(完整word版)高中物理选修3-3知识点填空,推荐文档
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高中物理选修3-3知识点第一章分子动理论第二章固体、液体和气体第三章热力学定律及能量守恒2012年8月第1课时分子动理论一、要点分析1.命题趋势本部分主要知识有分子热运动及内能,在09年高考说明中,本课时一共有五个考点,分别是:1.物质是由大量分子组成的阿伏加德罗常数;2.用油膜法估测分子的大小(实验、探究);3.分子热运动布朗运动;4.分子间作用力;5.温度和内能.这五个考点的要求都是I级要求,即对所列的知识点要了解其内容及含义,并能在有关问题中识别和直接应用。
由于近几年《考试说明》对这部分内容的要求基本没有变化,江苏省近几年的考题中涉及到了几乎所有的考点, 试题多为低档题,中档题基本没有。
分子数量、质量或直径(体积)等微观的估算问题要求有较强的思维和运算能力。
分子的动能和势能、物体的内能是高考的热点。
2.题型归纳随着物理高考试卷结构的变化,所以估计今后的高考试题中,考查形式与近几年大致相同:多以选择题、简答题出现。
3.方法总结(1)对应的思想:微观结构量与宏观描述量相对应,如分子大小、分子间距离与物体的体积相对应;分子的平均动能与温度相对应等;微观结构理论与宏观规律相联系,如分子热运动与布朗运动、分子动理论与热学现象。
(2)阿伏加德罗常数在进行宏观和微观量之间的计算时起到桥梁作用;功和热量在能量转化中起到量度作用。
(3)通过对比理解各种变化过程的规律与特点,如布朗运动与分子热运动、分子引力与分子斥力及分子力随分子间距离的变化关系、影响分子动能与分子势能变化的因素、做功和热传递等。
4.易错点分析(1)对布朗运动的实质认识不清布朗运动的产生是由于悬浮在液体中的布朗颗粒(即固体小颗粒)不断地受到液体分子的撞击,是小颗粒的无规则运动。
布朗运动实验是在光学显微镜下观察到的,因此,只能看到固体小颗粒而看不到分子,它是液体分子无规则运动的间接反映。
布朗运动的剧烈程度与颗粒大小、液体的温度有关。
布朗运动永远不会停止。
高中物理选修3—3全部公式篇一:高中物理选修3—3全部公式如下:1. 牛顿第二定律公式F=ma其中,F是作用在物体上的力,m是物体的质量,a是物体的加速度。
这个公式可以用来描述物体受到力的作用时加速度的变化情况。
2. 动量守恒定律公式p=m×v其中,p是动量,m是物体的质量,v是物体的速度。
动量守恒定律表明,在一个系统中,系统的总动量保持不变。
3. 能量守恒定律公式E=mc2其中,E是能量,m是物体的质量,c是光速,这个公式表明,能量与物体的质量和光速成正比例关系。
4. 牛顿运动定律公式F=ma其中,F是作用在物体上的力,m是物体的质量,a是物体的加速度。
这个公式可以用来描述物体的运动状态和力的作用效果。
5. 动量定理公式p=m×v+m×v"其中,p是动量,m是物体的质量,v和v"是物体在两个时间点的速度差,这个公式可以用来描述物体在两个时间点之间的运动状态。
6. 能量定理公式p=m×v+m×(v-u)其中,p是动量,m是物体的质量,v和v"是物体在两个时间点的速度,u是物体在两个时间点的加速度,这个公式可以用来描述物体在两个时间点之间的能量变化。
7. 动量定理的应用动量定理可以用来描述物体在两个时间点之间的运动状态。
例如,可以用动量定理求解物体在受到力作用时的加速度。
能量定理可以用来描述物体在两个时间点之间的能量变化。
例如,可以用能量定理求解物体在受到力作用时的加速度。
动量定理和能量定理都是物理中重要的公式,可以帮助我们更好地理解物体的运动状态和能量的变化。
篇二:高中物理选修3—3全部公式如下:1. 运动的描述公式匀速直线运动:v = s / t速度公式:v = (v0 + vt) / 2匀变速直线运动:v = v0 + at加速度公式:a = (v - v0) / t匀加速曲线运动:a = v - (v0 + v) / t2. 匀速圆周运动:ω = (v0 + vt) / t角速度公式:ω = (v - v0) / t线速度公式:v = (ω× r) / t3. 万有引力定律:F =G × (m1 × m2) / r^2质量与引力公式:G = G0 / r^2引力与加速度公式:a = G × m1 × m2 / r^24. 牛顿第二定律:F = ma作用力与反作用力公式:如果物体A对物体B施加一个力F,则物体B也会对物体A施加大小相等、方向相反的力F"。
高中物理选修3-3知识复习提纲:第十章热力学定律(人教版)高中物理选修3-3知识点总结:第十章热力学定律(人教版)冷热变化是最常见的一种物理现象,本章主要将的就是热力学的有关问题,其中热力学的第一和第二定律是比较重要得,对于能量守恒定律必须要深刻的理解。
考试的要求:Ⅰ、对所学知识要知道其含义,并能在有关的问题中识别并直接运用,相当于课程标准中的“了解”和“认识”。
Ⅱ、能够理解所学知识的确切含义以及和其他知识的联系,能够解释,在实际问题的分析、综合、推理、和判断等过程中加以运用,相当于课程标准的“理解”,“应用”。
要求Ⅰ:热力学第一定律、能量守恒定律、热力学第二定律、热力学第二定律的微观结构等内容。
要求Ⅱ:这一章这项要求考察比较少。
知识网络:内容详解:一、功、热与内能●绝热过程:不从外界吸热,也不向外界传热的热力学过程称为绝热过程。
●内能:内能是物体或若干物体构成的系统内部一切微观粒子的一切运动形式所具有的能量的总和,用字母U表示。
●热传递:两个温度不同的物体相互接触时温度高的物体要降温,温度低的物体要升温,这个过程称之为热传递。
●热传递的方式:热传导、对流热、热辐射。
二、热力学第一定律、第二定律●第一定律表述:一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所作的功的和。
