 00622865 00622865 竖直平面内有如图所示的均匀玻璃管竖直平面内有如图所示的均匀玻璃管,内用两段水银柱封闭两段空气柱内用两段水银柱封闭两段空气柱a,ba,b,各段水银柱高度如图所示各段水银柱高度如图所示,大气压为大气压为p p0 0,求空气柱求空气柱a,ba,b的压强各多大的压强各多大.竖直平面内有

30、如图所示的均匀玻璃管竖直平面内有如图所示的均匀玻璃管,内用两段水银柱封闭两段空气柱内用两段水银柱封闭两段空气柱a,ba,b,各段水银柱高度如图所示各段水银柱高度如图所示,大气压为大气压为p p0 0,求空气柱求空气柱a,ba,b的压强各多大的压强各多大.解解析析:从从开开口口端端开开始始计计算算:右右端端为为大大气气压压p p0 0,同同种种液液体体同同一一水水平平面面上上的的压压强强相相同同,所所以以b b气气柱柱的的压压强强为为p pb b=p=p0 0+g(h+g(h2 2-h-h1 1),),而而a a气气柱柱的的压压强强为为p pa a=p=pb b-gh-gh3 3=p=p0 0+

31、g(h+g(h2 2-h-h1 1-h-h3 3).).答案答案:p p0 0+g(hg(h2 2-h-h1 1-h-h3 3)p p0 0+g(hg(h2 2-h-h1 1)高考题型高考题型2 2活塞封闭气体压强的计算活塞封闭气体压强的计算【例例3 3】如图中两个汽缸质量均为如图中两个汽缸质量均为M,M,内部横截面积均为内部横截面积均为S,S,两个活塞的质量两个活塞的质量均为均为m,m,左边的汽缸静止在水平面上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右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下下.两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A,B,A,B,大气

32、压为大气压为p p0 0,求封闭气体求封闭气体A,BA,B的压强各多大的压强各多大?核心点拨核心点拨(1)(1)对图对图(乙乙)既可以活塞既可以活塞m m为研究对象为研究对象,也可以汽缸为研究也可以汽缸为研究对象对象.(2)(2)根据共点力作用下的平衡条件分析求解根据共点力作用下的平衡条件分析求解.题后反思题后反思 活塞封闭气体压强的计算活塞封闭气体压强的计算(1)(1)求用固体求用固体(如活塞如活塞)或液体或液体(如液柱如液柱)封闭在静止的容器内的气体压强封闭在静止的容器内的气体压强,应对固体或液体进行受力分析应对固体或液体进行受力分析,然后根据平衡条件求解然后根据平衡条件求解.(2)(2)

33、当封闭气体所在的系统处于力学非平衡的状态时当封闭气体所在的系统处于力学非平衡的状态时,欲求封闭气体的压欲求封闭气体的压强强,首先选择恰当的研究对象首先选择恰当的研究对象(如与气体关联的液柱、活塞等如与气体关联的液柱、活塞等),),并对其进并对其进行正确的受力分析行正确的受力分析(特别注意内、外气体的压力特别注意内、外气体的压力),),然后根据牛顿第二定律然后根据牛顿第二定律列方程求解列方程求解.【针对训练针对训练】导学号导学号 00622866 00622866 如图所示如图所示,光滑水平面上放有一质量为光滑水平面上放有一质量为M M的汽缸的汽缸,汽缸内放有一质量为汽缸内放有一质量为m m的可

34、在汽缸内无摩擦滑动的活塞的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞,活塞面积活塞面积为为S.S.现用水平恒力现用水平恒力F F向右推汽缸向右推汽缸,最后汽缸和活塞达到相对静止状态最后汽缸和活塞达到相对静止状态,求此求此时缸内封闭气体的压强时缸内封闭气体的压强p.(p.(已知外界大气压为已知外界大气压为p p0 0)考点三气体状态变化的图像问题考点三气体状态变化的图像问题1.1.一定质量的理想气体不同图像的比较一定质量的理想气体不同图像的比较2.2.分析技巧分析技巧利用垂直于坐标轴的线作辅助线去分析不同温度的两条等温线利用垂直于坐标轴的线作辅助线去分析不同温度的两条等温线,不同体不同体积的两条等容线积的两条等

