資源簡介

1.溫度和溫標(biāo)
素養(yǎng)目標(biāo)
1.了解系統(tǒng)狀態(tài)參量以及平衡態(tài)的概念．掌握熱平衡的概念及熱平衡定律．掌握溫度與溫標(biāo)的定義以及熱力學(xué)溫標(biāo)的概念．(物理觀念)
2．通過學(xué)習(xí)溫度與溫標(biāo)，體會(huì)熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系．(科學(xué)思維)
自主落實(shí)·必備知識(shí)全過關(guān)
一、狀態(tài)參量與平衡態(tài)
　　研究對(duì)象
1．熱力學(xué)系統(tǒng)：由大量分子組成的________．
2．外界：系統(tǒng)之外與系統(tǒng)發(fā)生相互作用的其他物體．
3．狀態(tài)參量：為確定系統(tǒng)的狀態(tài)需要用到的一些物理量，如：________、________、溫度等．
4．平衡態(tài)：在沒有外界影響的情況下，系統(tǒng)內(nèi)各部分的________能夠達(dá)到穩(wěn)定較長時(shí)間內(nèi)不發(fā)生變化的狀態(tài)．
二、熱平衡與溫度
1．熱平衡：如果兩個(gè)系統(tǒng)相互接觸通過導(dǎo)熱性能好的材料接觸而傳熱，這兩個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)參量將會(huì)互相影響而分別________．經(jīng)過一段時(shí)間，各自的狀態(tài)參量不再變化了，即這兩個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了________．
2．熱平衡定律：如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定處于________．
3．溫度：處于熱平衡的系統(tǒng)之間有一“共同的熱學(xué)性質(zhì)”，即________．這就是溫度計(jì)能夠用來測量溫度的基本原理．
三、溫度計(jì)與溫標(biāo)
1．溫度計(jì)
名稱 原理
水銀溫度計(jì) 根據(jù)水銀的________的性質(zhì)來測量溫度
金屬電阻溫度計(jì) 根據(jù)金屬的________隨溫度的變化來測量溫度
氣體溫度計(jì) 根據(jù)氣體________隨溫度的變化來測量溫度
熱電偶溫度計(jì) 根據(jù)不同導(dǎo)體因________而產(chǎn)生電動(dòng)勢的大小不同來測量溫度
2.溫標(biāo)：定量描述________的方法．
(1)攝氏溫標(biāo)：一種常用的表示溫度的方法，曾經(jīng)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的熔點(diǎn)為________，水的沸點(diǎn)為________．在0 ℃刻度與100 ℃刻度之間均勻分成________等份，每份算作1 ℃.
(2)熱力學(xué)溫標(biāo)：現(xiàn)代科學(xué)中用得更多的溫標(biāo)，表示的溫度叫作________溫度．
(3)攝氏溫度與熱力學(xué)溫度
攝氏溫度 攝氏溫標(biāo)表示的溫度，用符號(hào)________表示，單位是________，符號(hào)為℃
熱力學(xué)溫度 熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度，用符號(hào)________表示，單位是________，符號(hào)為K
換算關(guān)系 變化1 ℃與變化1 K是相等的 T＝________
走 進(jìn) 生 活
1．“春江水暖鴨先知”體現(xiàn)了哪個(gè)物理量？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2．如圖所示，將雞蛋放在沸水中加熱足夠長的時(shí)間，雞蛋處于平衡態(tài)嗎？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
合作探究·能力素養(yǎng)全提升
探究一　平衡態(tài)與熱平衡
情境探究
刀劍淬火是制作刀劍的重要過程，如圖所示是刀劍剛?cè)胨慊鸬乃查g．探究：在這一瞬間，刀劍和水組成的系統(tǒng)是否達(dá)到熱平衡狀態(tài)？經(jīng)過一段時(shí)間后，是否達(dá)到熱平衡狀態(tài)？達(dá)到熱平衡狀態(tài)的標(biāo)志是什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
核心歸納
1.熱力學(xué)系統(tǒng)的三個(gè)狀態(tài)參量
(1)體積V：系統(tǒng)的幾何參量，它可以確定系統(tǒng)的空間范圍．
(2)壓強(qiáng)p：系統(tǒng)的力學(xué)參量，它可以描述系統(tǒng)的力學(xué)性質(zhì)．
(3)溫度T：系統(tǒng)的熱學(xué)參量，它可以確定系統(tǒng)的冷熱程度．
2．平衡態(tài)的理解
(1)熱力學(xué)的平衡態(tài)是一種動(dòng)態(tài)平衡，組成系統(tǒng)的分子仍在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，只是分子運(yùn)動(dòng)的平均效果不隨時(shí)間變化，表現(xiàn)為系統(tǒng)不受外界的影響，三個(gè)狀態(tài)參量(壓強(qiáng)、體積、溫度)不隨時(shí)間變化．
(2)平衡態(tài)是一種理想情況，任何系統(tǒng)完全不受外界影響是不可能的．
3．平衡態(tài)與熱平衡的區(qū)別和聯(lián)系
狀態(tài) 平衡態(tài) 熱平衡
區(qū) 別 研究 對(duì)象 一個(gè)系統(tǒng) 兩個(gè)接觸的系統(tǒng)
判斷 依據(jù) 系統(tǒng)不受外界影響，狀態(tài)參量不變 兩個(gè)系統(tǒng)的溫度相同
聯(lián)系 處于熱平衡的兩個(gè)系統(tǒng)都處于平衡態(tài)
4.溫度與熱平衡
(1)溫度在宏觀上，表示物體的冷熱程度．
(2)溫度在微觀上，反映分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度．
(3)－切達(dá)到熱平衡的物體都具有相同的溫度．
特別提醒
達(dá)到熱平衡的兩個(gè)系統(tǒng)一定具有相同的溫度；若溫度不同，即兩個(gè)系統(tǒng)沒有達(dá)到熱平衡，則系統(tǒng)一定存在著熱交換．
應(yīng)用體驗(yàn)
例1 關(guān)于平衡態(tài)和熱平衡，下列說法正確的是(　　)
A．熱平衡就是平衡態(tài)
B．只要系統(tǒng)的溫度不變化，系統(tǒng)就處于平衡態(tài)
C．處于熱平衡的兩個(gè)系統(tǒng)內(nèi)能一定相同
D．處于熱平衡的兩個(gè)系統(tǒng)溫度一定相同
[試解]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
針對(duì)訓(xùn)練
1.下列說法中正確的是(　　)
A．狀態(tài)參量是描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量，系統(tǒng)處于非平衡態(tài)時(shí)各部分的參量不發(fā)生變化
B．若系統(tǒng)不受外界影響，且經(jīng)過足夠長的時(shí)間，其內(nèi)部各部分狀態(tài)參量將會(huì)相同
C．只有處于平衡態(tài)的系統(tǒng)才有狀態(tài)參量
D．兩物體發(fā)生熱傳遞時(shí)，它們組成的系統(tǒng)處于平衡態(tài)
2．(多選)有甲、乙、丙三個(gè)溫度不同的物體，將甲和乙接觸一段時(shí)間后分開，再將乙和丙接觸一段時(shí)間后分開，假設(shè)只有在它們相互接觸時(shí)才有熱傳遞，不接觸時(shí)與外界沒有熱傳遞，則(　　)
A．甲、乙、丙三個(gè)物體都達(dá)到了平衡態(tài)
B．只有乙、丙達(dá)到了平衡態(tài)，甲沒有達(dá)到平衡態(tài)
C．乙、丙兩物體都和甲達(dá)到了熱平衡
D．乙、丙兩物體達(dá)到了熱平衡
探究二　溫度和溫標(biāo)
情境探究
攝氏溫標(biāo)：在1954年以前，標(biāo)準(zhǔn)溫度的間隔是用兩個(gè)定點(diǎn)確定的．它們是水在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點(diǎn)(汽化點(diǎn))和冰在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下與空氣飽和的水相平衡時(shí)的熔點(diǎn)(冰點(diǎn))．?dāng)z氏溫標(biāo)(以前稱為百分溫標(biāo))是由瑞典天文學(xué)家A·攝爾修斯設(shè)計(jì)的．如圖所示，以冰點(diǎn)定作0 ℃，汽化點(diǎn)定作100 ℃，因此在這兩個(gè)固定點(diǎn)之間共為100 ℃，即一百等份，每等份代表1 ℃，用攝氏溫標(biāo)表示的溫度叫作攝氏溫度．?dāng)z氏溫標(biāo)用℃作單位，常用t表示．熱力學(xué)溫標(biāo)由英國科學(xué)家開爾文創(chuàng)立，把－273.15 ℃作為零度的溫標(biāo)，叫作熱力學(xué)溫標(biāo)(或絕對(duì)溫標(biāo))．熱力學(xué)溫標(biāo)用K表示單位，常用T表示．
(1)熱力學(xué)溫度的絕對(duì)零度與攝氏溫度的零攝氏度表示的冷熱程度一樣嗎？
(2)物體的溫度升高1 ℃，用熱力學(xué)溫標(biāo)表示，物體的溫度升高了多少？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
核心歸納
1.“溫度”含義的兩種說法
(1)宏觀角度：表示物體的冷熱程度．
(2)熱平衡角度：兩個(gè)處于熱平衡的系統(tǒng)存在一個(gè)數(shù)值相等的物理量，這個(gè)物理量就是溫度．
2．溫度計(jì)測溫原理
一切互為熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度，溫度計(jì)與待測物體接觸，達(dá)到熱平衡，其溫度與待測物體相同．
3．?dāng)z氏溫標(biāo)與熱力學(xué)溫標(biāo)的比較
項(xiàng)目 攝氏溫標(biāo) 熱力學(xué)溫標(biāo)
零度的規(guī)定 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰 水混合物的溫度 －273.15 ℃
溫度名稱 攝氏溫度 熱力學(xué)溫度
溫度符號(hào) t T
單位名稱 攝氏度 開爾文
單位類型 常用單位 國際單位的基本單位
單位符號(hào) ℃ K
關(guān)系 (1)T＝t＋273.15 K (2)ΔT＝Δt
應(yīng)用體驗(yàn)
例2 (多選)關(guān)于熱力學(xué)溫度和攝氏溫度，以下說法正確的是(　　)
A．熱力學(xué)溫度的單位“K”是國際單位制中的基本單位
B．某物體的攝氏溫度為10 ℃，即其熱力學(xué)溫度為10 K
C．0 ℃可用熱力學(xué)溫度粗略地表示為273 K
D．熱力學(xué)溫度和攝氏溫度的溫標(biāo)不同，兩者表示的溫度無法比較
[試解]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
規(guī)律方法
熱力學(xué)溫度與攝氏溫度關(guān)系的理解
(1)T＝t＋273.15 K是解決有關(guān)熱力學(xué)溫度與攝氏溫度關(guān)系問題的基礎(chǔ)．
(2)攝氏溫度變化1 ℃與熱力學(xué)溫度變化1 K是等效的，即ΔT＝Δt，而不是ΔT＝Δt＋273.15 K.