表达式uWQ符号+-W外界对系统做功系统对外界做功Q系统从外界吸热系统向外界放热u系统内能增加系统内能减少●第二定律的表述:一种表述:热量不能自发的从低温物体传到高温物体。
另一种表述:(开尔文表述)不可能从单一热库吸收热量,将其全部用来转化成功,而不引起其他的影响。
●应用热力学第一定律解题的思路与步骤:一、明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。
二、别列出物体或系统(吸收或放出的热量)外界对物体或系统。
三、据热力学第一定律列出方程进行求解,应用热力学第一定律计算时,要依照符号法则代入数据,对结果的正负也同样依照规则来解释其意义。
人教版高中物理选修3—3知识点总结第七章 分子动理论第一节 物体是由大量分子组成的一、实验:用油膜法估测分子的大小 二、分子的大小 阿伏加德罗常数1.分子的大小:除了一些有机物质的大分子外,多数分子大小的数量级为10-10m 。
2.阿伏加德罗常数:N A =6.02×1023_mol -1。
3.两种分子模型 分子 模型意义分子大小或分子间的平 均距离图例球形 模型固体和液体可看成是由一个个紧挨着的球形分子排列而成的,忽略分子间的空隙d =36V 0π(分子大小)立方体 模型 (气体)气体分子间的空隙很大,把气体分成若干个小立方体,气体分子位于每个小立方体的中心,每个小立方体是每个分子占有的活动空间,这时忽略气体分子的大小d =3V 0 (分子间平 均距离)设物质的摩尔质量为M 、摩尔体积为V 、密度为ρ、每个分子的质量为m 0、每个分子的体积为V 0,有以下关系式:(1)一个分子的质量:m 0=MN A=ρV 0。
(2)一个分子的体积:V 0=V N A =MρN A (只适用于固体和液体;对于气体,V 0表示每个气体分子平均占有的空间体积)。
(3)一摩尔物质的体积:V =Mρ。
(4)单位质量中所含分子数:n =N A M 。
(5)单位体积中所含分子数:n ′=N AV 。
(6)气体分子间的平均距离:d = 3VN A 。
(7)固体、液体分子的球形模型分子直径:d =36V πN A ;气体分子的立方体模型分子间距:d = 3VN A。
第二节 分子的热运动一、扩散现象1.定义:不同物质能够彼此进入对方的现象。
2.产生原因:物质分子的无规则运动。
3.意义:反映分子在做永不停息的无规则运动。
二、布朗运动1.概念:悬浮微粒在液体(或气体)中的无规则运动。
2.产生原因:大量液体(或气体)分子对悬浮微粒撞击作用的不平衡性。
3.影响因素:微粒越小、温度越高,布朗运动越激烈。
4.意义:间接反映了液体(或气体)分子运动的无规则性。
高中物理选修3-3知识点总结:第九章物态变化(人教版)第九章:物态变化物体是由分子组成的,分子无时无刻在做无规则的运动,他们之间存在着相互作用力,这种因素决定了物质的不同聚集形态(固体、液体、气体),本章内容相对比较简单,大所属于记忆性的内容。
考试的要求:Ⅰ、对所学知识要知道其含义,并能在有关的问题中识别并直接运用,相当于课程标准中的“了解”和“认识”。
Ⅱ、能够理解所学知识的确切含义以及和其他知识的联系,能够解释,在实际问题的分析、综合、推理、和判断等过程中加以运用,相当于课程标准的“理解”,“应用”。
要求Ⅰ:固体的微观结构、晶体、非晶体、液晶的微观结构、液体的表面张力、饱和蒸汽、未饱和蒸汽、饱和蒸汽压、相对湿度等有关的内容。
要求Ⅱ:这一章基本没有这一项的要求。
知识网络:内容详解:一、固体●晶体:外观上有规则的几何外形,有确定的熔点,一些物理性质表现为各向异性。
●非晶体:外观没有规则的几何外形,无确定的熔点,一些物理性质表现为各向同性。
①判断物质是晶体还是非晶体的主要依据是有无固定的熔点。
②晶体与非晶体并不是绝对的,有些晶体在一定的条件下可以转化为非晶体(石英→玻璃)。
●单晶体:如果一个物体就是一个完整的晶体,如食盐小颗粒,这样的晶体就是单晶体(单晶硅、单晶锗)。
●多晶体:如果整个物体是由许多杂乱无章的小晶体排列而成,这样的物体叫做多晶体,多晶体没有规则的几何外形,但同单晶体一样,仍有确定的熔点。
●各向异性:沿不同方向的导热与导电性等不同或是光学性质不同的晶体的这种性质称为各向异性。
●各项同性:非晶体一般沿各个方向的物理性质是一样的,这种属性称之为各项同性。
二、液体●表面张力:当表面层的分子比液体内部稀疏时,分子间距比内部大,表面层的分子表现为引力。
如露珠。
●液晶:分子排列有序,各向异性,可自由移动,位置无序,具有流动性。
●浸润:一种液体会润湿一些固体并且附着在固体的表面,这种现象称之为浸润。
●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称为毛细现象。
高中物理选修3-3知识点梳理及习题一、电流和电阻1.电流的概念:电荷在单位时间内通过导体的量。
电流的单位是安培(A),1A等于1C/s。
2.电流的计算:I=Q/t,其中I为电流,Q为通过截面的电荷量,t为通过截面的时间。
3.电阻的概念:材料对电流的阻碍程度。
电阻的单位是欧姆(Ω),1Ω等于1V/A。
4.欧姆定律:U=IR,其中U为电压,I为电流,R为电阻。
5.导体和绝缘体:导体具有较低的电阻,能够很容易地传导电流;绝缘体具有很高的电阻,不容易传导电流。
二、电阻的影响因素1.长度:电阻与电阻长度成正比,R∝l。
2.截面积:电阻与截面积的倒数成正比,R∝1/A。
3.材料电阻率:电阻与材料电阻率成正比,R∝ρ。
4.电阻串联:串联电阻等效电阻等于各电阻的总和。
5.电阻并联:并联电阻等效电阻满足倒数之和的倒数。
三、电压、电流和功率1.电压的概念:电荷的电位差,也称为电势差。
电压的单位是伏特(V),1V等于1J/C。
