第2章 固体、液体和气体 章末素养提升-（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高二物理选择性必修第三册教师用书（教科版2019）

章末素养提升 物理 观念 固体和 固体材料 (1)固体分为晶体和非晶体，晶体分为单晶体和多晶体 (2)晶体的微观结构 (3)新材料及应用：液晶、半导体材料、纳米材料 液体 (1)表面张力：使液体表面张紧、具有收缩的趋势，使液体的表面积趋向最小 (2)浸润和不浸润、毛细现象 温度和 温标 (1)热平衡的特点：一切达到热平衡的系统都具有相同的温度 (2)热力学温度与摄氏度的关系：T=t+273.15 K 气体实 验定律 (1)等温变化的规律pV=常量 (2)等容变化的规律=常量 (3)等压变化的规律=常量 理想气体 (1)理想气体：严格遵从气体实验定律的气体。实际气体在压强不太大，温度不太低时可以看成理想气体 (2)理想气体特点：分子间的相互作用力和分子势能忽略 (3)理想气体的状态方程：=C(质量一定) 科学 思维 1.能建立理想气体模型，知道将实际气体看成理想气体的条件 2.能用气体等温变化、等容变化和等压变化规律解决常见的实际问题 3.能用分子动理论和统计观点解释气体实验定律 科学 探究 能对“一定质量和温度不变的气体压强和体积关系”提出相关问题或猜想 探究压强和体积之间的关系，并体会作p-图像的必要性 科学态度 与责任 通过气体、固体和液体的学习和研究，领会科学、技术、社会、环境之间的密切联系，逐渐形成探索自然的内在动力 例1　(2023·广州市高二期末)关于液体和固体的一些现象，下列说法正确的是 (　　) A.图甲中水蛭停在水面上是因为浮力作用 B.图乙中石英晶体像玻璃一样，没有固定的熔点 C.图丙中水银在玻璃上形成“圆珠状”的液滴说明水银不浸润玻璃 D.图丁中组成晶体的微粒对称排列，形成很规则的几何空间点阵，因此表现为各向同性 答案　C 解析　题图甲中水蛭停在水面上是因为水的表面张力作用，选项A错误；题图乙中石英晶体有固定的熔点，而玻璃是非晶体没有固定的熔点，选项B错误；题图丙中水银在玻璃上形成“圆珠状”的液滴说明水银不浸润玻璃，选项C正确；题图丁中组成晶体的微粒对称排列，形成很规则的几何空间点阵，因此表现为各向异性，选项D错误。 例2　一定质量的理想气体从状态A开始，经历状态B、C、D回到状态A的p-T图像如图所示，其中BA的延长线经过原点O，BC、AD与横轴平行，CD与纵轴平行，下列说法正确的是 (　　) A.A到B过程中，气体的压强变大、温度升高、体积变大 B.B到C过程中，气体分子单位时间内撞击单位面积器壁的次数增多 C.C到D过程中，体积变大、分子热运动剧烈程度不变 D.D到A过程中，气体压强不变、内能减小、体积变大 答案　C 解析　在该图像中过原点的直线是等容线，A到B过程中，气体的体积不变，故A错误；B到C过程中，压强不变，温度升高，则分子平均动能增大，由=C知体积变大，气体分子单位时间内撞击单位面积器壁的次数减少，故B错误；C到D过程中，温度不变，气体分子热运动剧烈程度不变，由pV=C知，压强减小，体积变大，故C正确；D到A过程中，气体发生等压变化，压强不变，温度降低，则气体内能减小，由=C知体积减小，故D错误。 处理图像问题应注意以下几点： (1)看清坐标轴，理解图像的意义。 (2)观察图像，弄清图像中各量的变化情况，看是否属于特殊变化过程，如等温变化、等容变化或等压变化。 (3)若不是特殊过程，可在坐标系中作特殊变化的图像(如等温线、等容线或等压线)，实现两个状态的比较。 例3　(2024·安徽卷)某人驾驶汽车，从北京到哈尔滨，在哈尔滨发现汽车的某个轮胎内气体的压强有所下降(假设轮胎内气体的体积不变，且没有漏气，可视为理想气体)。