广东省惠州市高中物理 第二章 固体、液体和气体 第六节 气体状态参量导学案(无答案)粤教版选修33

第二章第一、二节 《晶体的宏观特征》和《晶体的微观结构》学习目标1、了解晶体的种类，单晶与多晶体的异同点， 晶体与非晶体区别2、单晶体与多晶体的异同点，如何解释微观结构。

学习过程一、预习指导：1. 预习书本 P26—P27 和书本P29----P30 1、晶体与非晶体的有何不同点？ 2、单晶体与多晶体有何不同点？ 3、如何解释晶体外形的的规则性？4、如何解释晶体物质的各向异性？5、如何解释非晶体没有一定的熔点？而晶体却有一定的熔点？二、课堂导学： ※ 学习探究 1、完成下列表格2、辨别物质是晶体还是非晶体，比较正确的方法是？A 、通过外形来判断B 、从各向异性或各向同性来判断C 、从导电性能来判断D 、从有无熔点来判断。

3、如何正确判断物质是单晶体还是多晶体？4、如何解释晶体外形的的规则性和各向异性？5、如何解释解释非晶体没有一定的熔点？而晶体却有一定的熔点？三、总结提升： ※ 学习小结学习评价※ 自我评价 你完成本节导学案的情况为（ ）. A. 很好 B. 较好 C. 一般 D. 较差※ 当堂检测（时量：5分钟 满分：10分）计分： 1. 下列叙述中正确的是（ ）单晶体 多晶体 非晶体特点 有 的几何形状。

有一定的 。

有各向 。

外形 有一定的 。

有各向 。

外形 ，没有一定的具有各向 。

举例如 等 如： 等A 、多晶体与非晶体各向同性，所以都不是晶体B 、单晶体和多晶体都是各向异性的C 、金属材料各向同性，但金属中每一晶体的内部各向异性D 、明矾是多晶体，小铁屑是单晶体。

2、某物体表现出各向异性是由于组成物体的物质微粒（ ） A ．在空间的排列不规则 B ．在空间按一定的规则排列 C ．数目较多的缘故 D ．数目较少的缘故3、下面关于晶体和非晶体的说法中正确的是（ ） A ．石英晶体打碎后就变成了非晶体B ．晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属块是非晶体C ．非晶体都没有固定的熔点D ．所有晶体都是各向异性的4、书本P30 1---3课后作业预习书本P31第三节，P35的第四节、不编导学案1、固体新材料的基本特征有哪些？2、什么材料是用途最广的单导料？3、固体新材料正向何方向发展？1、液体具有什么特性？2、液体分子的热运动有什么特点？液晶具有什么特性？ 3、液晶的应用有哪些？4、完成书本P38 1---4题第二章第五节《液体的表面张力》学习目标1、 了解液体表面的张力现象、产生原因。

