15.2　固体、液体和气体——2027届高中物理一轮复习课件

该高中物理高考复习课件聚焦“固体、液体和气体”专题，依据高考评价体系梳理了固体微观结构与性质、液体表面张力及毛细现象、气体压强计算与微观解释、气体实验定律及图像问题四大核心考点，通过考点分类（如晶体非晶体辨析、活塞模型压强计算）明确高频考查方向，归纳出选择、计算等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题引路+模型建构+素养提升”，如以南通一模黑磷晶体题（典例1）强化物质观念，通过活塞模型（典例3）和连通器模型（典例4）培养科学思维中的模型建构能力，总结“选对象-找参量-定过程-列方程”解题步骤。特设易错点分析（如气体实验定律适用条件）和图像问题技巧，助力学生掌握得分关键，教师可据此系统开展专题复习，提升备考效率。

第73课时　固体、液体和气体 学习目标:1.了解固体的微观结构,知道晶体和非晶体的特点,了解液晶的主要性质。 2.了解表面张力现象和毛细现象,知道它们的产生原因。 3.掌握气体压强的计算方法及气体压强的微观解释。 4.能用气体实验定律解决实际问题,并会分析气体图像问题。 √ × × √ √ × √ 解析 1.√ 2.×　液晶是介于液态和晶态之间的物质相。 3.×　船浮于水面是浮力作用的结果,与表面张力无关。 4.√　气体实验定律适用于理想气体。压强极大时气体分子间作用力和分子体积不可忽略。 5.√ 6.×　由理想气体状态方程=C知,温度升高时若体积同时增大,压强可能不变甚至减小。 7.√　一定质量的理想气体,内能只与分子热运动的平均动能有关,温度升高,分子热运动的平均动能增大,则内能增大。 考点一　固体、液体性质的理解 1.固体 固体通常可分为晶体和非晶体,具体见下表: 项目 晶体 非晶体 单晶体 多晶体 外形 　　　  不规则 熔点 确定 不确定 物理性质 各向　　  各向　　  微观结构 组成晶体的物质微粒有　　　　地、周期性地在空间排列  注意:多晶体中每个小晶体间的排列无规则 无规则 规则 异性 同性 规则 2.液体 (1)液体的表面张力 ①作用效果:液体的表面张力使液面具有　　　　的趋势,使液体表面积趋于最小,而在体积相同的条件下,　　　　形表面积最小。  ②方向:表面张力跟液面　　　　,跟这部分液面的各条分界线　　　　。 ③形成原因:表面层中分子间距离比液体内部分子间距离大,分子间作用力表现为　　　　。  (2)浸润和不浸润 ①当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用强时,液体能够浸润固体。反之,液体不浸润固体。 ②毛细现象:浸润液体在细管中　　　　,不浸润液体在细管中　　　　。 收缩 球 相切 垂直 引力 上升 下降 3.液晶 (1)液晶的物理性质 ①具有液体的　　　　。  ②具有晶体的　　　　　　　　。  (2)液晶的微观结构 从某个方向上看,其分子排列比较整齐,但从另一方向看,分子的排列是杂乱无章的。 流动性 光学各向异性 考向1　晶体和非晶体 典例1　(2025南通一模)黑磷的原子按照一定的规则排列呈片状结构,电子在同一片状平层内容易移动,在不同片状平层间移动时受到较大阻碍。则黑磷(　　) A.属于多晶体 B.没有固定的熔点 C.导电性能呈各向异性 D.没有天然的规则几何外形 C 考向2　液体 典例2　下列说法正确的是(　　) A.鸭子从池塘中出来,羽毛并不湿——毛细现象 B.细玻璃棒尖端放在火焰上烧熔后尖端变成球形——表面张力 C.压紧土壤可以把地下水分引上来——浸润现象 D.保存地下的水分就要把地面的土壤锄松——表面张力 B 考点二　气体压强的产生与计算 气体压强的计算 (1)活塞模型 最常见的封闭气体的两种方式如图所示。 求气体压强的基本方法:先对活塞进行受 力分析,然后根据平衡条件或牛顿第二定 律列方程。 图甲中活塞的质量为m,活塞横截面积为S,外界大气压强为p0。由于活塞处于平衡状态,所以p0S+mg=pS,则气体的压强为p=p0+。 图乙中的液柱也可以看成“活塞”,由于液柱处于平衡状态,所以pS+mg=p0S,则气体压强为p=p0-=p0-ρ液gh。 (2)连通器模型 如图所示,U形管竖直放置,同一液体中的相同高度处压强一定相等,所以气体B和A的压强关系可由图中虚线联系起来,则有pB+ρgh2=pA,而pA=p0+ρgh1,所以气体B的压强为pB=p0+ρg(h1-h2)。 典例3　质量为m的薄壁导热柱形汽缸,内壁光滑,用横截面积为S的活塞封闭一定量的理想气体。在下述所有过程中,汽缸不漏气且与活塞不脱离。当汽缸如图甲竖直倒立静置时。缸内气体体积为V1,温度为T1。已知重力加速度大小为g,大气压强为p0。 (1)将汽缸如图乙竖直悬挂,缸内气体温度仍为T1,求此时缸内气体体积V2; (2)如图丙所示,将汽缸水平放置,稳定后对汽缸缓慢加热,当缸内气体体积为V3时,求此时缸内气体的温度。 答案 (1)V1　(2) 解析 (1)图甲状态下,对汽缸受力分析,如图1所示, 则封闭气体的压强为p1=p0+。 