(3)絕對(duì)零度是低溫的極限，只能逐漸接近，永遠(yuǎn)達(dá)不到，故熱力學(xué)溫度不能出現(xiàn)負(fù)值，但攝氏溫度可以出現(xiàn)負(fù)值．
針對(duì)訓(xùn)練
3.(多選)下列有關(guān)溫度的說法正確的是(　　)
A．用攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)表示溫度是兩種不同的表示方法
B．用兩種溫標(biāo)表示同一溫度的變化時(shí)，兩者的數(shù)值相等
C．1 K就是1 ℃
D．當(dāng)溫度變化1 ℃時(shí)，也可以說成溫度變化274 K
4．[2022·湖北荊州市高二聯(lián)考](多選)下列關(guān)于熱力學(xué)溫度的說法中正確的是(　　)
A．－33 ℃＝240 K
B．溫度變化1 ℃，也就是溫度變化1 K
C．?dāng)z氏溫度與熱力學(xué)溫度都可能取負(fù)值
D．溫度由t ℃升至2t ℃，對(duì)應(yīng)的熱力學(xué)溫度升高了t＋273 K
學(xué)以致用·隨堂檢測全達(dá)標(biāo)
1.關(guān)于平衡態(tài)和熱平衡，下列說法中正確的是(　　)
A．只要溫度不變且處處相等，系統(tǒng)就一定處于平衡態(tài)
B．兩個(gè)系統(tǒng)在接觸時(shí)它們的狀態(tài)不發(fā)生變化，說明這兩個(gè)系統(tǒng)原來的溫度是相等的
C．熱平衡就是平衡態(tài)
D．處于熱平衡的幾個(gè)系統(tǒng)的壓強(qiáng)一定相等
2．如圖是四種測量液體溫度的方法，其中正確的是(　　)
3．(多選)下列關(guān)于熱力學(xué)溫度的說法正確的是(　　)
A．熱力學(xué)溫度的零點(diǎn)是－273.15 ℃
B．－136 ℃比136 K溫度高
C．0 ℃相當(dāng)于273.15 K
D．1 ℃就是1 K
4．(多選)兩個(gè)原來處于熱平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，分開后，由于受外界的影響，其中一個(gè)系統(tǒng)的溫度升高了5 K，另一個(gè)系統(tǒng)的溫度升高了5 ℃，則下列說法正確的是(　　)
A．兩個(gè)系統(tǒng)不再是熱平衡狀態(tài)
B．兩個(gè)系統(tǒng)此時(shí)仍是熱平衡狀態(tài)
C．兩個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)都發(fā)生了變化
D．兩個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)都沒有發(fā)生變化
1．溫度和溫標(biāo)
自主落實(shí)·必備知識(shí)全過關(guān)
一、
1．系統(tǒng)
3．體積　壓強(qiáng)
4．狀態(tài)參量
二、
1．改變　平衡
2．熱平衡
3．溫度
三、
1．熱膨脹　電阻　壓強(qiáng)　溫差
2．溫度　(1)0 ℃　100 ℃　100　(2)熱力學(xué)　
(3)t　攝氏度　T　開爾文　t＋273.15 K
走進(jìn)生活
1．提示：溫度．
2．提示：處于平衡態(tài)．當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)包括溫度在內(nèi)的所有狀態(tài)參量都不隨時(shí)間變化時(shí)，系統(tǒng)處于平衡態(tài)．
合作探究·能力素養(yǎng)全提升
探究一
情境探究
提示：淬火瞬間由于一部分刀劍在水的外部，一部分處于水的內(nèi)部，存在熱量傳遞，溫度不相同，沒有達(dá)到熱平衡狀態(tài)．當(dāng)經(jīng)過一段時(shí)間后，它們的溫度相等，達(dá)到了熱平衡狀態(tài)．達(dá)到熱平衡狀態(tài)的標(biāo)志是溫度相等．
應(yīng)用體驗(yàn)
[例1]　解析：A錯(cuò)：平衡態(tài)是針對(duì)某一系統(tǒng)而言的，熱平衡是兩個(gè)系統(tǒng)相互影響的最終結(jié)果．B錯(cuò)：一個(gè)系統(tǒng)的溫度、壓強(qiáng)、體積都不變化，系統(tǒng)才處于平衡態(tài)，僅僅根據(jù)溫度不變不能得出系統(tǒng)一定處于平衡態(tài)的結(jié)論．C錯(cuò)，D對(duì)：如果兩個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)，則它們的溫度一定相同，而系統(tǒng)的內(nèi)能與溫度、體積、質(zhì)量等有關(guān)．
答案：D
針對(duì)訓(xùn)練
1．解析：處于非平衡態(tài)的系統(tǒng)也有狀態(tài)參量，而且狀態(tài)參量會(huì)發(fā)生變化，若系統(tǒng)不受外界影響，經(jīng)過足夠長的時(shí)間，系統(tǒng)就會(huì)達(dá)到平衡態(tài)，各部分狀態(tài)參量將會(huì)相同，B正確，A、C錯(cuò)誤；兩物體發(fā)生熱傳遞時(shí)，它們組成的系統(tǒng)處于非平衡態(tài)，D錯(cuò)誤．
答案：B
2．解析：乙和丙分開后，甲、乙、丙三個(gè)物體與外界均沒有熱傳遞，它們中各處的宏觀性質(zhì)將不隨時(shí)間變化且具有確定的狀態(tài)，所以甲、乙、丙三個(gè)物體都達(dá)到了平衡態(tài)，A正確，B錯(cuò)誤；甲和乙接觸一段時(shí)間后分開，甲和乙達(dá)到了熱平衡，但乙和丙接觸一段時(shí)間后，乙的溫度又發(fā)生了變化，甲和乙的熱平衡被破壞，乙和丙兩物體達(dá)到熱平衡，C錯(cuò)誤，D正確．
答案：AD
探究二
情境探究
提示：(1)不一樣，熱力學(xué)溫度的絕對(duì)零度對(duì)應(yīng)的攝氏溫度為－273.15 ℃.
