2012届高考物理气体、固体和液体第一轮复习学案
详细内容
第十二章 气体、固体和液体
1.本章主要是对固体、液体和气体性质的基本概念、规律的掌握，物态变化的基本概念以及实际问题的分析，气体状态参量发生变化时各量处理方法及应用。
2.本章把固体、液体和气体性质与力学中的平衡问题定律、动能定理、功能关系等有机结合，作为力电综合题型，能有效考查综合分析问题的能力。属每年高考必考内容。
3.高考中以选择题形式考查对基础知识的理解，以计算题形式把场的性质、运动学规律、功能关系等知识综合在一起。
第一课时 气体的性质
【教学要求】
1．知道理想气体的模型，了解实际高温、低压气体可当作理想气体处理。
2．知道三个气体实验定律内容，会对气体定律进行微观解释。
【知识再现】
一、理想气体
在任何温度、任何压强下都遵从 的气体称为理想气体．理想气体是不存在的，它是一种 。压强 温度 的实际气体可看成理想气体。
二、气体实验定律
1．气体的等温变化 玻意耳定律
温度不变时，一定质量气体的压强随着体积的变化而变化，叫做气体的 变化；其变化规律是一定质量的气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成 ．其数学表达式为
或 。
2．气体的等容变化 查理定律
气体在体积不变的情况下所发生的状态变化叫做 变化．
一定质量的气体，在体积不变的情况下，它的压强跟热力学温度成 ．其数学表达式为：
或者 (其中C是比例常数)．
3．气体的等压变化 盖•吕萨克定律
气体的压强不变的情况下所发生的状态变化叫做 变化．
一定质量的气体，在压强不变的情况下，它的体积跟热力学温度成正比，其数学表达式为 或者 (其中C是比例常数)．
三、对气体定律的微观解释
1．一定质量的气体，温度不变时，分子的平均动能是一定的，当体积减小时，分子的密集程度 ，气体的压强就 ．这就是玻意耳定律．
2．一定质量的气体，保持体积不变时，分子的密集程度不变，当温度升高时，分子的平均动能 ，气体压强就 ．这就是查理定律．
3．一定质量的气体，温度升高时，分子的平均动能 ，只有气体的体积同时 ，使分子的密集程度 ，才能保持压强不变，这就是盖•吕萨克定律．
知识点一气体分子运动理论特点
1．气体分于之间的距离比较大，分子之间的作用力非常微弱，由分子之间的相互作用而产生的势能通常认为是零，气体分子除了相互碰撞或者跟器壁的碰撞之外不受力的作用，可以在空间内自由地移动．因此气体能够充满它所能到达的空间。没有一定的体积和形状．
2．分子做无规则的运动，速率有大有小，由于分子之间的频繁撞击，速率又将发生变化，但是大量分子的速率却按照一定的规律分布．这种大量分子整体所体现出来的规律叫做统计规律．
3．当温度升高时，速率小的分子数目将减少，速率大的分予数目将增加，其所表现的统计规律不变，分子的平均速率将增大，平均动能将增大，因此温度是分子平均动能的标志．
【应用1】下列说法中正确的是( )
A．气体的温度就是所在区域的环境温度
B．大气压强能支持10.34 m高的水柱
C．理想气体分子间除发生相互碰撞作用外，没有相互作用，故理想气体没有分子势能
D．一定质量的理想气体，当体积增大，温度不变时，其内能不变
导示: 当气体与周围达到热平衡时，温度等于所在区域的环境温度，A错。大气压强与10.34 m高的水柱产生的压强相等，B对。理想气体分子间除发生相互碰撞作用外，没有相互作用，所以理想气体分子势能为零，C对。理想气体内能仅由理想气体的量和理想气体的温度决定，D对。故选BCD。
本题应抓住理想气体的特点解决。
知识点二气体三个实验定律
定律变化过程一定量气体的两条图线图线特点
玻意耳定律等温变化 1．等温变化在P―V图中是双曲线，由PV=nRT知，T越大，PV值越大，所以，远离原点的等温线的温度越高，即T2>丁1
2．等温变化在P―1/V图中是通过原点的直线，T大斜率大，所以T2>T1．
查理定律等容变化 1．等容变化在P―t图中是通过t轴上一273℃的直线，由于在同一温度(如0℃)下，同一气体的压强大时，体积小，所以V1>V2．
2．等容变化在P―T图中是通过原点的直线．体积大时，斜率小，所以V1>V2．
盖吕萨克定律等压变化 1．等压变化在V―t图中是通过t轴上一273℃的直线，由于在同一温度下，同一气体的体积大时，压强小，所以P1>P2．
2．等压变化在V―T图中是通过原点的直线．压强大时斜率小，所以Pl>P2．