当汽缸按图乙方式悬挂时,对汽缸受力分析,如图2所示, 则封闭气体的压强为p2=p0-, 对封闭气体由玻意耳定律得p1V1=p2V2, 解得V2=V1。 (2)当汽缸按图丙的方式水平放置时,封闭气体的压强为p3=p0,由理想气体状态方程得,解得T3=。　 典例4　若已知大气压强为p0,图中各装置均处于静止状态,液体密度均为ρ,重力加速度为g,求各被封闭气体的压强。 甲:p0-ρgh　乙:p0-ρgh　丙:p0-ρgh　丁:p0+ρgh1 考点三　气体实验定律　理想气体状态方程 1.气体实验定律 项目 玻意耳定律 查理定律 盖-吕萨克定律 内容 一定质量的某种气体,在温度不变的情况下,压强与体积成　   一定质量的某种气体,在体积不变的情况下,压强与热力学温度成 　　   一定质量的某种气体,在压强不变的情况下,体积与热力学温度成　   表达式 p1V1=　　　  =　　  拓展:Δp=T =　　　  拓展:ΔV=T 反比 正比 正比 p2V2 项目 玻意耳定律 查理定律 盖-吕萨克定律 微观 解释 一定质量的某种理想气体,温度保持不变时,分子的平均动能 　　　　。体积减小时,分子的数密度 　　　　,气体的压强 　　　　  一定质量的某种理想气体,体积保持不变时,分子的数密度 　　 　,温度升高时,分子的平均动能 　　　,气体的压强 　   一定质量的某种理想气体,温度升高时,分子的平均动能　　　　。只有气体的体积同时增大,使分子的数密度　　　,才能保持压强不变  图像       不变 增大 增大 保持不变 增大 增大 增大 减小 2.理想气体状态方程 (1)理想气体:在任何温度、任何　　　　下都遵从气体实验定律的气体。 ①在压强不太大、温度不太低时,实际气体可以看作理想气体。 ②理想气体的分子间除碰撞外不考虑其他作用,一定质量的某种理想气体的内能仅由　　　　决定。  (2)理想气体状态方程:　　　　　　或　　　　　(质量一定的理想气体)。 压强 温度 =C 典例5　如图所示,高为3L的绝热汽缸竖直放置在水平面上,汽缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体。外界大气压强为p0,活塞横截面积为S,活塞与汽缸之间的最大静摩擦力为。当气体温度为T0时,活塞与汽缸底部的距离为L,且活塞恰好不下滑,活塞质量、电热丝的体积 以及汽缸和活塞的厚度均不计,活塞在移动过程中与汽缸 密闭性良好。 (1)对缸内气体缓慢加热, 求当活塞刚要向上滑动时缸内气体的温度T1; (2)继续对缸内气体缓慢加热, 求当活塞恰好上升到汽缸顶部时缸内气体的温度T2。 答案 (1)1.5T0　(2)4.5T0 解析 (1)开始时,对活塞受力分析可知p1S+Ffm=p0S 当活塞刚要向上滑动时p2S=p0S+Ffm　 气体发生等容变化, 由查理定律有 解得T1=1.5T0 (2)继续对缸内气体缓慢加热,当活塞恰好上升到汽缸顶部时,气体发生等压变化, 由盖-吕萨克定律有 即,解得T2=4.5T0。 典例6　某山地车气压避震器主要部件为活塞杆和圆柱形汽缸(出厂时已充入一定量气体)。汽缸内气柱长度变化范围为40~100 mm,汽缸导热性良好,不计活塞杆与汽缸间摩擦。 (1)将其竖直放置于足够大的加热箱中(加热箱中气压恒定),当温度T1=300 K时空气柱长度为60 mm,当温度缓慢升至T2=360 K时空气柱长度为72 mm,判断该避震器的气密性是否良好。 (2)在室外将避震器安装在山地车上,此时空气柱长度为100 mm,汽缸内的压强为5p0,骑行过程中由于颠簸导致气柱长度在最大范围内变化(假定过程中气体温度恒定),求汽缸内的最大压强。(结果用p0表示) 答案 (1)避震器的气密性良好 (2)12.5p0 解析 (1)由于加热箱中气压恒定,对汽缸受力分析有mg+p0S=pS,故汽缸内压强恒定;若汽缸不漏气时,根据盖-吕萨克定律,代入得l2=72 mm,气柱计算长度和测量长度相等,因此该避震器不漏气。 (2)骑行过程中,汽缸内气体为等温变化p3l3S=p4l4S,代入p3=5p0,l3=100 mm, l4=40 mm数据解得p4=12.5p0,骑行过程中汽缸内的压强最大值为12.5p0。 考点四　气体状态变化的图像问题 四种图像的比较 类别 特点(其中C为常量) 举例 等温变化p-V pV=CT,即pV之积越大的等温线温度越高,线离原点越远   等温变化p- p=CT,斜率k=CT,即斜率越大,温度越高   等容变化p-T p=T,斜率k=,即斜率越大,体积越小   等压变化V-T V=T,斜率k=,即斜率越大,压强越小   典例7　如图所示,一定质量的理想气体从状态A开始,经历两个过程,先后到达状态B和状态C。有关A、B和C三个状态的温度TA、TB和TC的关系,正确的是 (　　) A.TA=TB,从状态A到状态B的过程中,气体的内能不变 B.TA>TB,从状态A到状态B的过程中,气体的内能减少 C.TB<TC,从状态B到状态C的过程中,气体的内能增加 D.TB>TC,从状态B到状态C的过程中,气体的内能减少 D $