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 浙江）

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　关于液体和固体的一些现象，下列说法正确的是(　　) A.图甲中水黾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　题图甲中水黾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　(多选)如图所示是一定质量的理想气体的p-V图像，气体状态从A→B→C→D→A完成一次循环，A→B(图中实线)和C→D均为等温过程，温度分别为T1和T2。下列判断正确的是(　　) A.D→A为等容过程，B→C为等压过程 B.T1>T2 C.A→B过程中，若VB=2VA，则pB=2pA(VA、pA、VB、pB分别为A、B两点的体积和压强) D.若气体状态沿图中虚线由A→B变化，则气体的温度先升高后降低 答案　BD 解析　由题图可知，D→A过程压强不变，为等压过程；B→C过程体积不变，为等容过程，故A项错误；D→A过程为等压变化，VA>VD，根据盖—吕萨克定律得=，则T1>T2，故B项正确；A→B过程中，温度不变，根据玻意耳定律得pAVA=pBVB，若VB=2VA，则pB=pA，故C项错误；题图中的等温线是双曲线的一支，由B项分析可知图线离原点越远，气体温度越高，A、B两点在同一条等温线上，所以从A沿虚线到B的过程中，温度先升高后降低，故D项正确。 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)若不是特殊变化过程，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　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4　(2023·金华市月考)如图所示，某探究小组将一横截面积为S=5 cm2、质量为m=0.1 kg的热杯盖扣在一加热平板上，热杯盖内部密封一定质量的气体。开始时封闭气体温度为T1=300 K，封闭气体压强为大气压强。封闭气体可视为理想气体，取大气压强p0=1.0×105 Pa，重力加速度g=10 m/s2，不计热杯盖的体积变化。求： (1)当封闭气体温度降至T2=285 K时的压强p2； (2)当封闭气体温度降至T2=285 K时，竖直向上提起杯盖所需拉力的最小值； (3)若探究小组给封闭气体加热，当热杯盖恰好被顶起时封闭气体的温度T3。 答案　(1)9.5×104 Pa　(2)3.5 N　(3)306 K 解析　(1)由题意知，气体等容变化= 又p1=p0 联立解得p2=9.5×104 Pa (2)竖直向上提起杯盖，由平衡条件可得 Fmin=(p0-p2)S+mg， 解得Fmin=3.5 N (3)若探究小组给封闭气体加热，当热杯盖恰好被顶起时，设封闭气体压强为p3， 由平衡条件可得mg=(p3-p0)S 解得p3=1.02×105 Pa 由= 解得封闭气体的温度T3=306 K。 解决气体实验定律与理想气体状态方程的综合问题的一般思路： (1)审清题意，确定研究对象。 (2)分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定律或理想气体状态方程列出方程；对力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程进而求出压强。 (3)注意挖掘题目中的隐含条件，如几何关系等，列出辅助方程。 (4)多个方程联立求解。对求解的结果注意检验它们的合理性。 学科网（北京）股份有限公司 $ 章末素养提升 DIERZHANG 第二章 1 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 再现 素养知识 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 再现 素养知识 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 再现 素养知识 　关于液体和固体的一些现象，下列说法正确的是 A.图甲中水黾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 √ 题图甲中水黾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。 　(多选)如图所示是一定质量的理想气体的p-V图像，气体状态从A→B→C→D→A完成一次循环，A→B(图中实线)和C→D均为等温过程，温度分别为T1和T2。下列判断正确的是 A.D→A为等容过程，B→C为等压过程 B.T1>T2 C.A→B过程中，若VB=2VA，则pB=2pA(VA、pA、 VB、pB分别为A、B两点的体积和压强) D.若气体状态沿图中虚线由A→B变化，则气体的温度先升高后降低 例2 √ √ 由题图可知，D→A过程压强不变，为等压过程；B→C过程体积不变，为等容过程，故A项错误；D→A过程为等压变化，VA>VD，根据盖—吕萨克定律得=，则T1>T2，故B项正确； A→B过程中，温度不变，根据玻意耳定律得 pAVA=pBVB，若VB=2VA，则pB=pA，故C项错误； 题图中的等温线是双曲线的一支，由B项分析可知图线离原点越远，气体温度越高，A、B两点在同一条等温线上，所以从A沿虚线到B的过程中，温度先升高后降低，故D项正确。 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)若不是特殊变化过程，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。 　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3 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。 　(2023·金华市月考)如图所示，某探究小组将一横截面积为S=5 cm2、质量为m=0.1 kg的热杯盖扣在一加热平板上，热杯盖内部密封一定质量的气体。开始时封闭气体温度为T1=300 K，封闭气体压强为大气压强。封闭气体可视为理想气体，取大气压强p0=1.0×105 Pa，重力加速度g= 10 m/s2，不计热杯盖的体积变化。求： (1)当封闭气体温度降至T2=285 K时的压强p2； 例4 答案　9.5×104 Pa 由题意知，气体等容变化= 又p1=p0 联立解得p2=9.5×104 Pa (2)当封闭气体温度降至T2=285 K时，竖直向上 提起杯盖所需拉力的最小值； 答案　3.5 N 竖直向上提起杯盖，由平衡条件可得 Fmin=(p0-p2)S+mg， 解得Fmin=3.5 N (3)若探究小组给封闭气体加热，当热杯盖恰好被顶起时封闭气体的温度T3。 答案　306 K 若探究小组给封闭气体加热，当热杯盖恰好被顶起时，设封闭气体压强为p3， 由平衡条件可得mg=(p3-p0)S 解得p3=1.02×105 Pa 由= 解得封闭气体的温度T3=306 K。 总结提升 解决气体实验定律与理想气体状态方程的综合问题的一般思路： (1)审清题意，确定研究对象。 (2)分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定律或理想气体状态方程列出方程；对力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程进而求出压强。 (3)注意挖掘题目中的隐含条件，如几何关系等，列出辅助方程。 (4)多个方程联立求解。对求解的结果注意检验它们的合理性。 $