35、容线,不同压强的两条等压线的关系不同压强的两条等压线的关系.例如例如:(1):(1)在图在图(甲甲)中中,V,V1 1对应虚线为等容线对应虚线为等容线,A,B,A,B分别是虚线与分别是虚线与T T2 2,T,T1 1 两线两线的交点的交点,可以认为从可以认为从B B状态通过等容升压到状态通过等容升压到A A状态状态,温度必然升高温度必然升高,所以所以T T2 2TT1 1.(2)(2)如图如图(乙乙)所示所示,A,B,A,B两点的温度相等两点的温度相等,从从B B状态到状态到A A状态压强增大状态压强增大,体积体积一定减小一定减小,所以所以V V2 2VV1 1.典例突破典例突破【例例4 4】

36、一定质量的理想气体由状态一定质量的理想气体由状态A A变为状态变为状态D,D,其有关数据如图其有关数据如图(甲甲)所所示示,若状态若状态D D的压强是的压强是2 210104 4 Pa.Pa.(1)(1)求状态求状态A A的压强的压强;(2)(2)请在图请在图(乙乙)中画出该状态变化过程的中画出该状态变化过程的p-Tp-T图像图像,并分别标出并分别标出A,B,C,DA,B,C,D各各个状态个状态,不要求写出计算过程不要求写出计算过程.核心点拨核心点拨 读出读出V V-T T图上各点的体积和温度图上各点的体积和温度,由理想气体状态方程即由理想气体状态方程即可求出各点对应的压强可求出各点对应的压强

37、.(2)p(2)p-T T图像及图像及A,B,C,DA,B,C,D各个状态如图所示各个状态如图所示.答案答案:(1)4(1)410104 4 Pa Pa(2)(2)见解析见解析题后反思题后反思 气体状态变化图像问题的分析技巧气体状态变化图像问题的分析技巧(1)(1)图像上的一个点表示一定质量气体的一个平衡状态图像上的一个点表示一定质量气体的一个平衡状态,它对应着三个状它对应着三个状态参量态参量;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过程.(2)(2)在在V V-T T或或p p-T T图像中图像中,比较两个状态的压强或体

38、积大小比较两个状态的压强或体积大小,可以用这两个可以用这两个状态到原点连线的斜率大小来判断状态到原点连线的斜率大小来判断.斜率越大斜率越大,压强或体积越小压强或体积越小;斜率越斜率越小小,压强或体积越大压强或体积越大.1.1.导学号导学号 00622867 00622867 由气体状态变化特征选择图像由气体状态变化特征选择图像 如图所示如图所示,一向右一向右开口的汽缸放置在水平地面上开口的汽缸放置在水平地面上,活塞可无摩擦移动且不漏气活塞可无摩擦移动且不漏气,汽缸中间位汽缸中间位置有小挡板置有小挡板.初始时初始时,外界大气压为外界大气压为p p0 0,活塞紧压小挡板处活塞紧压小挡板处,现缓慢升

39、高缸现缓慢升高缸内气体温度内气体温度,则下列选项中的则下列选项中的p p-T T图像能正确反映缸内气体压强变化情况图像能正确反映缸内气体压强变化情况的是的是()即时巩固即时巩固 解析解析:初始时刻初始时刻,活塞紧压小挡板活塞紧压小挡板,说明汽缸中的气体压强小于外界大气说明汽缸中的气体压强小于外界大气压强压强;在缓慢升高汽缸内气体温度时在缓慢升高汽缸内气体温度时,气体先做等容变化气体先做等容变化,温度升高温度升高,压强压强增大增大,当压强等于大气压时活塞离开小挡板当压强等于大气压时活塞离开小挡板,气体做等压变化气体做等压变化,温度升高温度升高,体积增大体积增大,选项选项A,DA,D是错误的是错误