2.电流和电压的关系:U=IR,其中U为电压,I为电流,R为电阻。
3.功率的概念:单位时间内做功的量。
功率的单位是瓦特(W),1W等于1J/s。
4.功率的计算:P=IV,其中P为功率,I为电流,V为电压。
5.电阻的功率计算:P=I^2R=V^2/R,其中P为功率,I为电流,R为电阻,V为电压。
四、电路中的能量变换1.电源的作用:提供电压差,驱动电荷在电路中流动。
2.电源的类型:干电池、蓄电池、发电机等。
3.电路的分类:串联电路、并联电路和混联电路。
4.串联电路中的电压:串联电路中各电器所接收的电压等于总电压。
5.并联电路中的电流:并联电路中各电器所接受的电流等于总电流。
综合练习题:1.一根电阻为10Ω的导线中通过电流2A,求导线两端的电压。
解:U=IR=10Ω×2A=20V2.一个电阻为5Ω的电灯接在12V的电压源上,求电灯的功率。
解:P=(12V)^2/5Ω=28.8W3.有一个串联电路,其中包括一个电阻为20Ω的灯泡和一个电阻为30Ω的电热器,接入220V的电压源,求电路总电阻和总电流。
基础课3热力学定律与能量守恒定律知识排查热力学第一定律1.改变物体内能的两种方式(1)做功;(2)热传递。
2.热力学第一定律(1)内容:一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。
(2)表达式:ΔU=Q+W。
(3)ΔU=Q+W中正、负号法则:能量守恒定律1.内容能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者是从一个物体转移到另一个物体,在转化或转移的过程中,能量的总量保持不变。
2.条件性能量守恒定律是自然界的普遍规律,某一种形式的能是否守恒是有条件的。
3.第一类永动机是不可能制成的,它违背了能量守恒定律。
热力学第二定律1.热力学第二定律的两种表述(1)克劳修斯表述:热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
(2)开尔文表述:不可能从单一热库吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响。
或表述为“第二类永动机是不可能制成的”。
2.用熵的概念表示热力学第二定律在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小。
3.热力学第二定律的微观意义一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。
4.第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律。
小题速练1.思考判断(1)外界压缩气体做功20 J,气体的内能可能不变。
()(2)电冰箱的工作过程表明,热量可以从低温物体向高温物体传递。
()(3)科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机。
()(4)对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少,形成能源危机。
()(5)一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气,其分子之间的势能增加。
()2.(多选)对于热力学第一定律和热力学第二定律的理解,下列说法正确的是()A.一定质量的气体膨胀对外做功100 J,同时从外界吸收120 J的热量,则它的内能增大20 JB.物体从外界吸收热量,其内能一定增加;物体对外界做功,其内能一定减少C.凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性,在热传递中,热量只能从高温物体传递给低温物体,而不能从低温物体传递给高温物体D.第二类永动机违反了热力学第二定律,没有违反热力学第一定律E.热现象过程中不可避免地出现能量耗散现象,能量耗散符合热力学第二定律热力学第一定律与能量守恒定律1.做功和热传递的区别做功与热传递在改变内能的效果上是相同的,但是从运动形式、能量转化的角度上看是不同的。
3 理想气体的状态方程庖丁巧解牛知识·巧学一、理想气体1.严格遵守气体实验定律的气体叫做理想气体.2.微观模型:①与分子间的距离相比,分子本身的大小可以忽略不计;②除碰撞的瞬间外,分子之间没有相互作用;③具有分子动能而无分子势能,内能由温度和气体物质的量决定,只是温度的函数,内能的变化与温度的变化成正比.3.理想气体是一种经科学的抽象而建立的理想化模型,实际上是不存在的,实际气体,特别是那些不易液化的气体,在压强不太大(和大气压强比较)、温度不太低(和室温比较)的条件下,都可视为理想气体,例如氢气、氧气、氮气、空气等在常温、常压的条件下,都可看作理想气体.深化升华 (1)宏观上讲,理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体,实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下,可视为理想气体.(2)微观上讲,理想气体应有如下性质:分子间除碰撞外无其他作用力;分子本身没有体积,即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间.显然这样的气体是不存在的,只是实际气体在一定程度上近似.(3)从能量上看,理想气体的微观本质是忽略了分子力,所以其状态无论怎么变化都没有分子力做功,即没有分子势能的变化,于是理想气体的内能只有分子动能,即一定质量的理想气体的内能完全由温度决定.联想发散 理想气体实际上是不存在的,它只是为了研究问题的方便,突出事物的主要因素,忽略次要因素而引入的一种理想化模型,就像力学中引入质点、静电学中的点电荷模型一样,这些理想化模型的引入使我们对物体运动规律的研究大大简化.