第二章-章末總結(2019人教版選擇性必修第三冊)

第二章章末總結要點歸納知識點一、理想氣體狀態(tài)方程與氣體實驗定律eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)?eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(T1＝T2時，p1V1＝p2V2玻意耳定律,V1＝V2時，\f(p1,T1)＝\f(p2,T2)查理定律,p1＝p2時，\f(V1,T1)＝\f(V2,T2)蓋－呂薩克定律))知識點二、晶體和非晶體的區(qū)別1．區(qū)分單晶體、多晶體、非晶體要抓住它們的特點，單晶體的某些物理性質表現(xiàn)出各向異性，多晶體和非晶體都具有各向同性，但多晶體有確定的熔點，非晶體沒有．2．從微觀角度(如溫度是分子平均動能的標志，克服分子力做功，勢能增加)分析分子動能，分子勢能的變化，從客觀(如吸熱、放熱)上分析物體內能的變化．知識點三、浸潤、不浸潤及表面張力1．在分析這類現(xiàn)象時，應抓住兩點：(1)液體表面因存在表面張力而具有收縮趨勢；(2)浸潤液體的附著層內因存在排斥力而具有擴張趨勢；不浸潤液體的附著層內因存在收縮力而具有收縮趨勢．2．毛細現(xiàn)象是浸潤與不浸潤和表面張力的共同作用而形成的，浸潤液體跟毛細管內壁接觸時，引起液體附著層擴張，而表面張力的作用是使液體與毛細管內壁的接觸面減小而收縮，從而使液面彎曲對液柱起提升作用，而且毛細管內徑越小，提升越高．與此相反，不浸潤的液體與毛細管內壁接觸時，引起液體附著層收縮，而表面張力也使液面收縮，從而使液面彎曲對液柱起壓低下降的作用，而且毛細管內徑越小，壓低下降的高度也越大．應用狀態(tài)方程解題的一般步驟(1)明確研究對象，即某一定質量的理想氣體；(2)確定氣體在始、末狀態(tài)的參量p1、V1、T1及p2、V2、T2；(3)由狀態(tài)方程列式求解；(4)討論結果的合理性．知識點三、應用狀態(tài)方程解題的一般步驟拓展二變質量問題分析變質量問題時，可以通過巧妙選擇合適的研究對象，使這類問題轉化為定質量的氣體問題，用理想氣體狀態(tài)方程求解．1．打氣問題．向球、輪胎中充氣是一個典型的氣體變質量的問題．只要選擇球內原有氣體和即將打入的氣體作為研究對象，就可以把充氣過程中的氣體質量變化的問題轉化為定質量氣體的狀態(tài)變化問題．2．抽氣問題．從容器內抽氣的過程中，容器內的氣體質量不斷減小，這屬于變質量問題．分析時，將每次抽氣過程中抽出的氣體和剩余氣體作為研究對象，質量不變，故抽氣過程可看做是等溫膨脹的過程．拓展三氣缸類問題的處理方法解決氣缸類問題的一般思路：1．弄清題意，確定研究對象．一般來說，研究對象分兩類：一類是熱學研究對象(一定質量的理想氣體)；另一類是力學研究對象(氣缸、活塞或某系統(tǒng))．2．分析清楚題目所述的物理過程，對熱學研究對象分析清楚初、末狀態(tài)及狀態(tài)變化過程，依氣體定律列出方程；對力學研究對象要正確地進行受力分析，依據(jù)力學規(guī)律列出方程．3．注意挖掘題目中的隱含條件，如幾何關系等，列出輔助方程．4．多個方程聯(lián)立求解．對求解的結果注意檢驗它們的合理性．