(2)由T＝t＋273.15 K，則可得ΔT＝Δt.即物體溫度升高了1 ℃與升高了1 K是等效的．
應(yīng)用體驗(yàn)
[例2]　解析：A對(duì)：熱力學(xué)溫度的單位“K”是國際單位制中七個(gè)基本單位之一．B錯(cuò)：某物體的攝氏溫度為10 ℃，即其熱力學(xué)溫度為283.15 K．C對(duì)：熱力學(xué)溫度與攝氏溫度兩者大小關(guān)系為T＝t＋273.15 K，因此0 ℃可用熱力學(xué)溫度粗略地表示為273 K．D錯(cuò)：熱力學(xué)溫度和攝氏溫度的溫標(biāo)不同，但是兩者大小關(guān)系為T＝t＋273.15 K，可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換，所以兩者表示的溫度可以換算單位之后進(jìn)行比較．
答案：AC
針對(duì)訓(xùn)練
3．解析：溫標(biāo)是用來定量描述溫度的方法，常用的溫標(biāo)有攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)，A正確；兩種溫標(biāo)表示同一溫度時(shí)，數(shù)值不同，但在表示同一溫度變化時(shí)，數(shù)值是相同的，B正確；若物體的溫度升高1 K，也可以說物體的溫度升高1 ℃，但在表示物體的溫度時(shí)，物體的溫度為1 K，而不能說成物體的溫度為1 ℃，C、D錯(cuò)誤．
答案：AB
4．解析：由T＝273 K＋t知，－33 ℃相當(dāng)于240 K，A正確；由T＝273 K＋t知，ΔT＝Δt即熱力學(xué)溫標(biāo)溫度的變化總等于攝氏溫標(biāo)溫度的變化，溫度變化1 ℃，也就是溫度變化1 K，B正確；因?yàn)榻^對(duì)零度不能達(dá)到，故熱力學(xué)溫度不可能取負(fù)值，而攝氏溫度可以取負(fù)值，C錯(cuò)誤；初態(tài)溫度為273 K＋t，末態(tài)溫度為273 K＋2t，熱力學(xué)溫度升高了t K，D錯(cuò)誤．
答案：AB
學(xué)以致用·隨堂檢測全達(dá)標(biāo)
1．解析：一般來說，描述系統(tǒng)的狀態(tài)參量不止一個(gè)，根據(jù)平衡態(tài)的定義可知，所有狀態(tài)參量都不隨時(shí)間變化，系統(tǒng)才處于平衡態(tài)，A錯(cuò)誤；根據(jù)熱平衡的定義可知，處于熱平衡的兩個(gè)系統(tǒng)溫度相同，壓強(qiáng)不一定相等，B正確，D錯(cuò)誤；平衡態(tài)是針對(duì)某一系統(tǒng)而言的，熱平衡是兩個(gè)系統(tǒng)相互影響的最終結(jié)果，C錯(cuò)誤．
答案：B
2．解析：用溫度計(jì)測量液體溫度時(shí)，溫度計(jì)必須置于液體中，而且不能與器壁接觸，只有D正確．
答案：D
3．解析：熱力學(xué)溫度的零點(diǎn)是－273.15 ℃，A正確；由熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系T＝273.15 K＋t可知，－136 ℃相當(dāng)于137.15 K，0 ℃相當(dāng)于273.15 K，1 ℃相當(dāng)于274.15 K，故B、C正確，D錯(cuò)誤．
答案：ABC
4．解析：由于兩個(gè)系統(tǒng)原來處于熱平衡狀態(tài)，溫度相同，當(dāng)分別升高5 ℃和5 K后，溫度仍相同，兩個(gè)系統(tǒng)仍為熱平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤、B正確；由于溫度發(fā)生了變化，系統(tǒng)的狀態(tài)也發(fā)生了變化，故C正確、D錯(cuò)誤．
答案：BC第1課時(shí)　實(shí)驗(yàn)：探究氣體等溫變化的規(guī)律
素養(yǎng)目標(biāo)
1.知道等溫變化的概念，能通過實(shí)驗(yàn)探究氣體等溫變化的規(guī)律．(物理觀念)
2．理解探究氣體等溫變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)觀察與探究，與他人合作交流，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論．(科學(xué)探究)
3．通過表格與圖像對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，激發(fā)探索科學(xué)的興趣．(科學(xué)態(tài)度與責(zé)任)
自主落實(shí)·必備知識(shí)全過關(guān)
一、實(shí)驗(yàn)思路和物理量的測量
　　　　探究一個(gè)量與多個(gè)量的關(guān)系時(shí)用
1．實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法．在保證密閉注射器中氣體的________和________不變的條件下，探究氣體壓強(qiáng)和體積的關(guān)系．
2.物理量的測量：需要測量________和________．組裝實(shí)驗(yàn)器材如圖所示．
空氣柱的長度l可以通過刻度尺讀取，空氣柱的長度l與橫截面積不需要測出S的乘積就是它的體積V；空氣柱的壓強(qiáng)p可以從與注射器內(nèi)空氣柱相連的________讀取．
(1)利用注射器選取一段空氣柱為研究對(duì)象，注射器下端的開口有橡膠套，它和柱塞一起把一段空氣柱封閉．
(2)把柱塞緩慢地向下壓或向上拉，讀取空氣柱的長度與壓強(qiáng)的幾組數(shù)據(jù)．
二、數(shù)據(jù)分析
1．作p V圖像
以壓強(qiáng)p為縱坐標(biāo)，體積V為橫坐標(biāo)，把采集的各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，繪出等溫線，如圖所示．觀察p V圖像的特點(diǎn)，看能否得出p、V的關(guān)系．
2．作p 圖像　“化曲為直”是數(shù)據(jù)處理的常用方法
以壓強(qiáng)p為縱坐標(biāo)，體積的倒數(shù)為橫坐標(biāo)，把采集的各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)．如果p 圖像中的各點(diǎn)位于過原點(diǎn)的同一條直線上，就說明壓強(qiáng)跟體積的倒數(shù)成________比，即壓強(qiáng)與體積成________比．如果不在同一條直線上，我們再嘗試其他關(guān)系．
3．實(shí)驗(yàn)結(jié)論：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，其壓強(qiáng)與________成正比．
典例突破·能力素養(yǎng)全提升
題型一　教材原型實(shí)驗(yàn)
核心歸納
1.實(shí)驗(yàn)步驟
(1)安裝實(shí)驗(yàn)器材．
(2)將注射器活塞推到刻度2處，記下此時(shí)的壓強(qiáng)值和對(duì)應(yīng)的體積值，填入表格．
(3)把柱塞緩慢地向下壓或向上拉，使刻度值分別為1.5、1、0.5(或2.5、3…)記下對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)和體積．
2．注意事項(xiàng)
(1)改變氣體體積時(shí)，要緩慢進(jìn)行．
(2)實(shí)驗(yàn)過程中，不要用手接觸注射器的外壁．
(3)實(shí)驗(yàn)前要在柱塞上涂抹潤滑油．
(4)讀數(shù)時(shí)視線要與柱塞底面相平．
應(yīng)用體驗(yàn)
例1 為了探究氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．注射器下端的開口有橡膠套，它和柱塞一起把一段空氣柱封閉在玻璃管中．實(shí)驗(yàn)中空氣柱體積變化緩慢，可認(rèn)為________保持不變．空氣柱的壓強(qiáng)p可以從儀器上方的指針讀出，空氣柱的長度L可以從玻璃管兩側(cè)的刻度尺上讀出，若空氣柱的橫截面積為S，則空氣柱的體積V＝________．為了直觀地判斷壓強(qiáng)p與體積V的數(shù)量關(guān)系，應(yīng)作出________(選填“p V”或“p ”)圖像．
[試解]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
針對(duì)訓(xùn)練
1.用注射器做“驗(yàn)證玻意耳定律”的實(shí)驗(yàn)，如圖甲所示．
(1)若測得注射器的全部刻度長為L，由注射器的刻度直接讀出其容積為V，由天平測得注射器
的活塞和鉤碼框架的總質(zhì)量為m1，由氣壓計(jì)讀出大氣壓強(qiáng)為p0，當(dāng)框架兩側(cè)對(duì)稱懸掛鉤碼的總質(zhì)量為m2時(shí)，氣體壓強(qiáng)為________；去掉鉤碼，用彈簧測力計(jì)豎直向上拉框架，測得拉力為F，則氣體壓強(qiáng)為________．
(2)某同學(xué)測出了注射器內(nèi)封閉氣體的幾組壓強(qiáng)p和體積V的值后，以p為縱軸、為橫軸，畫出p 圖像如圖乙、丙、丁所示，則乙產(chǎn)生的原因可能是________；丙產(chǎn)生的原因可能是______；丁產(chǎn)生的原因可能是________．
A．各組的p、取值范圍太小
B．實(shí)驗(yàn)過程中有漏氣現(xiàn)象
C．實(shí)驗(yàn)過程中氣體溫度升高
D．在計(jì)算壓強(qiáng)時(shí)，沒有計(jì)入由活塞和框架的重力引起的壓強(qiáng)
題型二　探索創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)
應(yīng)用體驗(yàn)
例2 用DIS研究一定質(zhì)量的氣體在溫度不變時(shí)壓強(qiáng)與體積關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置如圖中所示，實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①把注射器活塞移至注射器中間位置，將注射器與壓強(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)逐一連接；
②移動(dòng)活塞，記錄注射器的刻度值V，同時(shí)記錄對(duì)應(yīng)的由計(jì)算機(jī)顯示的氣體壓強(qiáng)值p；
③用V 圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出如圖所示圖線．
(1)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變，實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是________；
(2)為了保持封閉氣體的溫度不變，實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是________和________；
(3)如果實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范正確，則如圖所示的V 圖線不過原點(diǎn)的原因可能是______，圖中的V0代表________．
[試解]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
針對(duì)訓(xùn)練
2.采用驗(yàn)證玻意耳定律實(shí)驗(yàn)的主要器材(針管及其附件)來測定大氣壓強(qiáng)的值，實(shí)驗(yàn)步驟如下：
(1)將針管水平固定，拔下橡皮帽，向右將活塞從針管中抽出；
(2)用天平稱出活塞與固定在其上的支架的總質(zhì)量為M；
(3)用卡尺測出活塞直徑d；
(4)再將活塞插入針管中，保持針管中有一定質(zhì)量的氣體，并蓋上橡皮帽，此時(shí)，從針管上可讀出氣柱體積為V1，如圖所示：
(5)將彈簧測力計(jì)掛鉤鉤在活塞支架上，向右水平緩慢拉動(dòng)活塞到一定位置，此時(shí)，彈簧測力計(jì)讀數(shù)為F，氣柱體積為V2.
試用以上直接測量的數(shù)據(jù)，寫出大氣壓強(qiáng)的最終表達(dá)式p0＝________．本實(shí)驗(yàn)中步驟______是多余的．
學(xué)以致用·隨堂檢測全達(dá)標(biāo)
1.在探究氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，下列四個(gè)因素對(duì)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性影響最小的是(　　)
A．針筒封口處漏氣
B．采用橫截面積較大的針筒
C．針筒壁與活塞之間存在摩擦
D．實(shí)驗(yàn)過程中用手去握針筒
2．[2022·山東濟(jì)寧高二期末]某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示裝置探究氣體做等溫變化的規(guī)律．已知壓力表通過細(xì)管與注射器內(nèi)的空氣柱相連，細(xì)管隱藏在柱塞內(nèi)部未在圖中標(biāo)明．從壓力表上讀取空氣柱的壓強(qiáng)，從注射器旁的刻度上讀取空氣柱的長度．
(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，為判斷氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，________(選填“需要”或“不需要”)測出空氣柱的橫截面積．
(2)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是________．
A．為避免漏氣，可在柱塞上涂抹適量潤滑油
B．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)快速推拉柱塞，以免氣體進(jìn)入或漏出注射器
C．為方便推拉柱塞，應(yīng)用手握緊注射器再推拉柱塞
D．柱塞移至某位置時(shí)．應(yīng)快速記錄此時(shí)注射器內(nèi)空氣柱的長度和壓力表的壓強(qiáng)值
(3)測得注射器內(nèi)封閉氣體的幾組壓強(qiáng)p和體積V的值后，以p為縱軸、為橫軸，作出圖像如圖乙所示．圖像向下彎曲的可能原因有________.