二、理想气体的状态方程1.状态方程的推导方法一:(1)条件:一定质量的理想气体(2)推导过程:设想气体状态变化过程,即气体由状态Ⅰ先经等温变化使气体体积由V 1变到V 2,然后再经过等容变化到状态Ⅱ,如图8-3-1所示.图8-3-1等温变化过程:p 1V 2=p c V 2p c =211V V p 等容变化过程:1T p C =22T p p C =212T T p 得111T V p =222T V p ,这就是理想的气体状态方程,即T pV =恒量.方法二:推导推导过程:p A 、V A 、T A 、p C 、V C 、T C 的关系首先画出p-V 图象,如图8-3-2所示.图8-3-2由图8-3-2可知,A→B 为等温过程,根据玻意耳定律可得p A V A =p B V B ①从B→C 为等容过程,根据查理定律可得:B B T p =CC T p ② 又T B =T A ,V B =V C联立①②可得1A A A T V p =C C C T V p 上式表明,一定质量的某种理想气体在从一个状态1变化到另一个状态2时,尽管其p 、V 、T 都可能变化,但是压强跟体积与热力温度的比值保持不变,也就是说111T V p =222T V p 或T pV =C (C 为恒量). 学法一得 选定状态变化法设一定质量的气体由状态1(p 1、V 1、T 1)变化到状态2(p 2、V 2、T 2),我们给它选定一个中间过渡状态C ,遵守玻意耳定律,从状态C 至2遵守查理定律,所以p 1V 1=p C V 2,1T p C =22T p ,从两式消去p C 得111T V p =222T V p . 深化升华 中间状态的选定应使这一状态前后的状态变化各自遵守某一实验定律,并注意一定质量气体状态变化时,只有一个状态量变化是不可能的.2.理想气体状态方程(1)内容:一定质量的某种理想气体,从一个状态变化到另一个状态,压强和体积的乘积与热力学温度的比值保持不变.它是一定质量的某种理想气体处于某一状态时,三个状态参量必须满足的关系,即为理想气体的状态方程.(2)表达式一定质量的理想气体的状态方程为T pV =C (恒量)或111T V p =222T V p ①深化升华 (1)把①式两边分别除以被研究气体的质量m ,可以得到方程111T p ρ=222T p ρ② 即某种气体的压强除以这种气体的密度与绝对温度的乘积所得的商是一个常量.②式适用于密度变化的问题,如漏去气体或补充气体的情况,但等式两边所讨论的气体属于同种气体.(2)若理想气体在状态变化过程中,质量为m 的气体分成两个不同状态的部分m 1、m 2,或者由同种气体的若干个不同状态的部分m 1、m 2、…,m n 混合而成,有T pV =111T V p +222T V p +…+nn n T V p ③ ③式表示在总质量不变的前提下,同种气体进行分、合变态过程中各参量之间的关系,很多问题 可用这个来处理,显得较为简便.典题·热题知识点一 理想气体例1 关于理想气体,下列说法正确的是( )A.理想气体能严格遵守气体实验定律B.实际气体在温度不太高,压强不太大的情况下,可看成理想气体C.实际气体在温度不太低,压强不太大的情况下,可看成理想气体D.所有的实际气体在任何情况下,都可以看成理想气体解析:理想气体是在任何温度,任何压强下都能遵守气体实验定律的气体,A 选项正确.理想气体是实际气体在温度不太低,压强不太大情况下的抽象,故C 正确.答案:AC巧妙变式 能遵守气体实验定律的气体就是理想气体吗?不是.知识点二 理想气体的状态方程例2 一个半径为0.1 cm 的气泡,从18 m 深的湖底上升,如果湖底水的温度是8 ℃,湖面的温度是24 ℃,湖面的大气压强是76 cmHg ,那么气泡升至湖面时体积是多少?解析: 气泡从湖底上升过程中气泡的温度随上升而升高,可认为是水的温度.另外,气泡的压强和体积也发生变化.先确定初、末状态,再应用理想气体状态方程进行计算.此题的关键是确定气泡内气体的压强.由题意可知V 1=34πr 3=4.19×10-3 cm 3 p 1=p 0+汞水水p h p =76+6.1310182⨯ cmHg=208 cmHg T 1=273+8 K=281 Kp 2=76 cmHgT 2=273+24 K=297 K根据理想气体的状态方程111T V p =222V V p 得V 2=12211T p T V p =28176297104.19208-3⨯⨯⨯⨯ cm 3=0.012 cm 3. 方法归纳 ①应用理想气体状态方程解题,关键是确定气体初、末状态的参量;②注意单位的换算关系;③用公式111T V p =222T V p 解题时,要求公式两边p 、V 、T 的单位分别一致即可,不一定采用国际单位.例3 用销钉固定的活塞把水平放置的容器分隔成A 、B 两部分,其体积之比为V A ∶V B =2∶1,如图8-3-3所示.起初A 中有温度为27 ℃、压强为1.8×105Pa 的空气,B 中有温度为127 ℃、压强为2×105 Pa 的空气.现拔出销钉,使活塞可以无摩擦地移动(无漏气),由于容器壁缓慢导热,最后气体都变到室温27 ℃,活塞也停止移动,求最后A 中气体的压强.图8-3-3解析:分别对A 、B 两部分气体列气态方程,再由A 、B 体积关系及变化前后体积之和不变、压强相等列方程,联立求解.(1)以A 中气体为研究对象:初态下:p A =1.8×105 Pa ,V A ,T A =300 K.末态下:p A ′=? V A ′=? T A ′=300 K.根据理想气体状态方程:p A V A =p A ′V A ′.(2)以B 中气体为研究对象:初态下:p B =2×105 Pa ,V B ,T B =400 K.