第六节气体状态参量学习目标重点难点1．知道描述气体状态的三个参量．2．理解气体的体积、温度和压强．3．会计算气体的压强. 1．描述气体状态的三个参量(体积、温度、压强)的意义．(重点)2．气体压强的有关计算．(重点)3．气体压强的计算及微观解释．(难点)一、体积和温度1．基本知识(1)在研究气体的性质时,可以用气体的体积、温度、压强来描述气体的状态,描述气体状态的物理量称为气体的状态参量．(2)体积是气体分子所能达到的空间,也就是气体充满容器的容积．在国际单位制中,体积的单位是m3.常用单位间的换算关系：1 L＝10－3 m3＝1 dm3,1 ml＝10－6 m3＝1 cm3.(3)温度是物体内部分子热运动平均动能的标志．温度的数值表示法叫温标．日常生活中常用的温标是摄氏温标,它的单位是摄氏温度,符号是℃.在国际单位制中用热力学温标来表示温度,叫做热力学温度,用符号T表示,单位是开尔文,两种温标的关系为T＝t＋273.15_K.2．思考判断(1)气体体积就是所有气体分子体积的总和．(×)(2)温度越高,所有的分子运动越快．(×)(3)一个物体的温度由10 ℃升高到20 ℃,与它从288 K升高到298 K所升高的温度是相同的．3．探究交流摄氏温标的1 ℃与热力学温标的1 K大小相同吗？【提示】热力学温标与摄氏温标零点选择不同,但它们的分度方法,即每一度的大小是相同的．二、压强1．基本知识(1)定义气体作用在器壁单位面积上的压力．(2)单位在国际单位制中,单位是帕斯卡,符号Pa.常用单位有：1 atm＝1.013×105 Pa1 mmHg＝133 Pa1 atm＝76 cmHg＝760 mmHg.(3)决定因素①从微观角度来看：气体的压强与气体分子的密集程度和分子的平均动能有关．②从宏观角度来看：气体的压强与气体的体积和温度有关．2．思考判断(1)由于气体分子运动的无规则性,因此密闭容器的器壁在各个方向上的压强可能不相等．(2)一定质量的气体,体积一定时,气体分子的平均动能越大,气体的压强就越大．(3)气体的分子数越多,气体的压强就越大．(×)3．探究交流夏日轮胎的气压最好比正常气压值低10%左右．在长时间高速行车时,应行驶一段路程后,在阴凉处冷却一下轮胎．午间酷热行车时,应适当降低车速．此外,注意轮胎的承载能力,千万别超载．你知道这是为什么吗？【提示】胎内气体压强会随温度变化而变化．温度和温标【问题导思】1．温度升高,是不是每个分子的动能都增大？2．温度相同的物体,其分子的平均速率相等吗？3．摄氏温标与热力学温标的零点相同吗？1．“温度”的两种含义宏观角度温度表示物体的冷热程度,这样的定义带有主观性,因为冷热是由人体的感觉器官比较得到的,往往是不准确的热平衡角度温度的严格定义是建立在热平衡定律基础上的．热平衡定律指出,两个系统相互处于热平衡时,存在一个数值相等的物理量,这个物理量就是温度,这样的定义更具有科学性(1)物体温度升高时,分子热运动加剧,分子平均动能增大；反之,物体温度降低时,分子热运动减弱,分子平均动能减少．物体的每一温度值都对应着一定值的分子热运动的平均动能值．因此我们说：“温度是物体分子热运动的平均动能的标志．”(2)温度是大量分子无规则热运动的集体表现,含有统计的意义,对于个别分子,温度是没有意义的．(3)同一温度下,不同物质(如铁、铜、水、木……)的分子平均动能都相同,但由于不同物质分子的质量不尽相同,所以分子运动的平均速率大小不尽相同．3．两种温标的比较名称比较项目摄氏温标热力学温标零度的规定一个标准大气压下冰水混合物的温度－273.15 ℃温度名称摄氏温度热力学温度温度符号t T单位名称摄氏度开尔文单位符号℃K(1)T＝t＋273.15 K,粗略表示：T＝t＋273 K关系(2)ΔT＝Δt1．热力学温度是国际单位制中七个基本物理量之一,它的单位属基本单位．2．热力学温度的单位,大小等于摄氏温度的1 ℃,在表示温差时,1 K＝1 ℃；在表示温度时却不相符,即ΔT＝Δt,但T≠t.3．