A．實(shí)驗(yàn)過程中有進(jìn)氣現(xiàn)象
B．實(shí)驗(yàn)過程中有漏氣現(xiàn)象
C．實(shí)驗(yàn)過程中氣體溫度降低
D．實(shí)驗(yàn)過程中氣體溫度升高
第1課時(shí)　實(shí)驗(yàn)：探究氣體等溫變化的規(guī)律
自主落實(shí)·必備知識(shí)全過關(guān)
一、
1．質(zhì)量　溫度
2．空氣柱的體積V　空氣柱的壓強(qiáng)p　壓力表
二、
2．正　反
3．體積的倒數(shù)
典例突破·能力素養(yǎng)全提升
題型一
應(yīng)用體驗(yàn)
[例1]　解析：實(shí)驗(yàn)中空氣柱體積變化緩慢，可認(rèn)為溫度保持不變．若空氣柱的橫截面積為S，長度為L，則空氣柱的體積V＝SL.因?yàn)閜V＝C，所以應(yīng)作出“p ”圖像，這樣得到的圖像為直線．
答案：溫度　SL　p
針對(duì)訓(xùn)練
1．解析：(1)注射器可看作圓柱體，由V＝SL得S＝，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，設(shè)氣體壓強(qiáng)為p，由平衡條件知p0S＋(m1＋m2)g＝pS，聯(lián)立以上兩式可得p＝p0＋L.去掉鉤碼，用彈簧測力計(jì)豎直向上拉框架，測得拉力為F，根據(jù)平衡條件有p0S＋m1g＝pS＋F，解得p＝p0＋L.(2)由題圖乙可知，測量的壓強(qiáng)為零時(shí)就有一定的體積，因此在測量過程中壓強(qiáng)測小了，即計(jì)算壓強(qiáng)時(shí)，可能沒有計(jì)入由活塞和框架的重力引起的壓強(qiáng)；題圖丙中圖線發(fā)生了彎曲，則說明在實(shí)驗(yàn)中溫度發(fā)生了變化，因圖線向上彎曲，所以溫度升高了；題圖丁中圖像向下彎曲，則說明溫度減小了，或出現(xiàn)了漏氣現(xiàn)象．
答案：(1)p0＋L　p0＋L　(2)D　C　B
題型二
應(yīng)用體驗(yàn)
[例2]　解析：(1)本實(shí)驗(yàn)研究一定質(zhì)量的氣體在溫度不變時(shí)壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，需保持氣體質(zhì)量不變，故實(shí)驗(yàn)裝置不能漏氣，可在活塞上涂潤滑油，增強(qiáng)氣密性．(2)本實(shí)驗(yàn)氣體溫度需要保持不變，一切容易引起氣體溫度變化的因素都要盡量避免，所以推拉活塞時(shí)一定要緩慢，外界與封閉氣體盡量不要有溫差而發(fā)生傳熱．(3)一定質(zhì)量的氣體溫度不變時(shí)，p與V乘積保持不變，即p與V成反比，那么V與成正比，V 圖像應(yīng)為過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線．而題圖中V與為一次函數(shù)關(guān)系，即V＋V0＝k.每次體積記錄都差一個(gè)V0值，說明誤差是由系統(tǒng)原因引起的，那只可能是注射器與壓強(qiáng)傳感器連接處的氣體體積沒有考慮．
答案：(1)在注射器活塞上涂潤滑油增強(qiáng)氣密性　(2)移動(dòng)活塞要緩慢　手不要握住注射器封閉氣體部分　(3)壓強(qiáng)傳感器與注射器間有氣體　注射器與壓強(qiáng)傳感器連接部位的氣體體積
針對(duì)訓(xùn)練
2．解析：開始時(shí)氣體的壓強(qiáng)為p0向右水平緩慢拉動(dòng)活塞到一定位置，彈簧測力計(jì)讀數(shù)為F時(shí)，氣體的壓強(qiáng)為p1＝p0－＝p0－＝p0－，該過程中溫度不變，則：p0V1＝p1V2，整理得：p0＝，由上面的式子可知，在表達(dá)式中，與活塞及固定在其上的支架的總質(zhì)量無關(guān)，所以步驟(2)是多余的．
答案：　(2)
學(xué)以致用·隨堂檢測全達(dá)標(biāo)
1．解析：該實(shí)驗(yàn)前提是氣體的質(zhì)量和溫度不變，針筒封口處漏氣，則質(zhì)量變小，用手握針筒，則溫度升高，所以選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中我們只是測量空氣柱的長度，不需測量針筒的橫截面積，選項(xiàng)B正確；活塞與筒壁的摩擦不僅影響壓強(qiáng)的計(jì)算，還會(huì)摩擦生熱，會(huì)使氣體溫度升高，影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．
答案：B
2．解析：(1)空氣柱的橫截面積相同，每一次體積的改變，只需要比較空氣柱長度的變化即可，故不需要測量空氣柱的橫截面積．(2)為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變，實(shí)驗(yàn)中采取的主要措施是在柱塞上涂上潤滑油防止漏氣，故A正確；若快速推拉柱塞，則有可能造成空氣柱溫度變化，所以應(yīng)緩慢推拉柱塞，故B錯(cuò)誤；手握緊注射器會(huì)導(dǎo)致空氣柱溫度變化，故C錯(cuò)誤；柱塞移至某位置時(shí)，應(yīng)等狀態(tài)穩(wěn)定后，再記錄此時(shí)注射器內(nèi)空氣柱的長度和壓力表的壓強(qiáng)值，故D錯(cuò)誤．(3)圖像向下彎曲，說明壓強(qiáng)增大得沒有理論上增大得多，根據(jù)壓強(qiáng)產(chǎn)生的微觀原因知，可能是溫度降低了，也可能是氣體的質(zhì)量小了，發(fā)生了漏氣現(xiàn)象，故B、C正確，A、D錯(cuò)誤．
答案：(1)不需要　(2)A　(3)BC第2課時(shí)　玻意耳定律及其應(yīng)用
素養(yǎng)目標(biāo)
1.理解一定質(zhì)量的某種氣體在溫度不變的情況下壓強(qiáng)與體積的關(guān)系．(物理觀念)
2．理解氣體等溫變化的p V圖像、p 圖像的物理意義．(物理觀念)
3．學(xué)會(huì)用玻意耳定律求解相關(guān)的問題．(科學(xué)思維)
自主落實(shí)·必備知識(shí)全過關(guān)
一、玻意耳定律
1．內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)p與體積V成________．
2．公式：________或________．
3．適用條件
(1)氣體質(zhì)量不變，________不變．
(2)氣體溫度不太低，壓強(qiáng)不太大．
二、氣體的等溫變化的p V圖像
圖像上各點(diǎn)的溫度相同
1．p V圖像：一定質(zhì)量的氣體的p V圖像為一條________，如圖甲所示．
2．p 圖像：一定質(zhì)量的氣體的p 圖像為一條過原點(diǎn)的________，如圖乙所示．
　　不過原點(diǎn)的不是等溫線
走 進(jìn) 生 活
1．如圖所示，將癟了的乒乓球放在熱水中，為什么過－段時(shí)間便復(fù)原了？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2．用手堵住注射器的口，用力推活塞，要推動(dòng)活塞，使用的力將越來越大，為什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
合作探究·能力素養(yǎng)全提升
探究一　封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算
情境探究
如圖甲所示，粗細(xì)均勻且一端開口的玻璃管放置在水平桌面上，管內(nèi)用長為h的水銀封閉著一段長度為l0的空氣柱．已知大氣壓強(qiáng)為p0.
(1)如圖甲所示，封閉氣體的壓強(qiáng)為多少？
(2)如圖乙所示，玻璃管開口向上，封閉氣體的壓強(qiáng)為多少？
(3)如圖丙所示，玻璃管的開口向下，封閉氣體的壓強(qiáng)為多少？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
核心歸納
系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，求封閉氣體的壓強(qiáng)：
(1)連通器原理：在連通器中，同種液體(中間液體不間斷)的同一水平液面上的壓強(qiáng)是相等的，如圖甲連通器在同一液面的C和D兩點(diǎn)，pC＝pD.
(2)如圖乙，玻璃管靜止開口向上，用豎直高度為h的水銀柱封閉一段空氣柱，則被封閉氣體的壓強(qiáng)為p2＝p0＋ρgh.應(yīng)特別注意h是表示液面間的豎直高度，不一定是液柱長度．
(3)如圖丙，玻璃管靜止開口向下，用豎直高度為h的水銀柱封閉一段空氣柱，則被封閉氣體的壓強(qiáng)為p3＝p0－ρgh.
(4)在做托里拆利實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于操作不慎，玻璃管上方混入氣體，水銀槽液面與玻璃管內(nèi)液面的豎直高度差為h，如圖丁，則氣體的壓強(qiáng)為p4＝p0－ρgh.
(5)求由固體封閉(如汽缸或活塞封閉)的氣體壓強(qiáng)，一般對(duì)此固體(如汽缸或活塞)進(jìn)行受力分析，列出力的平衡方程．
應(yīng)用體驗(yàn)
例1 若已知大氣壓強(qiáng)為p0，圖中各裝置均處于靜止?fàn)顟B(tài)，液體密度均為ρ重力加速度為g，求各個(gè)圖中被封閉氣體的壓強(qiáng)．
針對(duì)訓(xùn)練
1.如圖所示，豎直放置的彎曲管A端開口，B端封閉，密度為ρ的液體將兩段空氣封閉在管內(nèi)，管內(nèi)液面高度差分別為h1、h2和h3，則B端氣體的壓強(qiáng)為(已知大氣壓強(qiáng)為p0)(　　)
A．p0－ρg(h1＋h2－h(huán)3)
B．p0－ρg(h1＋h3)
C．p0－ρg(h1－h(huán)2＋h3)
D．p0－ρg(h1＋h2)
2．如圖中兩個(gè)汽缸質(zhì)量均為M，內(nèi)部橫截面積均為S，兩個(gè)活塞的質(zhì)量均為m，左邊的汽缸靜止在水平面上，右邊的活塞和汽缸豎直懸掛在天花板下，不計(jì)活塞和汽缸間的摩擦．兩個(gè)汽缸內(nèi)分別封閉有一定質(zhì)量的空氣A、B，大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g，求封閉氣體A、B的壓強(qiáng)大小．
探究二　玻意耳定律及其應(yīng)用
情境探究
在一個(gè)恒溫池中，一串串氣泡由池底慢慢升到水面，有趣的是氣泡在上升過程中，體積逐漸變大，到水面時(shí)就會(huì)破裂．則：
(1)上升過程中，氣泡內(nèi)氣體的溫度發(fā)生改變嗎？
(2)上升過程中，氣泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)怎么改變？
(3)氣泡在上升過程中體積為何會(huì)變大？
(4)為什么氣泡到達(dá)水面會(huì)破裂？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
應(yīng)用體驗(yàn)
例2 玻璃瓶可作為測量水深的簡易裝置．如圖所示，潛水員在水面上將80 mL水裝入容積為380 mL的玻璃瓶中，擰緊瓶蓋后帶入水底，倒置瓶身，打開瓶蓋，讓水進(jìn)入瓶中，穩(wěn)定后測得瓶內(nèi)水的體積為230 mL.將瓶內(nèi)氣體視為理想氣體，全程氣體不泄漏且溫度不變．大氣壓強(qiáng)p0取1.0×105Pa，重力加速度g取10 m/s2，水的密度ρ取1.0×103kg/m3.求水底的壓強(qiáng)p和水的深度h.