末态下:p B ′=? V B ′=? T B ′=300 K.根据理想气体状态方程:B B B T V p ='''B B B T V p . (3)相关条件:V A ∶V B =2∶1,V A ′+V B ′=V A +V B ,p A ′=P B ′联立可解得:p A ′=1.7×105 Pa.方法归纳 本题涉及的两部分气体,虽然它们之间没有气体交换,但它们的压强或体积之间存在着联系,在解题时首先要用隔离法对各部分气体分别列式,再找出它们的压强和体积间的相关条件联立求解.知识点三 关于理想气体和力学知识的综合问题例4 如图8-3-4所示,一根一端封闭、一端开口向上的均匀玻璃管,长l=96 cm ,用一段长h=20 cm 的水银柱封住长h 1=60 cm 的空气柱,温度为27 ℃,大气压强p 0=76 cmHg ,问温度至少要升高到多少度,水银柱才能全部从管中溢出?图8-3-4解析:实际上,整个过程可分为两个阶段.第一阶段,水银柱尚未溢出阶段,加热气体,气体作等压变化,体积增大,温度升高;第二阶段,水银溢出,气体体积增大,但压强却减小,由T pV =C 可知,当p 、V 乘积最大时,温度应为最高. 由于第二个过程中,体积增大,压强减小,则可能出现温度的极值.以封闭气体为研究对象则初始状态下p 1=p 0+h=96 cmHgV 1=h 1S=60S T 1=300 K设管中剩余水银柱长为x cm 时,温度为T 2p 2=(p 0+x) cmHg=(76+x) cmHgV 2=(96-x)S根据理想气体状态方程111T V p =222T V p 有3006096⨯=2x)-x)(96(76T + 显然,要使T 2最大,则(76+x )(96-x )应最大,即x=10 cm 时,T 2有极大值是385.2 K. 温度至少要升至385.2 K ,水银柱才能全部排出.误区警示 当温度升高到T 2时管内水银柱全部排出,则1110)(T h h p +=20T l p T 2=100)(h h p L p +T=6020)(769676⨯+⨯×300 K=380 K 错误地认为温度升高后,水银逐步被排出管外,水银全部被排出时,对应温度最高,起初一看,似乎是合理的,但如果将末状态的压强和体积数值交换,即p 2=96 cmHg,h 2=76 cm ,这时温度仍为380 K ,但水银柱与气体的总和度却是(96-76+76) cm=96 cm ,恰好与管等长,也就是水银柱尚未溢出玻璃管.例5 如图8-3-5所示,粗细均匀的U 形玻璃管如图放置,管的竖直部分长为20 cm ,一端封闭,水平部分长40 cm ,水平段管内长为20 cm 的水银柱封住长35 cm 的气柱.已知所封闭的气体温度为7 ℃,大气压强为75 cmHg ,当管内温度升到351 ℃时管内空气柱的总长度是多少?(弯管部分体积忽略不计)图8-3-5解析:温度升高时,气体体积增加,水银柱可能进入直管也可能溢出,所以要首先分析各临界状态的条件,然后针对具体情况计算.设水银柱刚好与竖直管口平齐而正好不溢出,此时气柱高度为60 cm ,设温度为T 2. 以封闭气体为研究对象:初状态:p 1=p 0=75 cmHg,l 1=35 cm,T 1=280 K末状态:p 2′=95 cmHg,l 2=60 cm,T 2=?根据理想气体状态方程:111T S l p =222T S l p 所以T 2=1122l p l p T 1=35756095⨯⨯×280 K=608 K 即t 2=(608-273) ℃=335 ℃<351 ℃,所以水银柱会溢出.设溢出后,竖直管内仍剩余水银柱长为h cm ,则初状态:p 1=75 cmHg,l 1=35 cm,T 1=280 K末状态:p′2=(75+h) cmHg,l′2=(80-h) cm,T′2=(351+273) K=624 K根据理想气体状态方程得:111T S l p =222T S l p 即28035S 75⨯=624h)S h)(80(75++ h=15 cm故管内空气柱的长度为l 2′=(80-15) cm=65cm.方法归纳 理想气体状态方程的应用要点:(1)选对象:根据题意,选出所研究的某一部分气体,这部分气体在状态变化过程中,其质量必须保持一定.(2)找参量:找出作为研究对象的这部分气体发生状态变化前后的一组p 、V 、T 数值或表达式,压强的确定往往是个关键,常需结合力学知识(如力的平衡条件或牛顿运动定律)才能写出表达式.(3)认过程:过程表示两个状态之间的一种变化方式,除题中条件已直接指明外,在许多情况下,往往需要通过对研究对象跟周围环境的相互关系的分析中才能确定,认清变化过程是正确选用物理规律的前提.(4)列方程:根据研究对象状态变化的具体方式,选用气态方程或某一实验定律,代入具体数值,T 必须用热力学温度,p 、V 的单位统一,最后分析讨论所得结果的合理性及其物理意义.问题 ·探究交流讨论探究问题 为什么实际气体不能严格遵守气体实验定律?探究过程:郝明:分子本身占有一定的体积分子半径的数量级为10-10 m ,把它看成小球,每个分子的固有体积约为4×10-30 m 3,在标准状态下,1 m 3气体中的分子数n 0约为3×1025,分子本身总的体积为n 0V 约为1.2×10-4 m 3,跟气体的体积比较,约为它的万分之一,可以忽略不计.当压强较小时,由于分子本身的体积可以忽略不计,因此实际气体的性质近似于理想气体,能遵守玻意耳定律,当压强很大时,例如p=1 000×105 Pa ,假定玻意耳定律仍能适用,气体的体积将缩小为原来的千分之一,分子本身的总体积约占气体体积的1/10.在这种情况下,分子本身的体积就不能忽略不计了.由于气体能压缩的体积只是分子和分子之间的空隙,分子本身的体积是不能压缩的,就是说气体的可以压缩的体积比它的实际体积小.由于这个原因,实际气体当压强很大时,实测的p-V 值比由玻意耳定律计算出来的理论值偏大. 