物理选修3-3固体-液体和气体

《液体》教学设计作者：尹延生来源：《中国校外教育(中旬)》2018年第06期一、《物理课程标准》与教材分析（一）课标分析《液体》是《普通高中物理课程标准》选修模块选修3-3中二级主题“固体、液体与气体”的内容，其基本内容要求是：“通过实验，观察液体的表面张力现象，解释表面张力产生的原因，交流讨论日常生活中表面张力现象的实例。

”（二）教材分析1.教材教材选自《物理》人民教育出版社2012版选修3-3模块第九章第二节的内容。

教材主要是由“微观结构、表面张力、浸润与不浸润、毛细现象、液晶”五个问题组成。

2.地位、作用和价值液体知识点是在固体、气体之后安排的教学内容，是利用微观结构解释宏观现象的巩固和延伸。

学生将通过具体内容的探究学习，进而更好的利用微观解构解释物体的宏观现象。

本节课通过有趣的实验和生活现象进行探究，从物理来源生活的角度，培养了学生探究知识的能力和逻辑思维能力，同时提高他们的综合素质。

二、学情分析（一）学生知识基础学生是高二平行班学生，已经初步掌握了分子动理论、气体、固体的相关知识。

（二）学生学习特点平行班学生，自主学习性较差，接受知识较慢，对已有知识掌握不牢逻辑思维不强；但有一定的动手和分析能力。

（三）学生已有经验学生对液体的宏观现象有一定的了解、但不能利用微观结构进行解释。

三、教案（一）液体的微观结构1.问题引导：液体对比于气体和固体分子结构有什么不同？宏观表现有什么差别？2.学生阅读，利用白板进行知识概括：（1）液体的分子间距比气体的小，很难被压缩，具有一定的体积。

（2）液体的分子力比固体的小，具有流动性，扩散速度更快。

（二）液体的表面张力1.趣味实验，引入表面张力通过演示实验，使学生对实验现象产生质疑，并引导观察生活中（叶面上的露珠、水黾停在水面）的表面张力现象。

学生实验：利用注射器向一元硬币滴水，记录所滴水滴数量和水滴形态。

利用智能演示，实时传输学生实验画面。

学生观察实验现象。

一、选择题1．如图所示是一定质量的气体从状态A经B到状态C的V-T图象．由图象可知()A．p A>p B B．p C<p BC．p A>p C D．p C>p B2．一根一端封闭的玻璃管开口向下插入水银槽中，管中封闭一定质量的气体，管内水银面低于管外，在温度不变时，将玻璃管稍向下插入一些，下列说法正确的是（）A．玻璃管内气体体积增大B．管内外水银面高度差减小C．若将玻璃管倾斜，保持管的上端高度不变，管内外水银面高度差h减小D．若将玻璃管倾斜，保持管内水银柱长度不变，管内外水银面高度差h减小3．关于液体的表面张力，下列说法中正确的是（）A．游禽用嘴把油脂涂到羽毛上，其目的都是改变水的表面张力B．透过布制的伞面可以看见纱线缝隙，而伞面不漏雨水，这是由于表面张力的作用C．液体表面张力产生的原因是液体表面层分子间距离比较大，分子力表现为引力，故液体表面存在张力，其方向指向液体内部D．当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，这是由于水膜具有表面张力4．关于固体和液体，下列说法正确的是（）A．毛细现象是指液体在细管中上升的现象B．晶体和非晶体在熔化过程中都吸收热量，温度不变C．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向同性的特点D．液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，产生表面张力5．下列说法正确的是（）A．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的表面张力有关B．在完全失重的情况下气体对器壁不再产生压强C．把一枚针轻放在水面上，它会静止浮在水面，这是由于针的重力与表面张力平衡D．晶体的物理性质表现为各向异性，非晶体的物理性质表现为各向同性6．一定质量的气体在T1、T2不同温度下的等温变化图线如图所示，A、B和C、D分别为两条等温线上的点。