典例分析一、圖像問題例1一定質量的理想氣體由狀態(tài)A變?yōu)闋顟B(tài)D，其有關數(shù)據(jù)如圖甲所示，若狀態(tài)D的壓強是2×104Pa.(1)求狀態(tài)A的壓強．(2)請在圖乙中畫出該狀態(tài)變化過程的p－T圖象，并分別標出A、B、C、D各個狀態(tài)，不要求寫出計算過程．解析(1)根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pDVD,TD)，則pA＝eq\f(pDVDTA,VATD)＝4×104Pa.(2)p－T圖象及A、B、C、D各個狀態(tài)如圖所示．答案(1)4×104Pa(2)如上圖所示歸納總結：1．圖象上的一個點表示一定質量氣體的一個平衡態(tài)，它對應著三個狀態(tài)參量；圖象上的某一條直線或曲線表示一定質量氣體狀態(tài)變化的一個過程．2．在V－T或P－T圖象中，比較兩個狀態(tài)的壓強或體積大小，可以用這兩個狀態(tài)到原點連線的斜率大小來判斷．斜率越大，壓強或體積越?。恍甭试叫?，壓強或體積越大．二、活塞問題例2一豎直放置、缸壁光滑且導熱的柱形氣缸內盛有一定量的氮氣，被活塞分隔成Ⅰ、Ⅱ兩部分．達到平衡時，這兩部分氣體的體積相等，上部氣體的壓強為p10，如圖(a)所示，若將氣缸緩慢倒置，再次達到平衡時，上下兩部分氣體的體積之比為3∶1，如圖(b)所示．設外界溫度不變，已知活塞面積為S，重力加速度大小為g，求活塞的質量．解析設活塞的質量為m，氣缸倒置前下部氣體的壓強為p20，倒置后上下氣體的壓強分別為p2、p1，由力的平衡條件有p20＝p10＋eq\f(mg,S)，p1＝p2＋eq\f(mg,S)，倒置過程中，兩部分氣體均經歷等溫過程，設氣體的總體積為V0，由玻意耳定律得p10eq\f(V0,2)＝p1eq\f(V0,4)，p20eq\f(V0,2)＝p2eq\f(3V0,4)，解得m＝eq\f(4p10S,5g).答案eq\f(4p10S,5g)歸納總結：兩部分氣體問題中，對每一部分氣體來講獨立滿足eq\f(pV,T)＝C.兩部分氣體往往滿足一定的聯(lián)系：如壓強關系，體積關系，從而再列出聯(lián)系方程即可．三、打起問題例3某種噴霧器的貯液筒的總容積為7.5L，如圖所示，裝入6L的藥液后再用密封蓋將貯液筒密封，與貯液筒相連的活塞式打氣筒每次能壓入300cm3，1atm的空氣，設整個過程溫度保持不變．(1)要使貯氣筒中空氣的壓強達到4atm，打氣筒應打壓幾次？(2)在貯氣筒中空氣的壓強達到4atm時，打開噴嘴使其噴霧，直到內外氣體壓強相等，這時筒內還剩多少藥液？解析(1)設每打一次氣，貯液筒內增加的壓強為p，由玻意耳定律得：1atm×300cm3＝1.5×103cm3×p.p＝0.2atm，需打氣次數(shù)n＝eq\f(4－1,0.2)＝15.(2)設停止噴霧時貯液筒內氣體體積為V，由玻意耳定律得：4atm×1.5L＝1atm×V，V＝6L.故還剩貯液7.5L－6L＝1.5L.答案(1)15(2)1.5L歸納總結：解決氣體問題要么利用氣體的實驗定律，要么利用理想氣體狀態(tài)方程，但前提條件都是定質量問題．處理所有變質量問題時，首先要轉化為定質量問題．四、氣體中牛頓第二定律的應用例4如圖，一汽缸水平固定在靜止的小車上，一質量為m、面積為S的活塞將一定量的氣體封閉在汽缸內，平衡時活塞與汽缸底相距L.