40、的;在在p p-T T图像中图像中,等容线为通过原点的直线等容线为通过原点的直线,所所以选项以选项C C错误错误,B,B正确正确.B B 2.2.挖掘挖掘p p-V V图像信息判断气体状态参量图像信息判断气体状态参量(20142014福建卷福建卷,29,29)图为一定质图为一定质量理想气体的压强量理想气体的压强p p与体积与体积V V的关系图像的关系图像,它由状态它由状态A A经等容过程到状态经等容过程到状态B,B,再经等压过程到状态再经等压过程到状态C.C.设设A,B,CA,B,C状态对应的温度分别为状态对应的温度分别为T TA A,T,TB B,T,TC C,则下列关则下列关系式中正确的是

41、系式中正确的是()A.TA.TA ATTB B,T,TB BTTTB B,T,TB B=T=TC CC.TC.TA ATTB B,T,TB BTTTC CC C 考点四气体实验定律的应用考点四气体实验定律的应用1.1.理想气体状态方程与气体实验定律的关系理想气体状态方程与气体实验定律的关系2.2.应用状态方程或实验定律解题的一般步骤应用状态方程或实验定律解题的一般步骤(1)(1)明确研究对象明确研究对象,即某一定质量的理想气体即某一定质量的理想气体;(2)(2)确定气体在始末状态的参量确定气体在始末状态的参量p p1 1,V,V1 1,T,T1 1及及p p2 2,V,V2 2,T,T2 2;

42、(3)(3)由状态方程或实验定律列式求解由状态方程或实验定律列式求解;(4)(4)讨论结果的合理性讨论结果的合理性.多维突破多维突破高考题型高考题型1 1 一部分气体状态变化问题一部分气体状态变化问题 【例例5 5】(20162016上上海海静静安安期期末末)一一质质量量M=10 M=10 kgkg、高高度度L=35 L=35 cmcm的的圆圆柱柱形形汽汽缸缸,内内壁壁光光滑滑,汽汽缸缸内内有有一一薄薄活活塞塞封封闭闭了了一一定定质质量量的的理理想想气气体体,活活塞塞质质量量m=4 m=4 kgkg、截截面面积积S=100 S=100 cmcm2 2.温温度度t t0 0=27=27 时时,用

43、用绳绳子子系系住住活活塞塞将将汽汽缸缸悬悬挂挂起起来来,如如图图(甲甲)所所示示,汽汽缸缸内内气气体体柱柱的的高高L L1 1=32=32 cm,cm,如如果果用用绳绳子子系系住住汽汽缸缸底底,将将汽汽缸缸倒倒过过来来悬悬挂挂起起来来,如如图图(乙乙)所所示示,汽汽缸缸内内气气体体柱柱的的高高L L2 2=30=30 cm,cm,两两种种情况下汽缸都处于竖直状态情况下汽缸都处于竖直状态,求求:(1)(1)当时的大气压强当时的大气压强;核心点拨核心点拨(1)(1)等温过程应用玻意耳定律等温过程应用玻意耳定律,三个状态参量都变化应用三个状态参量都变化应用理想气体状态方程理想气体状态方程.答案答案:

44、(1)9.8(1)9.810104 4 Pa Pa(2)(2)图图(乙乙)状态时状态时,在活塞下挂一质量在活塞下挂一质量m=3 kgm=3 kg的物体的物体,如图如图(丙丙)所示所示,则温度升高到多少时则温度升高到多少时,活塞将从汽缸中脱落活塞将从汽缸中脱落.核心点拨核心点拨 (2)(2)解题时注意分析好初末状态的解题时注意分析好初末状态的p,Vp,V和和T.T.答案答案:(2)66(2)66 题后反思题后反思 气体实验定律求解注意点气体实验定律求解注意点(1)(1)注意计算时不必换算单位注意计算时不必换算单位,只要前后单位统一即可只要前后单位统一即可,因为相同物理量的因为相同物理量的单位会在

45、计算时消除单位会在计算时消除.(2)(2)要确定好临界状态时的体积、压强的值要确定好临界状态时的体积、压强的值.【针对训练针对训练】导学号导学号 00622868 00622868(20162016山东寿光现代中学模拟山东寿光现代中学模拟)如图所如图所示示,一端封闭且粗细均匀的一端封闭且粗细均匀的L L型玻璃管型玻璃管,竖直部分长为竖直部分长为l=50 cm,l=50 cm,水平部分足水平部分足够长够长,当温度为当温度为288 K288 K时时,竖直管中有一段长竖直管中有一段长h=20 cmh=20 cm的水银柱的水银柱,封闭着一段封闭着一段长长l l1 1=20 cm=20 cm的空气柱的空