在下面p- -T和V- -T图象中，能表示图中气体状态变化过程的是A．甲B．乙C．丙D．丁7．如图，两个相同的导热气缸固定在地面上，内部封闭有质量相同的同种气体，两活塞质量m A>m B，现使两气缸中气体降低相同的温度，不计活塞摩擦，系统重新平衡后（）A．A活塞下降的高度比B活塞大B．A活塞下降的高度比B活塞小C．A、B活塞下降的高度相等D．以上三种情况均有可能8．下列关于分子动理论说法中正确的是()A．物体温度越高，则该物体内所有分子运动的速率都一定越大B．分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大C．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大D．显微镜下观察到墨水中的小颗粒在不停的做无规则运动，这就是液体分子的运动9．某同学用同一个注射器做了两次验证玻意耳定律的实验，操作完全正确，根据实验数据却在p、V图上画出了两条不同的双曲线如图所示，造成这种情况的可能原因是（）①两次实验中空气质量不同②两次实验中温度不同③两次实验中保持空气质量、温度相同，但所取的气体压强的数据不同④两次实验中保持空气质量、温度相同，但所取的气体体积的数据不同A．①②B．②④C．②③D．①②④10．一定质量的理想气体经历一系列状态变化，其p－1V图线如图所示，变化顺序由a→b→c→d→a，图中ab线段延长线过坐标原点，cd线段与p轴垂直，da线段与1V轴垂直．气体在此状态变化过程中()A．a→b，压强减小、温度不变、体积增大B．b→c，压强增大、温度降低、体积减小C．c→d，压强不变、温度升高、体积减小D．d→a，压强减小、温度升高、体积不变11．现将一定质量的某种理想气体进行等温压缩．下列图象能正确表示该气体在压缩过程中的压强P和体积的倒数1V的关系的是( )A．B．C．D．12．把一块铅和一块金的接触面磨平磨光后紧紧压在一起，几年后发现金中有铅，铅中有金，对此现象的解释下列说法正确的是（）A．是由于扩散现象，原因是金分子和铅分子的运动B．是由于布朗运动，小金粒进入铅块中，小铅粒进入金块中C．是因为分子间存在引力使小铅颗粒进入了金块中D．是因为铅和金之间存在表面张力的原因13．一定质量的理想气体，保持体积不变，压强减为原来的一半，则其温度由原来的27℃变为（ ）A ．127KB ．150KC ．13.5℃D ．-23.5℃ 14．如图所示，粗细相同的导热玻璃管A 、B 底部由橡皮软管连接，一定质量的空气被水银柱封闭在A 管内，气柱长度为L （cm ）。

2 液体教材分析与整合：教科书从分子动理论出发，分析构成气体、固体、液体的分子间相互作用力的差异，引出液体微观结构的特点。

随后围绕液体表面张力、浸润和不浸润、毛细现象三个问题展开讨论。

在讨论这三个问题时教科书从生活现象，实验演示切入，再从分子动理论的角度研究液体表面张力产生的原因，从而提到浸润与不浸润以及毛细现象，这都符合学生的认识特点。

本节课教科书中也涉及到了液晶的相关知识，这部分内容安排在第2课时中讲授。

教学目标：知识与技能：（1）知道液体具有一定的体积，不易被压缩，没有固定形状，具有流动性，掌握液体的微观结构。

（2）知道液体表面有收缩的趋势，会分析表面层分子的微观结构，理解液体表面张力，会对相关现象做出解释。

（3）知道浸润和不浸润现象，会从分子微观结构对浸润与不浸润想象进行解释。

（4）知道什么是毛细现象，会进行原因分析。

过程与方法：通过演示实验和学生实验，让学生对液体的相关特殊现象产生兴趣，培养学生分析问题的方法——从现象到本质，由潜入深用分子的微观结构来分析物质的宏观特性和主动、积极的科学探究能力。

情感态度与价值观：让学生猛然发觉看似简单的液体竟会蕴含如此多的相关想象，激发了学生学习物理的兴趣和积极性，让学生体会到分子动理论不但能在微观意义上研究气体、固体，而且能研究液体。

教学重点：液体的表面张力、浸润与不浸润、毛细现象。

教学难点：对浸润与不浸润的微观解释。

实验器材：表面张力演示器、肥皂水、儿童吹泡泡液一分钱硬币、培养皿毛细现象演示脱脂棉与普通棉花新课引入：复习分子动理论：【学生汇报整理的结果】1、分子动理论：（1）物质是由大量分子构成的（2）分子做永不停息的无规则热运动（3）分子间有相互作用力2、分子间的相互作用力与分子间距离的关系：（画出分子力与分子间距的关系图）3、固体的微观结构：分子间距较小r o，分子在某一平衡位置附近做往复振动。

4、固体的宏观性质：具有固定的外形，不易被压缩，扩散速度慢。

高考物理选修3-3公式
对于涉及气体实验定律的问题，以下是一些与分子动理论、气体实验定律、固体和液体、热力学定律相关的常用公式：
1. 玻意耳-马略特定律（理想气体状态方程）：
PV = nRT
其中，P 是气体的压强，V 是气体的体积，n 是气体的物质量（摩尔数），R 是气体常数，T 是气体的绝对温度。