胡雷:分子间有相互作用力实际气体的分子间都有相互作用,除了分子相距很近表现为斥力外,相距稍远时则表现为引力,距离再大,超过几十纳米(纳米的符号是nm ,1 nm=10-9 m )时,则相互作用力趋于零.当压强较小时,气体分子间距离较大,分子间相互作用力可以不计,因此实际气体的性质近似于理想气体.但当压强很大时,分子间的距离变小,分子间的相互吸引力增大.于是,靠近器壁的气体分子受到指向气体内部的引力,使分子对器壁的压力减小,因而气体对器壁的压强比不存在分子引力时的压强要小,因此,当压强很大时,实际气体的实测p-V 值比由玻意耳定律计算出来的理论值偏小.探究结论:实际气体在压强很大时不能遵守玻意耳定律的原因,从分子运动论的观点来分析,有下述两个方面.(1)分子本身占有一定的体积;(2)分子间有相互作用力.上述两个原因中,一个是使气体的p-V 实验值偏大,一个是使气体的p-V 实验值偏小.在这两个原因中,哪一个原因占优势,就向哪一方面发生偏离.这就是实际气体在压强很大时不能严格遵守玻意耳定律的原因.同样,盖·吕萨克定律和查理定律用于实际气体也有偏差.思想方法探究问题 理想气体状态方程的推导可以有哪些种情况?探究过程:一定质量理想气体初态(p 1、V 1、T 1)变化到末态(p 2、V 2、T 2),因气体遵从三个实验定律,我们可以从三个定律中任意选取其中两个,通过一个中间状态,建立两个方程,解方程消去中间状态参量便可得到气态方程,组成方式有6种,如图8-3-6所示.图8-3-6我们选(1)先等温、后等压来证明从初态→中间态,由玻意耳定律得p 1V 1=p 2V′①从中间态→末态,由盖·吕萨克定律得2'V V =21T T ② 由①②得 111T V p =222T V p其余5组大家可试证明一下.探究结论:先等温后等压;先等压后等温;先等容后等温;先等温后等容;先等压后等容;先等容后等压.。
高中物理知识点总结一、力物体的平衡1.力是物体对物体的作用,是物体发生形变和改变物体的运动状态(即产生加速度)的原因. 力是矢量。
2.重力(1)重力是由于地球对物体的吸引而产生的.[注意]重力是由于地球的吸引而产生,但不能说重力就是地球的吸引力,重力是万有引力的一个分力.但在地球表面附近,可以认为重力近似等于万有引力(2)重力的大小:地球表面G=mg,离地面高h处G/=mg/,其中g/=[R/(R+h)]2g(3)重力的方向:竖直向下(不一定指向地心)。
(4)重心:物体的各部分所受重力合力的作用点,物体的重心不一定在物体上.3.弹力(1)产生原因:由于发生弹性形变的物体有恢复形变的趋势而产生的.(2)产生条件:①直接接触;②有弹性形变.(3)弹力的方向:与物体形变的方向相反,弹力的受力物体是引起形变的物体,施力物体是发生形变的物体.在点面接触的情况下,垂直于面;在两个曲面接触(相当于点接触)的情况下,垂直于过接触点的公切面.①绳的拉力方向总是沿着绳且指向绳收缩的方向,且一根轻绳上的张力大小处处相等.②轻杆既可产生压力,又可产生拉力,且方向不一定沿杆.(4)弹力的大小:一般情况下应根据物体的运动状态,利用平衡条件或牛顿定律来求解.弹簧弹力可由胡克定律来求解.★胡克定律:在弹性限度内,弹簧弹力的大小和弹簧的形变量成正比,即F=kx.k为弹簧的劲度系数,它只与弹簧本身因素有关,单位是N/m.4.摩擦力(1)产生的条件:①相互接触的物体间存在压力;③接触面不光滑;③接触的物体之间有相对运动(滑动摩擦力)或相对运动的趋势(静摩擦力),这三点缺一不可.(2)摩擦力的方向:沿接触面切线方向,与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反,与物体运动的方向可以相同也可以相反.(3)判断静摩擦力方向的方法:①假设法:首先假设两物体接触面光滑,这时若两物体不发生相对运动,则说明它们原来没有相对运动趋势,也没有静摩擦力;若两物体发生相对运动,则说明它们原来有相对运动趋势,并且原来相对运动趋势的方向跟假设接触面光滑时相对运动的方向相同.然后根据静摩擦力的方向跟物体相对运动趋势的方向相反确定静摩擦力方向.②平衡法:根据二力平衡条件可以判断静摩擦力的方向.(4)大小:先判明是何种摩擦力,然后再根据各自的规律去分析求解.①滑动摩擦力大小:利用公式f=μF N进行计算,其中F N是物体的正压力,不一定等于物体的重力,甚至可能和重力无关.或者根据物体的运动状态,利用平衡条件或牛顿定律来求解.②静摩擦力大小:静摩擦力大小可在0与f max 之间变化,一般应根据物体的运动状态由平衡条件或牛顿定律来求解.5.物体的受力分析(1)确定所研究的物体,分析周围物体对它产生的作用,不要分析该物体施于其他物体上的力,也不要把作用在其他物体上的力错误地认为通过“力的传递”作用在研究对象上.(2)按“性质力”的顺序分析.即按重力、弹力、摩擦力、其他力顺序分析,不要把“效果力”与“性质力”混淆重复分析.(3)如果有一个力的方向难以确定,可用假设法分析.先假设此力不存在,想像所研究的物体会发生怎样的运动,然后审查这个力应在什么方向,对象才能满足给定的运动状态.6.力的合成与分解(1)合力与分力:如果一个力作用在物体上,它产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力,而那几个力就叫做这个力的分力.(2)力合成与分解的根本方法:平行四边形定则.(3)力的合成:求几个已知力的合力,叫做力的合成.共点的两个力(F 1 和F 2 )合力大小F的取值范围为:|F 1 -F 2 |≤F≤F 1 +F 2 .(4)力的分解:求一个已知力的分力,叫做力的分解(力的分解与力的合成互为逆运算).在实际问题中,通常将已知力按力产生的实际作用效果分解;为方便某些问题的研究,在很多问题中都采用正交分解法.7.