第二章 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（人教版 苏京）

DIERZHANG 第二章 章末素养提升 1 再现 素养知识 物理 观念 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+_________ 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________ 温度 273.15 K pV=常量 =常量 =常量 物理 观念 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) 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 气体实验定律 不太大 不太低 忽略 =C 晶体 非晶体 单晶体 多晶体 收缩 最小 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“一定质量的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 　关于固体和液体，下列说法中正确的是 A.慢慢向小茶杯中注水，即使水面稍高出杯口，水仍不会流下来，此现 象与液体的表面张力无关 B.具有各向同性的物质一定没有确定的熔化温度 C.某种液体与固体接触，当固体分子对液体分子的吸引力大于液体分子 之间的吸引力时，该液体浸润固体 D.液晶的物理性质稳定，外界条件的变动不会引起液晶分子排列变化 例1 √ 提能 综合训练 慢慢向小茶杯中注水，即使水面高出杯口，水仍不会流下来，此现象与液体的表面张力有关，A错误； 多晶体是各向同性的，但有确定的熔点，B错误； 某种液体和固体接触时，由浸润的特点可知，C正确； 液晶具有液体的流动性，其物理性质并不稳定，液晶分子的排列是不稳定的，外界的微小变动就能引起液晶分子排列的变化，D错误。 　(2023·南京市高二期中)一定质量的理想气体状态变化的过程如图所示，则 A.整个过程中，气体在状态b时压强最大 B.从状态d到状态a，压强先减小后增大 C.状态d时单位时间内与器壁单位面积碰 撞的分子数比b状态多 D.在气体分子的各速率区间的分子数占总分子数的百分比随气体分子速 率的变化曲线的图像中，状态c时的图像的峰值比状态a时的图像峰值大 例2 √ 根据题意，由理想气体状态方程=C可得V=·T，可知， V-T图像中，斜率越大，压强越小，过原点分别做Oa'、 Ob'与图像相切，如图所示 由图可知，过b'点时斜率最小，压强最大，故A错误； 由图可知，从d→a的过程中，图像的斜率先增大后减小，则压强先减小后增大，故B正确； 由图同理可知，气体在状态b时的压强大于状态d时的压强，温度相同，由压强的微观意义可知状态d时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比b状态少，故C错误； 状态c对应的温度高于状态a，因此在气体分子的各速率区间的分子数占总分子数的百分比图像中，状态c时的图像峰值比状态a时的图像峰值小，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。 　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，已知当钢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　 根据玻意耳定律可知 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% 根据理想气体状态变化方程可知= 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 对于变质量问题，直接应用气体实验定律或理想气体状态方程显然不合适，关键是如何灵活选择研究对象，将变质量问题转化为定质量问题，可取原有气体为研究对象，也可以选择剩余气体为研究对象，但始末状态参量必须对应为同一部分气体。可想象“放出”或“漏掉”的气体与剩余气体的状态相同，将变质量问题转化为定质量问题，然后利用理想气体的状态方程，就可以确定剩余气体与“放出”或“漏掉”气体的体积、质量关系，从而确定剩余气体和原有气体间的状态变化关系。 　(2022·南通市月考)如图所示，一端封闭粗细均匀的U形 导热玻璃管竖直放置，封闭端空气柱的长度L=50 cm，管 两侧水银面的高度差为h=19 cm，大气压强恒为76 cmHg。 (1)若初始环境温度为27 ℃，给封闭气体缓慢加热，当管两 侧水银面齐平时，求封闭气体的温度； 例5 答案　203 ℃ 封闭气体初状态压强 p1=p0-ph=(76-19) cmHg=57 cmHg 设玻璃管的横截面积为S，体积V1=LS=50S 温度T1=(273+27) K=300 K 封闭气体末状态压强p2=p0=76 cmHg 体积V2=(L+)S=(50+)S=59.5S 对封闭气体，由理想气体状态方程得= 代入数据解得T2=476 K，即温度为203 ℃。 (2)若保持环境温度27 ℃不变，缓慢向开口端注入水银，当管两侧水银面平齐时，求注入水银柱的长度x。 答案　44 cm 设注入水银后空气柱的长度为H，对封闭气体， 由玻意耳定律得p1V1=p2HS 代入数据解得H=37.5 cm 注入水银柱的长度x=2(L-H)+h=2×(50-37.5)cm+19 cm=44 cm。 