現(xiàn)讓小車以一較小的水平恒定加速度向右運動，穩(wěn)定時發(fā)現(xiàn)活塞相對于汽缸移動了距離d.已知大氣壓強為p0，不計汽缸和活塞間的摩擦；且小車運動時，大氣對活塞的壓強仍可視為p0；整個過程溫度保持不變．求小車加速度的大?。馕鲈O小車加速度大小為a，穩(wěn)定時汽缸氣體的壓強為p1，活塞受到汽缸內、外氣體的壓力分別為f1＝p1S①f0＝p0S②由牛頓第二定律得f1－f0＝ma③小車靜止時，在平衡情況下，汽缸內氣體的壓強應為p0，由玻意耳定律得p1V1＝p0V④式中V＝SL⑤V1＝S(L－d)⑥聯(lián)立①②③④⑤⑥式得a＝eq\f(p0Sd,mL－d)答案eq\f(p0Sd,mL－d)歸納總結：這類問題的一般解題思路：首先明確研究對象，然后明確初、末狀態(tài)及狀態(tài)參量，再利用玻意耳定律列方程，從而聯(lián)立求解．對于充氣、抽氣類問題可以通過靈活選取研究對象，化變質量為一定質量，進行解答．五、理想氣體狀態(tài)方程例5如圖，絕熱氣缸A與導熱氣缸B均固定于地面，由剛性桿連接的絕熱活塞與兩氣缸間均無摩擦．兩氣缸內裝有處于平衡狀態(tài)的理想氣體，開始時體積均為V0、溫度均為T0.緩慢加熱A中氣體，停止加熱達到穩(wěn)定后，A中氣體壓強為原來的1.2倍．設環(huán)境溫度始終保持不變，求氣缸A中氣體的體積VA和溫度TA.解析設初態(tài)壓強為p0，膨脹后A、B壓強相等pB＝1.2p0B中氣體始、末狀態(tài)溫度相等，p0V0＝1.2p0(2V0－VA)得VA＝eq\f(7,6)V0A部分氣體滿足eq\f(p0V0,T0)＝eq\f(1.2p0VA,TA)，得TA＝1.4T0.方法指導這類問題的處理方法：確定研究對象后，再分析初、末狀態(tài)的變化．若p、V、T三個量都發(fā)生變化，則選用eq\f(pV,T)＝常數(shù)列方程．若某一個量不變，則選用合適的定律，列方程求解，在涉及兩部分氣體時，要注意找出兩部分氣體的聯(lián)系，再列出聯(lián)立方程．答案eq\f(7,6)V01.4T0六、對氣體壓強的理解例6如圖所示，兩個完全相同的圓柱形密閉容器，甲中裝有與容器容積相等的水，乙中充滿空氣，試問：(1)兩容器各側壁壓強的大小關系及壓強的大小決定于哪些因素？(容器容積恒定)(2)若讓兩容器同時做自由落體運動，容器側壁上所受壓強將怎樣變化？解析(1)對甲容器，上壁的壓強為零，底面的壓強最大，其數(shù)值為p＝ρgh(h為上下底面間的距離)．側壁的壓強自上而下，由小變大，其數(shù)值大小與側壁上各點距水面的豎直距離x的關系是p＝ρgx.對乙容器，各處器壁上的壓強大小都相等，其大小決定于氣體的分子密集程度和溫度．(2)甲容器做自由落體運動時器壁各處的壓強均為零．乙容器做自由落體運動時，器壁各處的壓強不發(fā)生變化．答案見解析歸納總結：(1)掌握好氣體分子壓強的微觀解釋．(2)千萬不要把液體和氣體壓強混淆，要從產生原因上加以區(qū)別．七、液體張力例7下列現(xiàn)象是因液體的表面張力所致的是()A．小孩用細管蘸肥皂水，吹出圓形的肥皂泡B．小木船漂浮在水面上C．縫衣針漂浮在水面上D．透過布制的傘面能看見紗線間的縫隙，但是使用時傘面卻不漏雨水E．注滿