2. 查理定律（等压定律）：
V₁/T₁ = V₂/T₂
在恒定压力下，气体的体积与绝对温度成正比关系。

3. 盖吕落差定律（等体定律）：
P₁/T₁ = P₂/T₂
在恒定体积下，气体的压强与绝对温度成正比关系。

4. 法尔查多定律（等物质量定律）：
V₁/n₁ = V₂/n₂
在恒定物质量下，气体的体积与摩尔数成正比关系。

5. 熵变公式：
ΔS = Q/T
其中，ΔS 是系统的熵变，Q 是系统吸收或放出的热量，T 是系统的绝对温度。

6. 热力学第一定律（能量守恒定律）：
ΔU = Q - W
其中，ΔU 是系统内能的变化，Q 是系统吸收的热量，W 是系统对外界做的功。

这些公式是在研究气体实验定律、分子动理论和热力学过程时经常使用的，它们可以用来描述气体的性质、行为以及能量转化等方面的问题。

请根据具体题目要求选择适当的公式进行运用，并确保对这些公式有深入的理解和熟练的应用。

一、选择题1．下列说法不正确的是（）A．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低这与液体的种类和毛细管的材质有关B．脱脂棉脱脂的目的在于使它从不被水浸润变为可以被水浸润，以便吸取药液C．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面化的蜂蜡呈椭圆形说明蜂蜡是晶体D．在空间站完全失重的环境下水滴能收缩成标准的球形是由于液体表面张力的作用2．一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其P-T图象如图所示。

下列说法正确的是（）A．A→B的过程，气体的内能减小B．A→B的过程，气体的体积减小C．B→C的过程，气体的体积不变D．B→C的过程，气体的内能不变3．一定质量的理想气体经历下列哪些过程，其压强有可能回到初始压强的是（）A．先等温压缩，后等容升温B．先等容降温，后等温膨胀C．先等容升温，后等温膨胀D．先等容升温，后等温压缩4．温度为27℃的一定质量的气体保持压强不变，把体积减为原来的一半时，其温度变为()A．127K B．150K C．13.5℃D．23.5℃5．关于热现象和热学规律，下列说法中错误的是（）A．只要知道气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数，就可以算出气体分子的体积B．布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的运动C．一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，气体对外界做功，气体分子的平均动能减少D．水可以浸润玻璃，但是不能浸润蜂蜡和石蜡，这个现象表明一种液体是否浸润某种固体与这两种物质的性质都有关系6．如图所示，一导热良好的汽缸内用活塞封住一定量的气体（不计活塞厚度及与缸壁之间的摩擦），用一弹簧连接活塞，将整个汽缸悬挂在天花板上。

弹簧长度为L，活塞距地面的高度为h，汽缸底部距地面的高度为H，活塞内气体压强为p，体积为V，下列说法正确的是（）A．当外界温度升高（大气压不变）时，L变大、H减小、p变大、V变大B．当外界温度升高（大气压不变）时，h减小、H变大、p变大、V减小C．当外界大气压变小（温度不变）时，h不变、H减小、p减小、V变大D．当外界大气压变小（温度不变）时，L不变、H变大、p减小、V不变7．下列说法正确的是（）A．温度相同的氢气和氧气，氢气分子和氧气分子的平均动能不相同B．液体表面存在张力是因为液体表面层分子间的距离不大于液体内部分子间的距离C．晶体和非晶体可以相互转化D．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力的缘故8．如图所示，用一根竖直放置的弹簧连接一个气缸的活塞，使气缸悬空而静止。

第1、2节固体__液体1.沿各个方向的物理性质不同的现象叫各向异性，沿各个方向的物理性质都一样，叫各向同性，单晶体是各向异性的，多晶体、非晶体是各向同性的。

2．液体的微观结构：分子之间距离很小，分子间作用力比固体分子间作用力小。

3．表面张力：由于液体表面层分子间比较稀疏，分子间的作用力表现为相互吸引力，使液体表面绷紧。

4．一种液体润湿并附着在固体表面上的现象叫浸润；一种液体不会润湿某种固体，不会附着在固体表面上的现象叫不浸润。

一、晶体和非晶体1．固体分类固体可分为晶体、非晶体两类。

2．晶体与非晶体的比较宏观外形物理性质晶体单晶体有天然规则的形状(1)有确定的熔点(2)导热、导电、光学性质表现为各向异性(1)有确定的熔点多晶体没有确定的形状(2)导热、导电、光学性质表现为各向同性(1)没有确定的熔点非晶体没有确定的形状(2)导电、导热、光学性质表现为各向同性3．晶体的微观结构(1)规则性：单晶体的原子(分子、离子)都是按照各自的规则排列，具有空间上的周期性。