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(应用相应的气体实验定律或理想气体状态方程)。 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。 $ 章末素养提升 物理 观念 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) 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 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“一定质量的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　关于固体和液体，下列说法中正确的是(　　) A.慢慢向小茶杯中注水，即使水面稍高出杯口，水仍不会流下来，此现象与液体的表面张力无关 B.具有各向同性的物质一定没有确定的熔化温度 C.某种液体与固体接触，当固体分子对液体分子的吸引力大于液体分子之间的吸引力时，该液体浸润固体 D.液晶的物理性质稳定，外界条件的变动不会引起液晶分子排列变化 答案　C 解析　慢慢向小茶杯中注水，即使水面高出杯口，水仍不会流下来，此现象与液体的表面张力有关，A错误；多晶体是各向同性的，但有确定的熔点，B错误；某种液体和固体接触时，由浸润的特点可知，C正确；液晶具有液体的流动性，其物理性质并不稳定，液晶分子的排列是不稳定的，外界的微小变动就能引起液晶分子排列的变化，D错误。 例2　(2023·南京市高二期中)一定质量的理想气体状态变化的过程如图所示，则(　　) A.整个过程中，气体在状态b时压强最大 B.从状态d到状态a，压强先减小后增大 C.状态d时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比b状态多 D.在气体分子的各速率区间的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化曲线的图像中，状态c时的图像的峰值比状态a时的图像峰值大 答案　B 解析　根据题意，由理想气体状态方程=C可得V=·T，可知，V-T图像中，斜率越大，压强越小，过原点分别做Oa'、Ob'与图像相切，如图所示 由图可知，过b'点时斜率最小，压强最大，故A错误；由图可知，从d→a的过程中，图像的斜率先增大后减小，则压强先减小后增大，故B正确；由图同理可知，气体在状态b时的压强大于状态d时的压强，温度相同，由压强的微观意义可知状态d时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比b状态少，故C错误；状态c对应的温度高于状态a，因此在气体分子的各速率区间的分子数占总分子数的百分比图像中，状态c时的图像峰值比状态a时的图像峰值小，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　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，已知当钢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)根据玻意耳定律可知 p1V1=p0(V1+V) 解得V=1 335 L (2)根据理想气体状态变化方程可知 = 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%。 对于变质量问题，直接应用气体实验定律或理想气体状态方程显然不合适，关键是如何灵活选择研究对象，将变质量问题转化为定质量问题，可取原有气体为研究对象，也可以选择剩余气体为研究对象，但始末状态参量必须对应为同一部分气体。可想象“放出”或“漏掉”的气体与剩余气体的状态相同，将变质量问题转化为定质量问题，然后利用理想气体的状态方程，就可以确定剩余气体与“放出”或“漏掉”气体的体积、质量关系，从而确定剩余气体和原有气体间的状态变化关系。 例5　(2022·南通市月考)如图所示，一端封闭粗细均匀的U形导热玻璃管竖直放置，封闭端空气柱的长度L=50 cm，管两侧水银面的高度差为h=19 cm，大气压强恒为76 cmHg。 (1)若初始环境温度为27 ℃，给封闭气体缓慢加热，当管两侧水银面齐平时，求封闭气体的温度； (2)若保持环境温度27 ℃不变，缓慢向开口端注入水银，当管两侧水银面平齐时，求注入水银柱的长度x。 答案　(1)203 ℃　(2)44 cm 解析　(1)封闭气体初状态压强 p1=p0-ph=(76-19) cmHg=57 cmHg 设玻璃管的横截面积为S，体积V1=LS=50S 温度T1=(273+27) K=300 K 封闭气体末状态压强p2=p0=76 cmHg 体积V2=(L+)S=(50+)S=59.5S 对封闭气体，由理想气体状态方程得= 代入数据解得T2=476 K，即温度为203 ℃。 (2)设注入水银后空气柱的长度为H，对封闭气体， 由玻意耳定律得p1V1=p2HS 代入数据解得H=37.5 cm 注入水银柱的长度 x=2(L-H)+h=2×(50-37.5)cm+19 cm=44 cm。 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(应用相应的气体实验定律或理想气体状态方程)。 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 $