針對(duì)訓(xùn)練
3.[2022·濟(jì)南歷城第二中學(xué)模擬]一端封閉的導(dǎo)熱U形管中用水銀封閉一定質(zhì)量的理想氣體，U形管兩端連線與直管垂直，當(dāng)U形管口朝上、直管豎直放置時(shí)，管中兩水銀面等高，如圖(a)，此時(shí)封閉氣體柱長度為l0，兩側(cè)管中軸距離為d；大氣壓強(qiáng)為p0，室內(nèi)溫度不變，壓強(qiáng)以“cmHg”為單位，長度單位為“cm”．回答下面問題：
(1)若將U形管在管平面內(nèi)緩慢逆時(shí)針轉(zhuǎn)過90°成圖(b)，或順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)過90°成圖(c)，求(b)(c)兩圖中封閉氣體柱長度之比；
(2)若U形管從圖(c)繼續(xù)順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)左側(cè)管中水銀恰好與管口相齊時(shí)兩側(cè)管中水銀面連線恰好在豎直方向上，如圖(d)，已知d＝22.5 cm，l0＝15 cm.求大氣壓強(qiáng)p0.
4.圖中豎直圓筒固定不動(dòng)，粗筒橫截面積是細(xì)筒的4倍，細(xì)筒足夠長，粗筒中A、B兩輕質(zhì)活塞間封有空氣，氣柱長l＝20 cm，活塞A的上方的水銀深H＝10 cm，兩活塞與筒壁間的摩擦不計(jì)，用外力向上托住活塞B，使之處于平衡狀態(tài)，水銀面與粗筒上端相平，現(xiàn)使活塞B緩慢上移，直至水銀的一半被推入細(xì)筒中，求：
(1)最后水銀柱的總高度．
(2)氣柱的長度．
(3)活塞上移的距離．(設(shè)在整個(gè)過程中氣柱的溫度不變，大氣壓強(qiáng)p相當(dāng)于75 cm高水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng))
規(guī)律方法
應(yīng)用玻意耳定律解題的一般步驟
(1)確定研究對(duì)象，并判斷是否滿足玻意耳定律的條件．
(2)確定始、末狀態(tài)及始、末狀態(tài)的狀態(tài)參量(p1、V1)、(p2、V2)．
(3)根據(jù)玻意耳定律列方程求解(注意統(tǒng)一單位)．
視野拓展 變質(zhì)量問題
充氣：解決充氣問題的思路
向球、輪胎等容器中充氣是一個(gè)典型的變質(zhì)量氣體問題．只要選擇球內(nèi)原有氣體和即將打入的氣體的整體作為研究對(duì)象，就可把打氣過程中的變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為氣體總質(zhì)量不變的問題．將一個(gè)大容器里的氣體分裝到多個(gè)小容器中的題目，處理的方法也類似．
典例1[2022·山東等級(jí)考]血壓儀由加壓氣囊、臂帶、壓強(qiáng)計(jì)等構(gòu)成，如圖所示．加壓氣囊可將外界空氣充入臂帶，壓強(qiáng)計(jì)示數(shù)為臂帶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)高于大氣壓強(qiáng)的數(shù)值，充氣前臂帶內(nèi)氣體壓強(qiáng)為大氣壓強(qiáng)，體積為V；每次擠壓氣囊都能將60 cm3的外界空氣充入臂帶中，經(jīng)5次充氣后，臂帶內(nèi)氣體體積變?yōu)?V，壓強(qiáng)計(jì)示數(shù)為150 mmHg.已知大氣壓強(qiáng)等于750 mmHg，氣體溫度不變．忽略細(xì)管和壓強(qiáng)計(jì)內(nèi)的氣體體積．則V等于(　　)
A．30 cm3　B．40 cm3　C．50 cm3　D．60 cm3
抽氣：解決抽氣問題的思路
從容器內(nèi)抽氣的過程中，容器內(nèi)氣體質(zhì)量不斷減少，這屬于變質(zhì)量問題．分析時(shí)，若將每次抽氣過程中抽出的氣體和剩余氣體的整體作為研究對(duì)象，則其質(zhì)量不變，抽氣過程一般也可看成是等溫膨脹過程．類似的還有容器的漏氣，它也可看作等溫膨脹過程，處理方法與抽氣問題的處理方法相同．
典例2 用真空泵抽出某容器中的空氣，若該容器的容積為V，真空泵一次抽出空氣的體積為V0，設(shè)抽氣時(shí)氣體溫度不變，容器里原來的空氣壓強(qiáng)為p，問抽出n次空氣后容器中剩余空氣的壓強(qiáng)是多少？
探究三　氣體等溫變化的圖像
情境探究
(1)如圖甲所示為一定質(zhì)量的理想氣體在不同溫度下的p V圖線，T1和T2哪一個(gè)大？
(2)如圖乙所示為一定質(zhì)量的理想氣體在不同溫度下的p 圖線，T1和T2哪一個(gè)大？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
核心歸納
兩種等溫變化圖像的比較
圖像 p 圖像 p V圖像
圖像 特點(diǎn)
物理 意義 一定質(zhì)量的氣體，溫度不變時(shí)，pV＝恒量，p與V成反比，則p與成正比，在p 圖上的等溫線應(yīng)是過原點(diǎn)的直線 一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下p與V成反比，因此等溫過程的p V圖像是雙曲線的一支
溫度 高低 直線的斜率為p與V的乘積，斜率越大，pV乘積越大，溫度就越高，圖中T2>T1 一定質(zhì)量的氣體，溫度越高，氣體壓強(qiáng)與體積的乘積必然越大，在p V圖上的等溫線就越高，圖中T1應(yīng)用體驗(yàn)
例3[2022·臨沂高二檢測](多選)如圖所示為一定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的兩條等溫線，則下列說法正確的是(　　)
A．從等溫線可以看出，一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時(shí)，其壓強(qiáng)與體積成反比
B．一定質(zhì)量的氣體，在不同溫度下的等溫線是不同的
C．一定質(zhì)量的氣體，溫度越高，氣體壓強(qiáng)與體積的乘積越小
D．由圖可知T1>T2
[試解]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
針對(duì)訓(xùn)練
5.(多選)如圖所示為一定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的兩條p 圖線．由圖可知(　　)
A．一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時(shí)，其壓強(qiáng)與體積成正比
B．一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時(shí)，其p 圖像的延長線是經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)的
C．T1>T2
D．T16．[2022·長沙高二檢測]一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A沿直線變到狀態(tài)B的過程如圖所示，A、B位于同一雙曲線上，則此變化過程中，溫度(　　)
A．一直下降　　　　　B．先上升后下降
C．先下降后上升 D．一直上升
規(guī)律方法
p V圖像中溫度的比較
(1)一定質(zhì)量的氣體，其等溫線是雙曲線的一支，雙曲線上的每一個(gè)點(diǎn)均表示一定質(zhì)量的氣體在該溫度下的一個(gè)狀態(tài)，而且同一條等溫線上每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的p、V坐標(biāo)的乘積都是相等的，如圖甲所示．
(2)玻意耳定律pV＝C(常量)，其中常量C不是一個(gè)普適常量，它隨氣體溫度的升高而增大，溫度越高，常量C越大，等溫線離坐標(biāo)軸越遠(yuǎn)．如圖乙所示，4條等溫線的關(guān)系為T4>T3>T2>T1.