(2)变化或转化：在不同条件下，同种物质的微粒按照不同规则在空间排列，可以生成不同的晶体，例如石墨和金刚石。

有些晶体在一定条件下可以转化为非晶体，例如天然水晶熔化后再凝固成石英玻璃。

二、液体的微观结构及表面张力1．液体的微观结构(1)分子距离：液体分子之间的距离比气体分子间距小得多，比固体分子之间距离略大。

(2)流动性：液体没有固定的形状，而且液体能够流动。

(3)分子力：液体分子间的作用力比固体分子间的作用力要小。

2．液体的表面张力(1)表面层：液体与气体接触的表面形成的薄层。

(2)表面张力：使液体的表面绷紧的力或说促使液体表面收缩的力。

三、浸润和不浸润现象及毛细现象1．浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上的现象。

2．不浸润：一种液体不会润湿某种固体不会附着在固体表面上的现象。

3．毛细现象：浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象。

3-3专项练习题1(1).关于固体、液体和气体，下列说法正确的是________。

A.一定质量的理想气体温度保持不变，则每个气体分子的动能也保持不变B.定质量的理想气体体积增大，气体的内能可能不变C.某个固体的物理性质表现为各向同性，这个固体不一定是非晶体D.晶体熔化过程，晶体分子总动能不变，分子势能增大E由于液体表面分子间的斥力，使得液体表面分子间距离大于平衡位置时的距离，液体表面张力是液体分子间斥力的表现1(2).如图所示，粗细均匀的U形玻璃管，左端封闭，右端开口，竖直放置。

管中有两段水银柱a、b，长分别为5cm、10cm，两水银液柱上表面相平，大气压强为75cmHg，温度为27℃，a水银柱上面管中封闭的A段气体长为15cm，U形管水平部分长为10cm，两水银柱间封闭的B段气体的长为20cm，给B段气体缓慢加热，使两水银柱下表面相平，求此时：(i)A段气体的压强；(ii)B段气体的温度为多少?2(1).如图，一定质量的理想气体，从状态a开始，经历过程①②③到达状态d，对此气体，下列说法正确的是___________。

A. 过程①中气体从外界吸收热量B. 过程②中气体对外界做功C. 过程③中气体温度升高D. 气体在状态c的内能最大E. 气体在状态a的内能小于在状态d的内能2(2).如图，横截面积分别为2S、3S的密闭导热汽缸A、B，高度相等，底部通过细管连通，汽缸B顶部旁边有一阀门K，初始时阀门关闭。

A、B底部装有水银，汽缸A中被封闭理想气体高度为h=15cm，汽缸B中被封闭理想气体高度为2h，打开阀门K，经足够长时间后两汽缸内液面高度恰好相等。

外界大气压p0=75cmHg，不考虑环境温度的变化，求打开阀门后，从阀门溢出的气体初态的体积与汽缸B内初态气体的总体积之比。

3(1).下列说法中正确的是（）A. 当两分子间距离大于平衡距离r0时，分子间的距离越大，分子势能越小B. 叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用C. 在空气中一定质量的100 ℃的水吸收热量后变成100 ℃的水蒸汽，则吸收的热量大于增加的内能D. 对一定质量的气体做功，气体的内能不一定增加E. 热量不可以从低温物体向高温物体传递3(2).如图甲所示，粗细均匀、横截面积为S的足够长的导热细玻璃管竖直放置，管内质量为m的水银柱密封着一定质量的理想气体，当环境温度为T，大气压强为p0时，理想气体的长度为l0，现保持温度不变将玻璃管缓慢水平放置。

第九章固体、液体和物态变化
第1节固体
本节教材分析
1.地位与作用
高中物理选修3-3第九章第一节《固体》是介绍固体基本物理特性及微观结构的一节内容，对于后面继续学习液体与气体提供了研究的思路与方向，并且提供了对照的模型。

通过这节的学习，对于激发学生学习物理的兴趣，体会物理在生产、生活中的应用，提高学生对于“固体物理”这一前沿学科的关注有很重要的意义。

因此在教学中，可以多设计分组探究实验，让学生经历观察与探究的过程，培养学生的实验观察能力和科学探究能力．
2.重点与难点
晶体与非晶体的特点与区别是本节的重点，也是难点．做好探究实验是突破该难点的最佳途径．
3.不同版本教材比
通过不同版本的比较我们发现，人教版对于固体的要求相对较低，特别对于微观结构和新材料的要求要低于其他版本。