【应用2】如图所示，是伽利略设计的一种测温装置，玻璃泡A内封有一定质量的空气，与A相连的B管插在水银槽中．制作时，先给球形容器微微加热，跑出一些空气，插入水银槽中时，水银能上升到管内某一高度．试证明管内外液面高度差h与温度t成线性函数关系．设B管的体积与A泡的体积相比可略去不计．
导示: 封闭气体的变化可视为等容变化，设被封气体的压强为P，所以 ，C为定值。
设水银的密度为ρ，大气压强为P0， ，
求得： ，即管内外液面高度差h与温度t成线性函数关系。
本题中，首先要要明确气体变化中的不变量，然后再利用气体的实验定律进行列式求解。所以审题时应把握住题目中的隐含信息。
知识点三气体压强的微观解释
1．产生的原因：大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生了气体的压强．单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地撞击器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力．所以从分子动理论的观点来看，气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力或者说等于单位时间内器壁单位面积上所受气体分子碰撞的总冲量．
2．决定气体压强大小的因素：气体压强由气体分子的密度和平均动能决定．气体分子密度大(单位面积内气体分子的数目大)，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数目就多．气体的温度高，气体分子的平均动能就大，每个气体分子与器壁的碰撞给器壁的冲力就大；另一方面，分子的平均速率大，在单位时间里器壁受气体分子撞击的次数就多，累计冲力就大．气体的体积增大，分子密度变小，在这种情况下，如果温度不变，则气体的压强减小；如果温度降低，气体压强进一步减小；如果温度升高，则气体压强可能不变也可能增大．所以气体压强的变化情况由分子密度的变化和温度的变化两个因素中起主导地位的来决定．
【应用3】(07靖江市联考卷)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．气体的分子密度增大，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
导示: 气体压强不但与气体分子的平均速率有关，还与气体分子密度有关，AB错。而温度是气体分子的平均动能的标志，C错，D对。故选D。
类型一同气体压强计算方法
1．封闭气体有两种情况：一是平衡状态系统中的封闭气体。二是变速运动系统中的封闭气体．
2．封闭气体压强的计算方法：选与气体接触的液柱(或活塞、气缸)为研究对象，进行受力分析；再根据运动状态列出相应的平衡方程或牛顿第二定律方程，从而求出压强．
【例1】已知大气压强为p，下图中各装置均处于静止状态，求被封闭气体的压强．
导示:在甲图中，以高为h的液柱为研究对象，由二力平衡知：
由图乙中，以B液面为研究对象，由平衡方程F上＝F下有：
在图丙中，仍以B液面为研究对象，有：
在图丁中，以液面A为研究对象，由二力平衡得：
类型二图像问题理解
【例2】如图为一定质量的某种气体的等温线，设B点温度为300 K，求E点温度，若由B点沿直线BF变化到F点，则F点的温度多高?
导示:由查理定律 得：TE=600K
由B→F，根据理想气体状态方程 得：
TF＝600K
能否根据TE= TF，认为沿E→F直线的变化过程是等温过程?
1．( 07合肥检测)．如图所示，将一绝热气缸放在静止的电梯之中，缸内封闭了一定质量的气体，绝热活塞可摩擦上下移动，且不漏气，活塞重力不能忽略。现开动电梯匀加速上升一段时间后，缸内气体达到新的平衡，则缸内气体（ C ）
A．压强减少了，内能增大了
B．体积减小了，内能没有变
C．压强和内能都增大了
D．体积增大了，内能减小了
2．如果热水瓶中的热水未灌满而盖紧瓶盖，瓶的密闭程度又很好的话，那么经过一段时间，你会感到将瓶塞拔出来很吃力，这是什么缘故?设开始时瓶内水温为90℃，经过一段时间，温度降为50℃，热水瓶口的截面积约10 cm2，手指与瓶塞间的动摩擦因数为0.15，请估算出要拔出瓶塞，手指至少需使多大的力?
答案:1．C
2．热水瓶中的热水未灌满而盖紧瓶盖，瓶的密闭程度又很好，经过一段时间，瓶中气体温度降低，气体压强减小，内外压强差变大，所以会感到将瓶塞拔出来很吃力。
对气体由查理定律得： ，
求得F=82.6N