學(xué)以致用·隨堂檢測全達(dá)標(biāo)
1.如圖所示，活塞質(zhì)量為m，缸套質(zhì)量為M，通過彈簧吊放在地上，汽缸內(nèi)封住一定質(zhì)量的空氣，缸套與活塞無摩擦，活塞截面積為S，大氣壓強(qiáng)為p0，則(　　)
A．汽缸內(nèi)空氣的壓強(qiáng)等于p0＋
B．汽缸內(nèi)空氣的壓強(qiáng)等于p0－
C．內(nèi)外空氣對(duì)缸套的作用力為(M＋m)g
D．內(nèi)外空氣對(duì)活塞的作用力為mg
2．[2022·重慶西南大學(xué)附中高二期中]一上端開口，下端封閉的細(xì)長玻璃管用水銀柱封閉一段氣體，初始時(shí)玻璃管豎直放置，各段長度如圖所示，現(xiàn)將玻璃管在豎直平面內(nèi)沿順時(shí)針方向緩慢轉(zhuǎn)θ＝37°，水銀未流出管口，已知大氣壓強(qiáng)p相當(dāng)于75 cm水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)，環(huán)境溫度不變，則此時(shí)氣體的長度為(　　)
A．cmB．cmC．17 cmD．25 cm
3.(多選)如圖所示，D―→A―→B―→C表示一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的一個(gè)過程，則下列說法正確的是(　　)
A．D―→A是等溫過程
B．A―→B是等溫過程
C．TA>TB
D．B―→C體積增大，壓強(qiáng)減小，溫度不變
4．桶裝純凈水及壓水裝置原理如圖所示．柱形水桶直徑為24 cm，高為35 cm；柱形壓水器氣囊直徑為6 cm，高為8 cm；水桶頸部的長度為10 cm.當(dāng)人用力向下壓氣囊時(shí)，氣囊中的空氣被壓入桶內(nèi)，桶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)增大，水通過細(xì)出水管流出．已知水桶所在處大氣壓強(qiáng)相當(dāng)于10 m水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)，當(dāng)桶內(nèi)的水還剩5 cm高時(shí)，桶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)，忽略水桶頸部的體積．至少需要把氣囊完全壓下幾次，才能有水從出水管流出(不考慮溫度的變化)(　　)
A．2次 B．3次
C．4次 D．5次
第2課時(shí)　玻意耳定律及其應(yīng)用
自主落實(shí)·必備知識(shí)全過關(guān)
一、
1．反比
2．pV＝C(常量)　p1V1＝p2V2
3．溫度
二、
1．雙曲線
2．直線
走進(jìn)生活
1．提示：溫度升高，乒乓球內(nèi)的氣體體積增大．
2．提示：注射器內(nèi)氣體的體積減小，壓強(qiáng)增大．
合作探究·能力素養(yǎng)全提升
探究一
情境探究
提示：(1)p0.
(2)當(dāng)壓強(qiáng)以cmHg為單位時(shí)，管內(nèi)的壓強(qiáng)為p0＋h.
(3)當(dāng)壓強(qiáng)以cmHg為單位時(shí)，管內(nèi)的壓強(qiáng)為p0－h(huán).
應(yīng)用體驗(yàn)
[例1]　解析：題圖甲中，以B液面為研究對(duì)象，由平衡條件得p甲S＋ρghS＝p0S，所以p甲＝p0－ρgh.
題圖乙中，以B液面為研究對(duì)象，由平衡條件得p乙S＋ρghS＝p0S，所以p乙＝p0－ρgh.
題圖丙中，以B液面為研究對(duì)象，由平衡條件得p丙S＋ρghsin 60°·S＝p0S，所以p丙＝p0－ρgh.
題圖丁中，以A液面為研究對(duì)象，由平衡條件得p丁S＝(p0＋ρgh1)S，所以p丁＝p0＋ρgh1.
題圖戊中，以活塞為研究對(duì)象，由平衡條件得p0S＋mg＝p戊S，p戊＝p0＋.
答案：甲：p0－ρgh　乙：p0－ρgh　丙：p0－ρgh　
丁：p0＋ρgh1　戊：p0＋
針對(duì)訓(xùn)練
1．解析：由題意知pB＋ρgh1＝p0－ρgh3，則pB＝p0－ρg(h1＋h3)，B正確．
答案：B
2．解析：
題圖甲中選活塞為研究對(duì)象，受力分析如圖甲所示，由平衡條件知
pAS＝p0S＋mg，得pA＝p0＋.
題圖乙中選汽缸為研究對(duì)象，受力分析如圖乙所示，由平衡條件知p0S＝pBS＋Mg，得pB＝p0－.
答案：p0＋　p0－
探究二
情境探究
提示：(1)因?yàn)樵诤銣爻刂校詺馀輧?nèi)氣體的溫度保持不變．
(2)變小．
(3)由玻意耳定律pV＝C可知，壓強(qiáng)變小，氣體的體積變大．
(4)內(nèi)外壓強(qiáng)不相等．
應(yīng)用體驗(yàn)
[例2]　解析：對(duì)瓶中所封的氣體，由玻意耳定律可知
p0V0＝pV
即1.0×105 Pa×(380－80)mL＝p×(380－230) mL
解得p＝2.0×105 Pa.
根據(jù)p＝p0＋ρgh
解得h＝10 m.
答案：2.0×105 Pa　10 m
針對(duì)訓(xùn)練
3．解析：(1)封閉氣體做等溫變化，對(duì)(a)―→(b)，有
p0l0S＝(p0＋d)l1S①
對(duì)(a)―→(c)，有
p0l0S＝(p0－d)l2S②
解得：
＝.③
(2)從(a)―→(d)，有p0l0S＝(p0－h(huán))lS④
其中l(wèi)＝2l0、h＝，解得：p0＝75 cmHg.
答案：(1)　(2)75 cmHg
4．解析：(1)設(shè)細(xì)筒橫截面積為S，根據(jù)兩圓筒的截面積之比4∶1，則粗筒橫截面積為4S，
由體積相等得：5 cm×4S＝hS
解得：h＝20 cm，即進(jìn)入細(xì)圓筒中水銀柱高應(yīng)為h＝20 cm，
最后水銀柱的總高度h′＝h＋＝25 cm.
(2)開始時(shí)，氣體：p1＝p＋pH＝85 cmHg　 V1＝20S′
被封氣體的末態(tài)壓強(qiáng)為：
p2＝p＋ph′＝(75＋25) cmHg＝100 cmHg
封閉氣體等溫變化，末態(tài)體積V2＝S′l2
由玻意耳定律p1V1＝p2V2得
l2＝＝17 cm.
(3)由幾何關(guān)系得活塞B上移距離：
Δh＝5 cm＋(20－17) cm＝8 cm.
答案：(1)25 cm　(2)17 cm　(3)8 cm
視野拓展
[典例1]　解析：根據(jù)玻意耳定律可知p0V＋5p0V0＝p1×5V，其中p0＝750 mmHg，V0＝60 cm3，p1＝750 mmHg＋150 mmHg＝900 mmHg，代入數(shù)據(jù)解得V＝60 cm3，D正確．
答案：D
[典例2]　解析：設(shè)第一次抽氣后容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p1，以整個(gè)氣體為研究對(duì)象，抽氣時(shí)氣體溫度不變，故由玻意耳定律得
pV＝p1(V＋V0)，
解得p1＝p.
以第一次抽氣后容器內(nèi)剩余氣體為研究對(duì)象，設(shè)第二次抽氣后容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)為p2，由玻意耳定律得
p1V＝p2(V＋V0)，
解得p2＝p.
以此類推，以第(n－1)次抽氣后容器內(nèi)剩余氣體為研究對(duì)象，設(shè)第n次抽氣后容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)為pn，由玻意耳定律得
pn－1V＝pn(V＋V0)，
解得pn＝p.
故抽出n次空氣后容器中剩余空氣的壓強(qiáng)是p.
答案：p
探究三
情境探究
提示：(1)T2　(2)T2
應(yīng)用體驗(yàn)
[例3]　解析：由于等溫線是一條雙曲線，它表明在溫度保持不變的情況下，氣體的壓強(qiáng)與體積成反比，A正確；一定質(zhì)量的氣體，在不同溫度下，相同壓強(qiáng)的情況下，體積不同，因此等溫線不同，B正確；對(duì)一定質(zhì)量的氣體，溫度越高，氣體壓強(qiáng)與體積的乘積越大，即相同壓強(qiáng)下，溫度越高，體積越大，因此T1答案：AB
針對(duì)訓(xùn)練
5．解析：題圖是一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時(shí)的p 圖像，由圖像知p∝，所以p與V應(yīng)成反比，A錯(cuò)誤；由題圖可以看出p 圖像的延長線是過坐標(biāo)原點(diǎn)的，B正確；根據(jù)p 圖像斜率的物理意義可知C錯(cuò)誤，D正確．
答案：BD
6．解析：A、B位于同一條等溫線上，取直線上任一點(diǎn)C，如圖所示，過C點(diǎn)作平行于p軸的直線，根據(jù)壓強(qiáng)的微觀解釋，一定質(zhì)量的氣體，在體積相同的情況下，壓強(qiáng)越大溫度越高，故此變化過程中溫度應(yīng)先上升后下降．
答案：B
學(xué)以致用·隨堂檢測全達(dá)標(biāo)
1．解析：對(duì)缸套受力分析如圖所示
由力的平衡：pS＝p0S＋Mg，所以p＝p0＋，A正確，B錯(cuò)誤；內(nèi)外空氣對(duì)缸套或活塞的作用力為pS－p0S＝Mg，所以C、D均錯(cuò)．
答案：A
2．解析：對(duì)用水銀柱封閉的一定質(zhì)量的理想氣體，初態(tài)有V1＝0.13S，p1＝ρgh＋p＝0.85ρg，末態(tài)為V2＝l2S，p2＝ρgh cos θ＋p＝0.83ρg，玻璃管轉(zhuǎn)動(dòng)過程溫度不變，則有p1V1＝p2V2，解得l2＝ cm，故選A.
答案：A
3．解析：D―→A是等溫過程，A正確；A―→B體積不變，壓強(qiáng)增大可知狀態(tài)A到狀態(tài)B氣體溫度升高，B、C錯(cuò)誤；B―→C是等溫過程，V增大，p減小，D正確．
答案：AD
4．解析：設(shè)至少需要把氣囊完全壓下n次，才能有水從出水管流出，設(shè)大氣壓強(qiáng)為p0，水桶內(nèi)氣體體積為V0，氣囊體積為V1，桶中氣體壓強(qiáng)為p1時(shí)剛好有水從出水管流出．
根據(jù)玻意耳定律可得
p0(V0＋nV1)＝p1V0
其中
p0＝ρgh＝10ρg，V0＝4 320π cm3、 V1＝72π cm3
p1＝ρg(h＋0.4 m)＝10.4ρg
聯(lián)立解得
n＝2.4≈3
即至少需要把氣囊完全壓下3次．
答案：B3.氣體的等壓變化和等容變化
素養(yǎng)目標(biāo)
1.知道什么是氣體的等容和等壓變化過程；掌握查理定律和蓋 呂薩克定律的內(nèi)容；理解p T和V T圖像的物理意義；知道查理定律的適用條件．知道什么是理想氣體．會(huì)用氣體分子動(dòng)理論的知識(shí)解釋氣體實(shí)驗(yàn)定律．(物理觀念)
2．根據(jù)蓋 呂薩克定律和查理定律的內(nèi)容，理解p T和V T圖像的物理意義．(科學(xué)思維)
自主落實(shí)·必備知識(shí)全過關(guān)
一、氣體的等壓變化
1．等壓變化
一定質(zhì)量的某種氣體，在________時(shí)，體積隨溫度變化的過程叫作氣體的等壓變化．
2．蓋 呂薩克定律
(1)內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，其體積V與熱力學(xué)溫度T不能是攝氏溫度成正比．
(2)公式：V＝________或＝.