摄氏温度中零上表示比0 ℃高,零下表示比0 ℃低,通常用正负表示．4．热力学温标的零值是低温的极限,永远达不到．(双选)关于热力学温度,下列说法中正确的是( )A．－33 ℃＝240 KB．温度每变化1 ℃,也就是温度变化了1 KC．摄氏温度与热力学温度都可能取负值D．温度由t ℃升至2t ℃,对应的热力学温度升高了t＋273(K)【解析】T＝t＋273 K―→A正确ΔT＝Δt―→B正确，D错误绝对零度达不到―→C错误【答案】AB热力学温标和摄氏温标是温度的两种不同的表示方法,对同一温度来说,用不同的温标表示数值不同,这是因为它们零值的选取不同,但两种温标表示的温差一定相同.1．关于热力学温度和摄氏温度,以下说法不正确的是( )A．热力学温度的单位“K”是国际单位制中的基本单位B．温度升高了1 ℃就是升高了1 KC．物体的温度由本身决定,数值与所选温标无关D．0 ℃的温度可用热力学温度粗略地表示为273 K【解析】热力学温度的单位K是国际单位制中七个基本单位之一,A对；用摄氏温标与热力学温标表示同一物体的温度数值不同,摄氏温度与热力学温度的关系为T＝t＋273.15 K,可知C错,D对；两种温标每一度的含义相同,即1 ℃＝1 K,B对．【答案】 C气体压强的微观解释及计算【问题导思】1．气体压强与哪些因素有关？2．用水银柱封闭的气体,其压强与水银柱的长度有什么关系？3．用活塞封闭的气体,其压强如何计算？1．微观解释气体压强是大量分子运动的宏观表现,气体的压强就是大量分子频繁碰撞器壁,器壁单位面积上所受分子碰撞的平均作用力．2．气体压强的决定因素(1)微观因素①气体分子的密集程度：气体分子密集程度(即单位体积内气体分子的数目)越大,在单位时间内,与单位面积器壁碰撞的分子数就越多,气体压强就越大．②气体分子的平均动能：气体的温度越高,气体分子的平均动能就越大,每个气体分子与器壁碰撞时(可视为弹性碰撞)给器壁的冲力就越大；从另一方面讲,分子的平均速率越大,在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就越多,累计冲力就越大,气体压强就越大．(2)宏观因素①与温度有关：温度越高,气体的压强越大． ②与体积有关：体积越小,气体的压强越大．3．理想气体压强公式：p ＝2nε3式中n ＝NV ,是单位体积内的分子数,表示分子分布的密集程度；ε是分子的平均动能．4．气体压强的计算 (1)玻璃管水银柱模型①直玻璃管中水银柱封闭气体的压强：设气体压强为p,大气压强为p 0,水银柱长设为Δh ,则A B CA ：p ＝p 0＋ΔhB ：p ＝p 0C ：p ＝p 0－Δh②“U 形管”中封闭气体的压强A BA ：p ＝p 0＋ΔhB ：p ＝p 0－Δh(2)汽缸活塞模型设活塞质量为m,重力加速度为g,活塞面积为S,汽缸质量为M,则p ＝p 0＋mg S p ＝p 0－MgS③汽缸在光滑水平面上⎩⎪⎨⎪⎧F ＝M ＋maF －pS ＝ma ⇒p ＝MFM ＋m S1．水银柱和汽缸静止时,用“平衡法”确定压强,水银柱和汽缸有加速度时,用牛顿第二定律确定． 2．水银柱模型,压强的单位一般用cmHg ；汽缸模型,压强的单位一般用国际单位Pa 或标准大气压atm.如图所示,竖直放置的U 形管,左端开口,右端封闭,管内有a 、b 两段水银柱,将A 、B 两段空气柱封闭在管内．已知水银柱a 长为10 cm,水银柱b 两个液面间的高度差为5 cm,大气压强为75 cmHg,求空气柱A 、B 产生的压强．【审题指导】 整个装置静止,处于平衡状态,可分别取a 、b 为研究对象,由受力平衡求出A 、B 的压强．【解析】 设气体A 、B 产生的压强分别为p A 、p B ,管截面积S,取液柱h 1为研究对象,得 p A S ＋ph 1S ＝p 0S.所以p A ＝p 0－ph 1＝(75－10)cmHg ＝65 cmHg. 取液柱h 2为研究对象,得p B S ＋Ph 2S ＝p A S.