46、气柱,外界大气压强始终保持外界大气压强始终保持76 76 cmHgcmHg不变不变,求求:(1)(1)被封闭空气柱长度为被封闭空气柱长度为l l2 2=40 cm=40 cm时的温度时的温度;答案答案:(1)516 K(1)516 K(2)(2)温度升高至温度升高至627 K627 K时时,被封闭空气柱的长度被封闭空气柱的长度l l3 3.答案答案:(2)55 cm(2)55 cm 高考题型高考题型2 2两部分气体状态变化问题两部分气体状态变化问题【例例6 6】如图所示如图所示,U,U形管两臂粗细不等形管两臂粗细不等,开口向上开口向上,右端封闭的粗管横截面右端封闭的粗管横截面积是开口的细管的三

47、倍积是开口的细管的三倍,管中装入水银管中装入水银,大气压为大气压为76 76 cmHgcmHg.左端开口管中水左端开口管中水银面到管口距离为银面到管口距离为11 cm,11 cm,且水银面比封闭管内高且水银面比封闭管内高4 cm,4 cm,封闭管内空气柱长封闭管内空气柱长为为11 cm.11 cm.现在开口端用小活塞封住现在开口端用小活塞封住,并缓慢推动活塞并缓慢推动活塞,使两管液面相平使两管液面相平,推推动过程中两管的气体温度始终不变动过程中两管的气体温度始终不变,试求试求:(1)(1)粗管中气体的最终压强粗管中气体的最终压强;(2)(2)活塞推动的距离活塞推动的距离.核心点拨核心点拨 (1

48、)U(1)U形管内的水银的体积不变形管内的水银的体积不变,左端管中水银下降的距离是右左端管中水银下降的距离是右端管中水银上升的距离的三倍端管中水银上升的距离的三倍.(2)(2)左端管中气体的长度会缩短左端管中气体的长度会缩短,左端管中水银会下降左端管中水银会下降,活塞推动的距离与这两活塞推动的距离与这两个因素有关个因素有关.解析解析:(1)(1)设左管横截面积为设左管横截面积为S,S,则右管横截面积为则右管横截面积为3S,3S,以右管封闭气体为研究对以右管封闭气体为研究对象象.初状态初状态p p1 1=80=80 cmHgcmHg,V V1 1=113S=33S,=113S=33S,两管液面相

49、平时两管液面相平时,Sh,Sh1 1=3Sh=3Sh2 2,h,h1 1+h+h2 2=4 cm,=4 cm,解得解得h h2 2=1 cm,=1 cm,此时右端封闭管内空气柱长此时右端封闭管内空气柱长l=10 cm,Vl=10 cm,V2 2=103S=30S=103S=30S气体做等温变化有气体做等温变化有p p1 1V V1 1=p=p2 2V V2 2,即即8033S=p8033S=p2 230S30S解得解得p p2 2=88=88 cmHgcmHg.(2)(2)以左管被活塞封闭气体为研究对象以左管被活塞封闭气体为研究对象,p p1 1=76 cmHg,V=76 cmHg,V1 1=

50、11S,p=11S,p2 2=p=p2 2=88=88 cmHgcmHg气体做等温变化有气体做等温变化有p p1 1VV1 1=p=p2 2VV2 2解得解得V V2 2=9.5S=9.5S活塞推动的距离为活塞推动的距离为L=11 cm+3 cm-9.5 cm=4.5 cm.L=11 cm+3 cm-9.5 cm=4.5 cm.答案答案:(1)88(1)88 cmHgcmHg(2)4.5 cm(2)4.5 cm题后反思题后反思 (1)(1)利用连通器原理分析两封闭气体压强之间的关系利用连通器原理分析两封闭气体压强之间的关系.(2)(2)末状态下末状态下,先由玻意耳定律求右端封闭气体压强先由玻意