(3)適用條件：氣體________一定，________不變．
(4)等壓變化的圖像：由V＝CT可知在V T坐標(biāo)系中，等壓線是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，如圖所示．
二、氣體的等容變化
1．等容變化
一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變時(shí)，________隨________變化的過程叫作氣體的等容變化．
2．查理定律
(1)內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在________的情況下，________與熱力學(xué)溫度T不能是攝氏溫度成正比．
(2)公式：p＝________或＝.
(3)適用條件：氣體的________一定，________不變．
三、理想氣體
1．理想氣體理想化模型
在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵從________的氣體．
2．理想氣體與實(shí)際氣體
在________不低于零下幾十?dāng)z氏度、________不超過大氣壓的幾倍時(shí)，把實(shí)際氣體當(dāng)成理想氣體來處理，誤差很小．
3．理想氣體的狀態(tài)方程
(1)內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在從某一狀態(tài)變化到另一狀態(tài)時(shí)，盡管壓強(qiáng)p、體積V、溫度T都可能改變，但是________________的乘積與________之比保持不變．
(2)表達(dá)式：①＝________；②____＝C.
(3)成立條件：一定質(zhì)量的________．
四、氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋
用分子動(dòng)理論可以定性解釋氣體的實(shí)驗(yàn)定律．
1．玻意耳定律
一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度保持不變時(shí)，分子的平均動(dòng)能決定撞擊力是__________的．在這種情況下，體積減小時(shí)，分子的________增大，單位時(shí)間內(nèi)、單位面積上碰撞器壁的分子數(shù)就多，氣體的壓強(qiáng)由每個(gè)分子的撞擊力和單位面積撞擊的分子個(gè)數(shù)決定就________．這就是玻意耳定律的微觀解釋．
2．蓋 呂薩克定律
一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度升高時(shí)，分子的________增大；只有氣體的________同時(shí)增大，使分子的________減小，才能保持壓強(qiáng)不變．這就是蓋 呂薩克定律的微觀解釋．
3．查理定律
一定質(zhì)量的某種理想氣體，體積保持不變時(shí)，分子的________保持不變．在這種情況下，溫度升高時(shí)，分子的________增大，氣體的________就增大．這就是查理定律的微觀解釋．
走 進(jìn) 生 活
如圖所示，炎熱的夏天，給汽車輪胎充氣時(shí)為什么不能充得太足，給自行車打氣時(shí)也不能打得太足？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
合作探究·能力素養(yǎng)全提升
探究一　氣體的等壓變化
情境探究
如圖所示，用紅色液體封閉燒瓶內(nèi)的氣體，雙手捂燒瓶時(shí)，紅色液體怎樣移動(dòng)？為什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
核心歸納
1.蓋 呂薩克定律的適用條件
一定質(zhì)量的理想氣體，壓強(qiáng)不變．
2．公式變式
由＝得＝，所以ΔV＝V1，ΔT＝T1.
應(yīng)用體驗(yàn)
例1 如圖所示為一簡易火災(zāi)報(bào)警裝置，其原理是豎直放置的試管中裝有水銀，當(dāng)溫度升高時(shí)，水銀柱上升，使電路導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警的響聲.27 ℃時(shí)，被封閉的理想氣體氣柱長L1為20 cm，水銀柱上表面與導(dǎo)線下端的距離L2為5 cm.問：
(1)當(dāng)溫度變化時(shí)，封閉氣柱的壓強(qiáng)是否變化？(水銀不會(huì)溢出試管)
(2)當(dāng)溫度達(dá)到多少攝氏度時(shí)，報(bào)警器會(huì)報(bào)警？
針對(duì)訓(xùn)練
1.一圓柱形汽缸，質(zhì)量M為10 kg，總長度L為40 cm，內(nèi)有一活塞，質(zhì)量m為5 kg，橫截面積S為50 cm2，活塞與汽缸壁間摩擦可忽略，但不漏氣(不計(jì)汽缸壁與活塞厚度)，當(dāng)外界大氣壓強(qiáng)p0為1×105 Pa，溫度t0為7 ℃時(shí)，如果用繩子系住活塞將汽缸懸掛起來，如圖所示，汽缸內(nèi)氣體柱的高L1為35 cm，g取10 m/s2.求：
(1)此時(shí)汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)；
(2)當(dāng)溫度升高到多少攝氏度時(shí)，活塞與汽缸將分離？
探究二　氣體的等容變化
情境探究
我國民間常用“拔火罐”來治療某些疾病，即先加熱罐中氣體，然后迅速將火罐開口端緊壓在人體的皮膚上，待火罐冷卻后，火罐就被緊緊地“吸”在皮膚上．你知道其中的道理嗎？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
核心歸納
1.查理定律的適用條件
一定質(zhì)量的理想氣體，體積不變．
2．公式變式
由＝得＝，所以Δp＝p1，ΔT＝T1.
應(yīng)用體驗(yàn)
例2 氣體溫度計(jì)結(jié)構(gòu)如圖所示，玻璃測溫泡A內(nèi)充有氣體，通過細(xì)玻璃管B和水銀壓強(qiáng)計(jì)相連．開始時(shí)A處于冰水混合物中，左管C中水銀面在O點(diǎn)處，右管D中水銀面高出O點(diǎn)h1＝14 cm，后將A放入待測恒溫槽中，上下移動(dòng)D，使C中水銀面仍在O點(diǎn)處，測得D中水銀面高出O點(diǎn)h2＝44 cm.求恒溫槽的溫度(已知外界大氣壓為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)于76 cmHg)．
針對(duì)訓(xùn)練
2.某雙層玻璃保溫杯夾層中有少量空氣，溫度為27 ℃時(shí)，壓強(qiáng)為3.0×103 Pa.
(1)當(dāng)夾層中空氣的溫度升至37 ℃，求此時(shí)夾層中空氣的壓強(qiáng)；
(2)當(dāng)保溫杯外層出現(xiàn)裂隙，靜置足夠長時(shí)間，求夾層中增加的空氣質(zhì)量與原有空氣質(zhì)量的比值，設(shè)環(huán)境溫度為27 ℃，大氣壓強(qiáng)為1.0×105 Pa
規(guī)律方法
利用蓋 呂薩克定律或查理定律解題的一般步驟
(1)確定研究對(duì)象，即被封閉的氣體．
(2)分析被研究氣體在狀態(tài)變化時(shí)是否符合定律成立條件，即是否是質(zhì)量和壓強(qiáng)(或體積)保持不變．
(3)確定初、末兩個(gè)狀態(tài)的溫度、體積(壓強(qiáng))．
(4)按蓋 呂薩克定律或查理定律列式求解，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論．
探究三　理想氣體的狀態(tài)方程
核心歸納
1．表達(dá)式＝或＝C.
2．適用條件：該方程在理想氣體質(zhì)量不變的條件下才適用，表示一定質(zhì)量的理想氣體三個(gè)狀態(tài)參量的關(guān)系，與變化過程無關(guān)．
3．理想氣體的特點(diǎn)
(1)理想氣體嚴(yán)格遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律及理想氣體狀態(tài)方程．
(2)理想氣體分子本身不占有空間．
(3)理想氣體分子間無相互作用的引力和斥力．
(4)理想氣體分子無分子勢能，內(nèi)能等于所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能之和，只和溫度有關(guān)．
應(yīng)用體驗(yàn)
題型1　對(duì)理想氣體的理解
例3 (多選)下列對(duì)理想氣體的理解，正確的有(　　)
A．理想氣體實(shí)際上并不存在，只是一種理想模型
B．只要?dú)怏w壓強(qiáng)不是很高就可視為理想氣體
C．一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能與溫度、體積都有關(guān)
D．在任何溫度、任何壓強(qiáng)下，理想氣體都遵循氣體實(shí)驗(yàn)定律
[試解]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
題型2　理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用
例1[2022·云南昆明一模]如圖所示，柱形汽缸固定在水平地面上，汽缸內(nèi)用輕質(zhì)活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞能沿汽缸壁無摩擦滑動(dòng)且不漏氣．勁度系數(shù)為k＝10 N/cm的輕彈簧一端與活塞相連，另一端固定在汽缸底部．活塞靜止時(shí)到汽缸底部的距離為100 cm，氣體溫度為27 ℃，此時(shí)彈簧的壓縮量為x1＝20 cm.已知活塞的橫截面積為S＝100 cm2，取大氣壓強(qiáng)為p0＝1×105 Pa，彈簧體積不計(jì)．
(1)求缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)．
(2)若緩慢對(duì)缸內(nèi)氣體加熱直到彈簧的伸長量為x2＝20 cm，求此時(shí)氣體的溫度．
針對(duì)訓(xùn)練
3.如圖所示，一端封閉、粗細(xì)均勻的U形玻璃管開口向上豎直放置，管內(nèi)用水銀將一段氣體封閉在管中．當(dāng)溫度為280 K時(shí)，被封閉的氣柱長L＝22 cm，兩邊水銀柱高度差h＝16 cm，大氣壓強(qiáng)p0＝76 cmHg.