所以p B ＝p A －ph 2＝(65－5)cmHg ＝60 cmHg. 【答案】 p A ＝65 cmHg p B ＝60 cmHg若取的是一个参考液片,则液片自身重力不计；若选取的是某段液柱或固体,则它们自身的重力也要考虑.一般的计算步骤为：选取研究对象,分析对象的受力情况,建立力的平衡方程,若可消去横截面积,则进一步得到压强平衡方程,最后解方程得到封闭气体压强,计算时注意单位的正确使用.2.如图所示,活塞的质量为m,汽缸的质量为M,通过弹簧吊在天花板上,汽缸内封有一定质量的气体,汽缸和活塞间无摩擦,活塞面积为S.大气压强为p 0.则封闭气体的压强为( )A ．p ＝p 0＋mg/SB ．p ＝p 0＋(M ＋m)g/SC ．p ＝p 0－Mg/SD ．p ＝mg/S【解析】 以汽缸为研究对象,则Mg ＋pS ＝p 0S 解得p ＝p 0－MgS ,故C 正确．A 、B 、D 错误．【答案】 C气体压强微观解释有关气体压强,下列说法正确的是( ) A ．气体分子的平均速率增大,则气体的压强一定增大 B ．气体分子的密集程度增大,则气体的压强一定增大 C ．气体分子的平均动能增大,则气体的压强一定增大 D ．气体分子的平均动能增大,气体的压强有可能减小 【审题指导】 解答本题应把握以下三点：(1)温度是分子热运动平均动能大小的标志．(2)气体分子密集程度的大小与气体体积有关．(3)气体压强的决定因素为气体分子密集程度与平均动能．【解析】气体的压强与温度和体积有关．密集程度或平均动能增大,都只强调问题的一方面,也就是说,平均动能增大的同时,气体的体积也可能增大,也可能减小．同理,当分子的密集程度增大时,分子平均动能也可能减小,压强的变化不能确定．故选D.【答案】 D1．气体压强是由气体中大量做无规则热运动的分子对器壁频繁持续的碰撞产生的．2．气体的压强与两个因素有关：一是气体分子的平均动能,二是气体分子的密集程度．1．下列各组参量哪些能决定气体的压强( )A．气体的体积和分子总数B．分子密集程度和温度C．分子总数和分子的平均动能D．分子密度和分子种类【解析】决定气体压强的微观因素是分子密集程度和分子平均动能,所以B对．【答案】 B2．在一定温度下,当一定质量气体的体积增大时,气体的压强减小,这是由于( )A．单位体积内的分子数变少,单位时间内对单位面积器壁碰撞的次数减少B．气体分子的密集程度变小,分子对器壁的吸引力变小C．每个分子对器壁的平均撞击力都变小D．气体分子的密集程度变小,单位体积内分子的重量变小【解析】温度不变,一定质量气体分子的平均动能、平均速率不变,每次碰撞分子对器壁的平均作用力不变,但体积增大后,单位体积内的分子数减少,因此单位时间内碰撞次数减少,气体的压强减少,A正确,B、C、D错误．【答案】 A3．关于温度的物理意义,下列说法正确的是( )A．人们如果感到某个物体很冷,说明这个物体温度很低B．物体温度越高,分子平均速率越大C．温度是分子平均动能的标志D．就某个分子来讲,温度越高,动能越大【解析】人体感受到物体的冷热程度,一方面取决于被感受物体的温度,另一方面还与被感受物体单位时间内放出(或吸收)给人体的热量的多少有关,例如冬天温度相同的铁块和木块,摸上去铁块感觉更冷一些,故A不正确．温度是分子平均动能的标志,温度越大,分子平均动能越高,而分子平均速率还与分子质量有关,故B错,C正确．研究单个分子动能大小无意义,因单个分子动能是时刻变化的,温度升高时,这个分子动能可能变大,也可能变小,故D错．【答案】 C4.如图所示,粗细均匀的U形管的A端是封闭的,B端开口向上．两管中水银面的高度差h＝20 cm.外界大气压强为76 cmHg.求管中A端封闭气体的压强．【解析】对液柱h由平衡条件有,p0S＝p A S＋p h S.式中p0、p A、p h分别代表大气压强、A端气体压强和h高水银柱产生的压强．由上式可得：p0＝p A＋p h⇒p A＝p0－p h＝(76－20) cmHg＝56 cmHg.【答案】56 cmHg。