共点力的平衡(1)共点力:作用在物体的同一点,或作用线相交于一点的几个力.(2)平衡状态:物体保持匀速直线运动或静止叫平衡状态,是加速度等于零的状态.(3)★共点力作用下的物体的平衡条件:物体所受的合外力为零,即∑F=0,若采用正交分解法求解平衡问题,则平衡条件应为:∑F x =0,∑F y =0.(4)解决平衡问题的常用方法:隔离法、整体法、图解法、三角形相似法、正交分解法等等.二、直线运动1.机械运动:一个物体相对于另一个物体的位置的改变叫做机械运动,简称运动,它包括平动,转动和振动等运动形式.为了研究物体的运动需要选定参照物(即假定为不动的物体),对同一个物体的运动,所选择的参照物不同,对它的运动的描述就会不同,通常以地球为参照物来研究物体的运动.2.质点:用来代替物体的只有质量没有形状和大小的点,它是一个理想化的物理模型.仅凭物体的大小不能做视为质点的依据。
力知识要点:一、力的概念:力是物体之间的相互作用。
力的一种作用效果是使受力物体发生形变;另一种作用效果是使受力物体的运动状态发生变化,即产生加速度。
这两句话既提示我们研究力学问题首先要确定研究对象(突出相互作用双方中的主体研究方向),又指出分析或量度受力可以从形变或加速度两个方面下手,这也就成为了研究力学问题的总出发点。
二、力的单位:在国际单位制中,力的单位是牛顿。
三、对力的概念的几点理解:1、力的物质性。
不论是直接接触物体间力的作用,还是不直接接触物体间力的作用;不论是宏观物体间力的作用,还是微观物体间力的作用,都离不开施力者,都离不开物质。
2、力的相互性。
施力者同时是受力者,作用力和反作用力大小相等,方向相反,同种性质,分别作用在相应的两个物体上。
并同时存在,同时消失。
3、力的矢量性。
物体受力所产生的效果,不但与力的大小有关,还跟力的作用方向和作用位置有关。
所以,力的大小、方向和作用点叫力的三要素。
力的合成和分解遵从矢量平行四边形法则。
4、力的作用离不开空间和时间。
力的空间累积效应往往对应物体动能的变化;力的时间累积效应往往对应物体动量的变化。
5、在力学范围内,所谓形变是指物体形状和体积的变化。
所谓运动状态的改变是指物体速度的变化,包括速度大小或方向的变化,即产生加速度。
四、力的种类:力的分类方法非常多,常用的有按力的性质命名;按力的效果命名;按力的本质归结。
比如:重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等等是按力的性质命名的。
张力、压力、支持力、阻力、向心力等等是按力的效果命名的。
自然界一切实在的相互作用,按本质说,都可以归结为四种,即:万有引力,电磁力,强相互作用力和弱相互作用力。
高中物理课中出现的弹力、摩擦力、分子力从本质上看都是微观粒子间的电磁相互作用。
核力又包括具有不同本质的强相互作用和弱相互作用。
五、重力:1、重力的定义一般有以下两种。
(1)重力是由于地球的吸引而使物体受到的力。
高二物理选修3—3知识点检测
1、物质是由大量组成的
(1)分子大小数量级
(2)1mol任何物质含有的微粒数相同N A=
(3)对微观量的估算
①分子的两种模型:球形和立方体(固体液体通常看成球形,空气分子占据的空间看成立方体)
球模型分子大小:
立方体模型分子大小:
②利用阿伏伽德罗常数联系宏观量与微观量
已知物体的体积V、摩尔体积V
mol ,物体的质量M、摩尔质量M
mol
、物体的密度ρ、阿伏伽
德罗常数N
A
a. 分子数量:
b. 分子质量:
c.分子体积:特别提醒:
固体和液体分子都可看成是紧密堆集在一起的。
分子的体积V
0=V
mol
/N
A
,仅适用
于,对气体不适用,对气体其表示。
2、分子永不停息的做无规则的热运动(布朗运动扩散现象)
(1)扩散现象:不同物质能够彼此进入对方的现象,说明了物质分子在,同时还说明分子间有,越高扩散越快
(2)布朗运动:它是悬浮在液体中的的无规则运动,是在显微镜下观察到的。
①布朗运动的三个主要特点:;;。
②产生布朗运动的原因:它是由于液体分子无规则运动对固体微小颗粒各个方向撞击的性造成的。
③布朗运动间接地反映了,布朗运动、扩散现象都有力地
说明物体内大量的分子都在。
(3)热运动:的无规则运动与有关,简称热运动,越高,运动越剧烈
3、分子间的相互作用力
(1)分子间 存在引力和斥力,两种力的合力又叫做分子力。
(2)画出分子间作用力与分子间距离关系图:
(3)分子之间的引力和斥力都随分子间距离增大而 ,随分子间距离的减小而 。
但总是斥力变化得 。
(4)r 0位置叫做 ,r 0的数量级为 m 。
(5)假定甲分子固定在坐标原点,乙分子从远处由静止释放,在乙分子向甲分子靠近的过程中:a.乙分子的运动状态 b.乙分子动能和分子势能如何变化 4、温度
宏观上的温度表示 ,微观上的温度是物体大量分子热运动 的标志。
热力学温度与摄氏温度的关系:
5、内能
在右边方框中画出分子势能与分子间距离的关系图 ①分子势能
分子间存在着相互作用力,因此分子间具有由它们的相对位置决定的势能,这就是分子势能。
分子势能的大小与 有关,分子势能的大小变化可通过宏观量 来反映。
当0r r >时,分子力为 ,当r 增大时,分子力做 ,分子势能 当0r r <时,分子力为 ,当r 减少时,分子力做 ,分子是能
当r =r 0时,分子势能最 ,但不为零,为负值,因为选两分子相距无穷远时分子势能为零 ②物体的内能
物体中所有分子热运动的 和 的总和,叫做物体的内能。
一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子组成,因此 物体都是有内能的。
(理想气体的内能只取决于 )
③改变内能的方式: 与 (两种方式是 的)
特别提醒: (1)物体的体积越大,分子势能不一定就越大,如0 ℃的水结成0 ℃的冰后体积变大,但分子势能却减小了.