于是在哈尔滨给该轮胎充入压强与大气压相同的空气，使其内部气体的压强恢复到出发时的压强(假设充气过程中，轮胎内气体的温度与环境相同，且保持不变)。已知该轮胎内气体的体积V0=30 L，从北京出发时，该轮胎气体的温度t1=-3 ℃，压强p1=2.7×105 Pa。哈尔滨的环境温度t2=-23 ℃，大气压强p0取1.0×105 Pa。求： (1)在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小。 (2)充进该轮胎的空气体积。 答案　(1)2.5×105 Pa　(2)6 L 解析　(1)由查理定律可得= 其中p1=2.7×105 Pa， T1=(273-3) K=270 K， T2=(273-23) K=250 K 代入数据解得，在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小为p2=2.5×105 Pa (2)由玻意耳定律p2V0+p0V=p1V0 代入数据解得，充进该轮胎的空气体积为V=6 L。 例4　(2023·贵州文德民族中学月考)氧气瓶是医院、家庭护理、战地救护、个人保健及各种缺氧环境补充用氧较理想的供氧设备。某氧气瓶容积V1=15 L，在T1=300 K的室内测得瓶内氧气的压强p1=9×106 Pa，已知当氧气瓶内外无气压差时供气停止。 (1)求在环境温度为T1=300 K、压强为p0=1×105 Pa时，该氧气瓶可放出氧气的体积V； (2)若将该氧气瓶移至T2=250 K的环境中用气，当瓶内氧气压强变为p2=1.5×106 Pa时，求用掉的氧气的质量与原有的氧气的质量之比。(用百分比表示) 答案　(1)1 335 L　(2)80% 解析　(1)根据等温变化规律可知 p1V1=p0(V1+V)，解得V=1 335 L (2)根据理想气体状态方程可知 =，解得V'=60 L 用掉的氧气的质量与原有的氧气的质量之比为 ×100%=80%。 在分析和求解气体质量变化的问题时，首先要将质量变化的问题变成质量不变的问题，否则不能应用气体实验定律。 例5　(2023·吉林延边二中期末)如图所示，水平放置的固定气缸A和B中分别用活塞封闭一定质量的理想气体，其活塞面积之比为SA∶SB=1∶3。两活塞之间用刚性细杆相连，可沿水平方向无摩擦滑动，两个气缸始终不漏气。初始时，A、B中气体的体积分别为V0、3V0，温度皆为T0=300 K。A中气体压强pA=4p0，p0是气缸外的恒定大气压强，现对A缓慢加热，在保持B中气体温度不变的情况下使B中气体的压强达到pB1=3p0。求： (1)加热前气缸B中的气体压强pB； (2)加热后气缸B中的气体体积VB1； (3)加热后气缸A中的气体温度TA1。 答案　(1)2p0　(2)2V0　(3)700 K 解析　(1)对刚性细杆分析有 pASA+p0SB=p0SA+pBSB 解得pB=2p0 (2)若保持B中气体温度不变，则有 pB·3V0=pB1VB1，解得VB1=2V0 (3)根据上述可知，刚性细杆向右移动的距离为 x= 则加热后A的体积为VA1=xSA+V0 解得VA1=V0 加热后对刚性细杆分析有 pA1SA+p0SB=p0SA+pB1SB 解得pA1=7p0 根据理想气体状态方程有= 解得TA1=700 K。 分析两部分气体相关联问题的三个关键点 1.要把两部分气体分开看待，分别分析每一部分气体的初、末状态的p、V、T情况，列出相应的方程(应用相应的定律、规律)。 2.要找出两部分气体之间的联系，如总体积不变，平衡时压强相等。 3.注意挖掘隐含条件，如“慢慢”“缓慢”通常隐含气体状态变化过程为等温变化或等压变化，“密闭”通常隐含气体状态变化过程中质量不变，“连通”往往隐含压强关系等。 