学案11章末总结一、单晶体、多晶体、非晶体的判断单晶体的某些物理性质表现出各向异性，多晶体和非晶体都具有各向同性，但单晶体和多晶体有确定的熔点，非晶体没有．例1关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是()A．可以根据各向异性或各向同性来鉴别晶体和非晶体B．一块均匀薄片，沿各个方向对它施加拉力，发现其强度一样，则此薄片一定是非晶体C．一个固体球，如果沿其各条直径方向的导电性能不同，则该球体一定是单晶体D．一块晶体，若其各个方向的导热性能相同，则这块晶体一定是多晶体解析根据各向异性和各向同性只能确定是否为单晶体，无法用来鉴别晶体和非晶体，选项A 错误；薄片在力学性质上表现为各向同性，也无法确定薄片是多晶体还是非晶体，选项B 错误；固体球在导电性质上表现为各向异性，则一定是单晶体，选项C 正确；某一晶体的物理性质显示各向同性，并不意味着该晶体一定是多晶体，对于单晶体并非所有物理性质都表现为各向异性，选项D 错误．答案 C二、气体实验定律和理想气体状态方程的应用1．玻意耳定律、查理定律、盖·吕萨克定律可看成是理想气体状态方程在T 恒定、V 恒定、p 恒定时的特例．2．正确确定状态参量是运用气体实验定律的关键．求解压强的方法：(1)在连通器内灵活选取等压面，由两侧压强相等列方程求气体压强．(2)也可以把封闭气体的物体(如液柱、活塞、气缸等)作为力学研究对象，分析受力情况，根据研究对象所处的不同状态，运用平衡条件或牛顿第二定律列式求解．3．注意气体实验定律或理想气体状态方程只适用于一定质量的气体，对打气、抽气、灌气、漏气等变质量问题，巧妙地选取对象，使变质量的气体问题转化为定质量的气体问题． 例2 如图1所示，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气缸直立放置，气缸底部和顶部均有细管连通，顶部的细管带有阀门K.两气缸的容积均为V 0.气缸中各有一个绝热活塞(质量不同，厚度可忽略)．开始时K 关闭，两活塞下方和右活塞上方充有气体(可视为理想气体)，压强分别为p 0和p 03；左活塞在气缸正中间，其上方为真空；右活塞上方气体体积为V 04，现使气缸底与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至气缸顶部，且与顶部刚好没有接触；然后打开K ，经过一段时间，重新达到平衡．已知外界温度为T 0，不计活塞与气缸壁间的摩擦．求：图1(1)恒温热源的温度T ；(2)重新达到平衡后左气缸中活塞上方气体的体积V x .解析 (1)与恒温热源接触后，在K 未打开时，右活塞不动，两活塞下方的气体经历等压过程，由盖·吕萨克定律得：74V 0T ＝54V 0T 0，解得：T ＝75T 0.(2)由初始状态的力学平衡条件可知，左活塞的质量比右活塞的质量大．打开K 后，左活塞下降至某一位置，右活塞必须升至气缸顶，才能满足力学平衡条件．气缸顶部与外界接触，底部与恒温热源接触，两部分气体各自经历等温过程．设左活塞上方气体最终压强为p ，由玻意耳定律得：pV x ＝p 03·V 04， (p ＋p 0)(2V 0－V x )＝p 0·74V 0， 联立上述二式得：6V 2x －V 0V x －V 20＝0，其解为：V x ＝12V 0；另一解V x ＝－13V 0，不合题意，舍去． 答案 (1)75T 0 (2)12V 0 例3 如图2所示，一定质量的气体放在体积为V 0的容器中，室温为T 0＝300K ，有一光滑导热活塞C (不占体积)将容器分成A 、B 两室，B 室的体积是A 室的两倍，A 室容器上连接有一U 形管(U 形管内气体的体积忽略不计)，两边水银柱高度差为76cm ，右室容器中连接有一阀门K ，可与大气相通(外界大气压等于76cmHg)．求：图2(1)将阀门K 打开后，A 室的体积变成多少？(2)打开阀门K 后将容器内的气体从300K 分别加热到400K 和540K 时，U 形管内两边水银面的高度差各为多少？解析 (1)初始时，p A 0＝p 0＋ρgh ＝2atm ，V A 0＝V 03打开阀门K 后，A 室气体等温变化，p A ＝1atm ，体积为V A ，由玻意耳定律得p A 0V A 0＝p A V AV A ＝p A 0V A 0p A ＝23V 0 (2)假设打开阀门K 后，气体从T 0＝300K 升高到T 时，活塞C 恰好到达容器最右端，即气体体积变为V 0，压强仍为p 0，即等压过程．