(2)理想气体分子间相互作用力为 ,故分子势能忽略不计,一定质量的理想气
体内能只与有关.
(3)内能都是对宏观物体而言的,不存在某个分子的内能的说法.由物体内部状态决定
6、分子热运动速率的统计分布规律
(1)气体分子间距较大,分子力可以忽略,因此分子间除碰撞外不受其他力的作用,故气
体能充满它能达到的整个空间.
(2)分子做无规则的运动,速率有大有小,大量分子的速率按“”的规
律分布.
(3)温度升高时,速率小的分子数减少,速率大的分子数增加,分子的平均速率(并不是每个分子的速率都增大),但速率分布规律不变.
T1 T2 T3
7、气体实验定律
①玻意耳定律:(等温变化)公式
微观解释:一定质量的理想气体,温度保持不变时,分子的平均动能是一定的,在这种
情况下,体积减少时,分子的密集程度,气体的压强就。
图象表达:在下面两个图像中分别画出两条等温线,并比较温度的高低
②查理定律:(等容变化)公式
微观解释:一定质量的气体,体积保持不变时,分子的密集程度保持不变,在这种情况下,温度升高时,分子的平均动能,气体的压强就
图象表达:在下面两个图像中分别画出两条等容线,并比较体积的大小
③盖吕萨克定律:(等压变化)公式
微观解释:一定质量的气体,温度升高时,分子的平均动能增大,只有气体的体积同时增大,使分子的密集程度 ,才能保持压强 图象表达:在下面两个图像中分别画出两条等压线,并比较压强的大小
8、理想气体
(
1)宏观上:严格遵守三个实验定律的气体,实际气体在 条件下可以看成理想气体
(2)微观上:理想气体的分子间除 外无 ,分子看成 .故一定质量的理想气体的内能只与 有关,与 无关(即理想气体的内能只看所用分子动能,没有分子势能)
(3)理想气体状态方程: 9、气体压强的微观解释
(1)气体压强产生:
(2)影响气体压强的因素:①
②
10、晶体:外观上 的几何外形, 确定的熔点,一些物理性质表现为 非晶体:外观 的几何外形, 确定的熔点,一些物理性质表现为 ①判断物质是晶体还是非晶体的主要依据是有
②晶体与非晶体并不是绝对的,有些晶体在一定的条件下可以转化为非晶体(石英→玻璃)
11、单晶体 多晶体
(1)如果一个物体就是一个完整的晶体,如食盐小颗粒,这样的晶体就是单晶体(单晶硅、单晶锗)
(2)如果整个物体是由许多杂乱无章的小晶体排列而成,这样的物体叫做多晶体,多晶体 几何外形,但同单晶体一样, 确定的熔点。
12、晶体的微观结构:
固体内部,微粒的排列非常紧密,微粒之间的引力较大,绝大多数微粒只能在各自的
平衡位置附近做小范围的无规则振动。
晶体内部,微粒按照一定的规律在空间周期性地排列(即晶体的点阵结构),不同方向上微粒的不同,正由于这个原因,晶体在不同方向上会表现出不同的物理性质(即晶体的各向异性)。
13、表面张力
(1)当表面层的分子比液体内部时,分子间距比内部,表面层的分子力表现为,宏观上表现为
(2)液面表面张力作用效果:
14、液晶
分子排列有序,各向性,可自由移动,位置无序,具有
各向异性:分子的排列从某个方向上看液晶分子排列是整齐的,从另一方向看去则是杂乱无章的
15、改变系统内能的两种方式:和
①热传递有三种不同的方式:热传导、热对流和热辐射
②这两种方式改变系统的内能是的
③区别:做功是系统内能和其他形式能之间发生转化;热传递是不同物体(或物体的不同部分)之间内能的转移
16、热力学第一定律
①表达式
②
气体体积变化与W关系:
气体内能变化与u
∆关系:
17、热力学第二定律
(1)常见的两种表述
①克劳修斯表述(按热传递的方向性来表述):热量不能自发地从低温物体传到高温物体.
②开尔文表述(按机械能与内能转化过程的方向性来表述):不可能从单一热源吸收热量,使之完全变成功,而不产生其他影响.
a、“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性,不需要借助外界提供能量的帮助.
b、“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成,对周围环境不产生热力学方面的影响.如吸热、放热、做功等.
(2)热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述,都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性,进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方性.(3)热力学过程方向性实例
18、能量守恒定律
能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一物体,在转化和转移的过程中其总量不变
第一类永动机不可制成是因为其违背了
第二类永动机不可制成是因为其违背了(一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行)
熵是分子热运动无序程度的定量量度,在绝热过程或孤立系统中,熵是的。
19、能量耗散
系统的内能流散到周围的环境中,没有办法把这些内能收集起来加以利用。