学科网（北京）股份有限公司 $$ DIERZHANG 第二章 章末素养提升 1 物理 观念 固体和固体材料 (1)固体分为 和 ，晶体分为 和_______ (2)晶体的微观结构 (3)新材料及应用：液晶、半导体材料、纳米材料 液体 (1)表面张力：使液体表面张紧、具有 的趋势，使液体的表面积趋向_____ (2)浸润和不浸润、毛细现象 温度和 温标 (1)热平衡的特点：一切达到热平衡的系统都具有相同的 _____ (2)热力学温度与摄氏度的关系：T=t+________ 再现 素养知识 晶体 非晶体 单晶体 多晶体 收缩 最小 温度 273.15 K 物理 观念 气体实 验定律 (1)等温变化的规律_________ (2)等容变化的规律_______ (3)等压变化的规律___________________ 理想气体 (1)理想气体：严格遵从 的气体。实际气体在压强 ，温度 时可以看成理想气体 (2)理想气体特点：分子间的相互作用力和分子势能_____ (3)理想气体的状态方程：_____(质量一定) pV=常量 =常量 =常量 气体实验定律 不太大 不太低 忽略 =C 科学 思维 1.能建立理想气体模型，知道将实际气体看成理想气体的条件 2.能用气体等温变化、等容变化和等压变化规律解决常见的实际问题 3.能用分子动理论和统计观点解释气体实验定律 科学 探究 能对“一定质量和温度不变的气体压强和体积关系”提出相关问题或猜想 探究压强和体积之间的关系，并体会作p-图像的必要性 科学态度 与责任 通过气体、固体和液体的学习和研究，领会科学、技术、社会、环境之间的密切联系，逐渐形成探索自然的内在动力 　(2023·广州市高二期末)关于液体和固体 的一些现象，下列说法正确的是 A.图甲中水蛭停在水面上是因为浮力作用 B.图乙中石英晶体像玻璃一样，没有固定 的熔点 C.图丙中水银在玻璃上形成“圆珠状”的 液滴说明水银不浸润玻璃 D.图丁中组成晶体的微粒对称排列，形成很规则的几何空间点阵，因此 表现为各向同性 例1 √ 提能 综合训练 题图甲中水蛭停在水面上是因为水的表 面张力作用，选项A错误； 题图乙中石英晶体有固定的熔点，而玻 璃是非晶体没有固定的熔点，选项B错误； 题图丙中水银在玻璃上形成“圆珠状” 的液滴说明水银不浸润玻璃，选项C正确； 题图丁中组成晶体的微粒对称排列，形成 很规则的几何空间点阵，因此表现为各向异性，选项D错误。 　一定质量的理想气体从状态A开始，经历状态B、C、D回到状态A的p-T图像如图所示，其中BA的延长线经过原点O，BC、AD与横轴平行，CD与纵轴平行，下列说法正确的是 A.A到B过程中，气体的压强变大、温度升高、体积 变大 B.B到C过程中，气体分子单位时间内撞击单位面积 器壁的次数增多 C.C到D过程中，体积变大、分子热运动剧烈程度不变 D.D到A过程中，气体压强不变、内能减小、体积变大 例2 √ 在该图像中过原点的直线是等容线，A到B过程中， 气体的体积不变，故A错误； B到C过程中，压强不变，温度升高，则分子平均 动能增大，由=C知体积变大，气体分子单位时 间内撞击单位面积器壁的次数减少，故B错误； C到D过程中，温度不变，气体分子热运动剧烈程度不变，由pV=C知，压强减小，体积变大，故C正确； D到A过程中，气体发生等压变化，压强不变，温度降低，则气体内 能减小，由=C知体积减小，故D错误。 总结提升 处理图像问题应注意以下几点： (1)看清坐标轴，理解图像的意义。 (2)观察图像，弄清图像中各量的变化情况，看是否属于特殊变化过程，如等温变化、等容变化或等压变化。 (3)若不是特殊过程，可在坐标系中作特殊变化的图像(如等温线、等容线或等压线)，实现两个状态的比较。 　(2024·安徽卷)某人驾驶汽车，从北京到哈尔滨，在哈尔滨发现汽车的某个轮胎内气体的压强有所下降(假设轮胎内气体的体积不变，且没有漏气，可视为理想气体)。