根据盖·吕萨克定律V 1T 1＝V 2T 2得 T ＝V 0V AT 0＝450K 因为T 1＝400K<450K ，所以p A 1＝p 0，水银柱的高度差为零．从T ＝450K 升高到T 2＝540K 为等容过程，根据查理定律p 0T ＝p A 2T 2，得p A 2＝1.2atm. T 2＝540K 时，p 0＋ρgh ′＝1.2atm ，故水银高度差h ′＝15.2cm.答案 (1)23V 0 (2)0 15.2cm 三、理想气体的图象问题pV ，即之积越大的等 p ，即斜率越大，对应的 p ，即斜率越大，对应的V ，即斜率越大，对应的例4 一定质量的理想气体，在状态变化过程中的p －T 图象如图3所示．在A 状态时的体积为V 0，试画出对应的V －T 图象和p －V 图象．解析 对气体A →B 的过程，根据玻意耳定律，有p 0V 0＝3p 0V B ，则V B ＝13V 0.由此可知A 、B 、C 三点的状态参量分别为：A ：p 0、T 0、V 0；B ：3p 0、T 0、13V 0；C ：3p 0、3T 0、V 0. 图3V －T 图象和p －V 图象分别如图甲、乙所示．答案 见解析图1．(晶体和非晶体)下列关于晶体与非晶体的说法，正确的是( )A ．橡胶切成有规则的几何形状，就是晶体B ．石墨晶体打碎后变成了非晶体C ．晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属块是非晶体D ．非晶体没有确定的熔点答案 D解析 晶体具有天然的规则的几何形状，故A 错；石墨晶体打碎后还是晶体，故B 错；金属是多晶体，故C 错；非晶体没有确定的熔点，故D 对．故正确选项为D.2．(气体实验定律的应用)如图4所示，气缸放置在水平台上，活塞质量为5kg ，面积为25cm 2，厚度不计，气缸全长25cm ，大气压强为1×105Pa ，当温度为27℃时，活塞封闭的气柱长10cm ，若保持气体温度不变，将气缸缓慢竖起倒置．g 取10m/s 2.(1)求气缸倒置后气柱长度；(2)气缸倒置后，温度升至多高时，活塞刚好接触平台(活塞摩擦不计)?答案 (1)15cm (2)227℃解析 (1)将气缸倒置，由于保持气体温度不变，故气体做等温变化：p 1＝p 0＋mg S＝1.2×105 Pa p 2＝p 0－mg S＝0.8×105 Pa 由玻意耳定律得：p 1L 1S ＝p 2L 2S ，解得L 2＝15 cm(2)气体做等压变化：T 2＝T 1＝(273＋27) K ＝300 K ，L 2＝15 cm ，L 3＝25 cmV 2T 2＝V 3T 3，T 3＝V 3V 2T 2＝L 3L 2T 2≈500 K ＝227 ℃. 3．(气体实验定律的应用)容积为1L 的烧瓶，在压强为1.0×105Pa 时，用塞子塞住，此时温度为27℃；当把它加热到127℃时，塞子被打开了，稍过一会儿，重新把塞子塞好(塞子塞好时瓶内气体温度仍为127℃，压强为1.0×105Pa)，把－273℃视作0K ．求：(1)塞子打开前，烧瓶内的最大压强；(2)最终瓶内剩余气体的质量与原瓶内气体质量的比值．答案 (1)1.33×105Pa (2)34解析 (1)塞子打开前：选瓶中气体为研究对象初态有p 1＝1.0×105 Pa ，T 1＝300 K末态气体压强设为p 2，T 2＝400 K由查理定律可得p 2＝T 2T 1p 1≈1.33×105 Pa. (2)设瓶内原有气体体积为V ，打开塞子后温度为400 K 、压强为1.0×105 Pa 时气体的气体为V ′由玻意耳定律有p 2V ＝p 1V ′可得V ′＝43V 故瓶内所剩气体的质量与原瓶内气体质量的比值为34. 4．(理想气体的图象问题)一定质量的理想气体，经历一膨胀过程，此过程可以用图5中的直线ABC 来表示，在A 、B 、C 三个状态上，气体的温度T A 、T B 、T C 相比较，大小关系为( )图5A ．TB ＝T A ＝T CB ．T A ＞T B ＞TC C ．T B ＞T A ＝T CD ．T B ＜T A ＝T C 答案 C解析 由题图中各状态的压强和体积的值得：p A V A ＝p C V C ＜p B V B ，因为pV T＝C ，可知T A ＝T C ＜T B .。