于是在哈尔滨给该轮胎充入压强与大气压相同的空气，使其内部气体的压强恢复到出发时的压强(假设充气过程中，轮胎内气体的温度与环境相同，且保持不变)。已知该轮胎内气体的体积V0= 30 L，从北京出发时，该轮胎气体的温度t1=-3 ℃，压强p1=2.7×105 Pa。哈尔滨的环境温度t2=-23 ℃，大气压强p0取1.0×105 Pa。求： (1)在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小。 例3 答案　2.5×105 Pa 由查理定律可得= 其中p1=2.7×105 Pa， T1=(273-3) K=270 K， T2=(273-23) K=250 K 代入数据解得，在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小为p2=2.5×105 Pa (2)充进该轮胎的空气体积。 答案　6 L 由玻意耳定律p2V0+p0V=p1V0 代入数据解得，充进该轮胎的空气体积为V=6 L。 　(2023·贵州文德民族中学月考)氧气瓶是医院、家庭护理、战地救护、个人保健及各种缺氧环境补充用氧较理想的供氧设备。某氧气瓶容积V1=15 L，在T1=300 K的室内测得瓶内氧气的压强p1=9×106 Pa，已知当氧气瓶内外无气压差时供气停止。 (1)求在环境温度为T1=300 K、压强为p0=1×105 Pa时，该氧气瓶可放出氧气的体积V； 例4 答案　1 335 L 根据等温变化规律可知 p1V1=p0(V1+V)，解得V=1 335 L (2)若将该氧气瓶移至T2=250 K的环境中用气，当瓶内氧气压强变为p2=1.5×106 Pa时，求用掉的氧气的质量与原有的氧气的质量之比。(用百分比表示) 答案　80% 根据理想气体状态方程可知 =，解得V'=60 L 用掉的氧气的质量与原有的氧气的质量之比为 ×100%=80%。 总结提升 在分析和求解气体质量变化的问题时，首先要将质量变化的问题变成质量不变的问题，否则不能应用气体实验定律。 　(2023·吉林延边二中期末)如图所示，水平放置的固定气缸A和B中分别用活塞封闭一定质量的理想气体，其活塞面积之比为SA∶SB=1∶3。两活塞之间用刚性细杆相连，可沿水平方向无摩擦滑动，两个气缸始终不漏气。初始时，A、B中气体的体积分别为V0、3V0， 温度皆为T0=300 K。A中气体压强pA=4p0，p0是 气缸外的恒定大气压强，现对A缓慢加热，在保 持B中气体温度不变的情况下使B中气体的压强 达到pB1=3p0。求： (1)加热前气缸B中的气体压强pB； 例5 答案　2p0 对刚性细杆分析有 pASA+p0SB=p0SA+pBSB 解得pB=2p0 (2)加热后气缸B中的气体体积VB1； 答案　2V0 若保持B中气体温度不变，则有 pB·3V0=pB1VB1，解得VB1=2V0 (3)加热后气缸A中的气体温度TA1。 答案　700 K 根据上述可知，刚性细杆向右移动的距离为 x= 则加热后A的体积为VA1=xSA+V0 解得VA1=V0 加热后对刚性细杆分析有 pA1SA+p0SB=p0SA+pB1SB 解得pA1=7p0 根据理想气体状态方程有= 解得TA1=700 K。 总结提升 分析两部分气体相关联问题的三个关键点 1.要把两部分气体分开看待，分别分析每一部分气体的初、末状态的p、V、T情况，列出相应的方程(应用相应的定律、规律)。 2.要找出两部分气体之间的联系，如总体积不变，平衡时压强相等。 3.注意挖掘隐含条件，如“慢慢”“缓慢”通常隐含气体状态变化过程为等温变化或等压变化，“密闭”通常隐含气体状态变化过程中质量不变，“连通”往往隐含压强关系等。 BENKEJIESHU 本课结束 $$