(1)為使左端水銀面下降3 cm，封閉氣體溫度應(yīng)變?yōu)槎嗌伲?br/>(2)封閉氣體的溫度重新回到280 K后，為使封閉氣柱長度變?yōu)?0 cm，需向開口端注入的水銀柱長度為多少？
學(xué)以致用·隨堂檢測全達(dá)標(biāo)
1.如圖所示，容積一定的測溫泡，上端有感知?dú)怏w壓強(qiáng)的壓力傳感器．待測物體溫度升高時(shí)，泡內(nèi)封閉氣體(　　)
A．內(nèi)能不變，壓強(qiáng)變大
B．體積不變，壓強(qiáng)變大
C．溫度不變，壓強(qiáng)變小
D．溫度降低，壓強(qiáng)變小
2.如圖所示，兩端開口的U形管，右側(cè)直管中有一部分空氣被一段水銀柱與外界隔開，若在左管中再注入一些水銀，平衡后則(　　)
A．下部兩側(cè)水銀面A、B高度差h減小
B．h增大
C．右側(cè)封閉氣柱體積變小
D．水銀面A、B高度差h不變
3．一定質(zhì)量的某種氣體在等壓變化過程中體積增大了原來的，若氣體原來的溫度為27 ℃，則溫度(　　)
A．升高了450 K B．升高了150 ℃
C．升高了40.5 ℃ D．升高了450 ℃
4．一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，由50 ℃加熱到100 ℃，氣體的壓強(qiáng)變化情況是(　　)
A．氣體壓強(qiáng)是原來的2倍
B．氣體壓強(qiáng)比原來增大了
C．氣體壓強(qiáng)是原來的3倍
D．氣體壓強(qiáng)比原來增大了
5.如圖甲所示，一支上端開口、粗細(xì)均勻的足夠長玻璃管豎直放置，玻璃管內(nèi)一段長度為10 cm的水銀柱封閉了一段長度為5 cm的空氣柱，環(huán)境溫度為27 ℃，外界大氣壓強(qiáng)p0＝75 cmHg.求：
(1)管內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)為多大？
(2)若將玻璃管插入某容器的液體中，如圖乙所示，這時(shí)空氣柱的長度增大了2 cm，則該液體的溫度為多少？
3．氣體的等壓變化和等容變化
自主落實(shí)·必備知識(shí)全過關(guān)
一、
1．壓強(qiáng)不變
2．(2)CT　(3)質(zhì)量　壓強(qiáng)
二、
1．壓強(qiáng)　溫度
2．(1)體積不變　壓強(qiáng)p　(2)CT　(3)質(zhì)量　體積
三、
1．氣體實(shí)驗(yàn)定律
2．溫度　壓強(qiáng)
3．(1)壓強(qiáng)p跟體積V　熱力學(xué)溫度T　(2)　(3)理想氣體
四、
1．一定　數(shù)密度　增大
2．平均動(dòng)能　體積　數(shù)密度
3．?dāng)?shù)密度　平均動(dòng)能　壓強(qiáng)
走進(jìn)生活
提示：夏天溫度升高，輪胎內(nèi)氣體的壓強(qiáng)增大，容易導(dǎo)致爆胎．
合作探究·能力素養(yǎng)全提升
探究一
情境探究
提示：紅色液體向上移動(dòng)．燒瓶內(nèi)的壓強(qiáng)保持不變，當(dāng)溫度升高時(shí)，燒瓶內(nèi)氣體體積增加，紅色液體向上移動(dòng)．
應(yīng)用體驗(yàn)
[例1]　解析：(1)封閉氣柱的壓強(qiáng)為p＝p0＋ρgh，當(dāng)溫度變化時(shí)，p0與h均不變，故封閉氣柱的壓強(qiáng)不變；
(2)設(shè)試管橫截面積為S，對(duì)水銀封閉的氣體，初狀態(tài)：V1＝L1S＝20 cm·S，T1＝(273＋27) K＝300 K．末狀態(tài)：V2＝(L1＋L2)S＝25 cm·S，T2＝273 K＋t2，由蓋 呂薩克定律得＝，代入數(shù)據(jù)解得t2＝102 ℃.
答案：(1)不變　(2)102 ℃
針對(duì)訓(xùn)練
1．解析：(1)對(duì)汽缸受力分析，受重力、外界大氣的壓力、汽缸內(nèi)氣體的壓力，根據(jù)平衡條件得
p0S＝pS＋Mg
則p＝p0－＝1×105 Pa－ Pa＝8×104 Pa.
(2)溫度升高，汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不變，體積增大，則有＝，當(dāng)活塞與汽缸將要分離時(shí)，
氣柱的總長度為40 cm，代入數(shù)據(jù)得＝
解得：T2＝320 K＝(320－273)℃＝47℃.
答案：(1)8×104 Pa　(2)47 ℃
探究二
情境探究
提示：火罐內(nèi)的氣體體積一定，冷卻后氣體的溫度降低，壓強(qiáng)減小，故在大氣壓力的作用下被“吸”在皮膚上．
應(yīng)用體驗(yàn)
[例2]　解析：設(shè)恒溫槽的溫度為T2，由題意知T1＝273 K，A內(nèi)氣體發(fā)生等容變化，根據(jù)查理定律得＝，
p1＝p0＋ph1，p2＝p0十ph2
聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得T2＝364 K(或91℃)．
答案：364 K(或91℃)
針對(duì)訓(xùn)練
2．解析：(1)初狀態(tài)：p1＝3.0×103 Pa，T1＝(273＋27) K＝300 K，
末狀態(tài)：T2＝ (273＋37) K＝310 K，設(shè)壓強(qiáng)為p2，
根據(jù)查理定律得＝，
解得p2＝3.1×103 Pa.
(2)保溫杯外層出現(xiàn)裂隙，靜置足夠長時(shí)間，以夾層中原有空氣為研究對(duì)象，由玻意耳定律得p1V＝p0V′，
解得V′＝0.03V，
夾層中增加的空氣質(zhì)量與原有空氣質(zhì)量的比值
＝＝.
答案：(1)3.1×103 Pa　(2)
探究三
應(yīng)用體驗(yàn)
[例3]　解析：實(shí)際的氣體在一定的條件下都是理想氣體的近似，所以A項(xiàng)正確；B項(xiàng)忽視了溫度的條件，所以排除；一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能與溫度有關(guān)，與體積無關(guān)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；氣體實(shí)驗(yàn)定律的適用條件就是一定質(zhì)量的理想氣體，D項(xiàng)正確．
答案：AD
[例4]　解析：(1)活塞的橫截面積為S＝100 cm2＝0.01 m2，此時(shí)彈簧的彈力為F＝kx1＝200 N
設(shè)缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p1，對(duì)活塞分析由平衡條件得p0S＝F＋p1S
解得p1＝0.8×105 Pa.
(2)初狀態(tài)，汽缸內(nèi)的體積為V1＝Sl
氣體溫度為T1＝(273＋27) K＝300 K
若緩慢對(duì)缸內(nèi)氣體加熱直到彈簧的伸長量為x2＝20 cm，
則有汽缸內(nèi)的體積為V2＝S(l＋x1＋x2)
此時(shí)汽缸內(nèi)的壓強(qiáng)滿足p2S＝p0S＋kx2
解得p2＝1.2×105 Pa，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得＝
聯(lián)立解得T2＝630 K
氣體的溫度t＝(630－273) ℃＝357 ℃.
答案：(1)0.8×105 Pa　(2)357 ℃
針對(duì)訓(xùn)練
3．解析：由理想氣體狀態(tài)方程求解．設(shè)玻璃管的橫截面積為S.
(1)初態(tài)壓強(qiáng)
p1＝(76－16) cmHg＝60 cmHg，
V1＝22S，T1＝280 K
末態(tài)時(shí)左右水銀面高度差為(16－2×3)cm＝10 cm，壓強(qiáng)p2＝(76－10) cmHg＝ 66 cmHg
V2＝25S，T2＝？
由理想氣體狀態(tài)方程＝，
解得T2＝T1＝×280 K＝350 K.
(2)設(shè)注入水銀柱的長度為l，末態(tài)時(shí)左右水銀面高度差h′＝(16＋2×2) cm－l
由玻意耳定律得p1V1＝p3V3
式中p3＝76 cm－(20 cm－l)，V3＝20S
解得l＝10 cm.
答案：(1)350 K　(2)10 cm
學(xué)以致用·隨堂檢測全達(dá)標(biāo)
1．解析：測溫泡的容積一定，當(dāng)溫度升高時(shí)，根據(jù)＝常數(shù)，可知?dú)怏w壓強(qiáng)變大，又泡內(nèi)封閉氣體的分子平均動(dòng)能增大，故內(nèi)能變大，A、C、D錯(cuò)誤，B正確．
答案：B
2．解析：在左管中注入水銀過程中，右管中的封閉氣體的壓強(qiáng)不變，所以水銀面A、B高度差h不變，故選D.
答案：D
3．解析：根據(jù)蓋 呂薩克定律有＝，解得ΔT＝ΔV＝K×V＝150 K，升高150 K和升高150 ℃是等效的，故B正確．
答案：B
4．解析：氣體做等容變化，由查理定律有＝，則＝＝＝，A、C錯(cuò)誤；由查理定律有＝，則Δp＝p1＝p1＝p1，B錯(cuò)誤，D正確．
答案：D
5．解析：(1)p1＝p0＋ph＝(75＋10)cmHg＝85 cmHg.
(2)氣體做等壓變化，L1＝5 cm，L2＝L1＋2 cm＝7 cm，T1＝(273＋27) K＝300 K
＝
T2＝＝ K＝420 K.
答案：(1)85 cmHg　(2)420 K4.固體
素養(yǎng)目標(biāo)
1.了解固體的分類，知道晶體和非晶體的特點(diǎn)及區(qū)分方法．(物理觀念)
2．知道單晶體和多晶體的區(qū)別．(物理觀念)
3．理解單晶體的各向異性、多晶體和非晶體的各向同性．(物理觀念)
4．會(huì)用晶體的微觀結(jié)構(gòu)解釋其宏觀性質(zhì)．(科學(xué)思維)
自主落實(shí)·必備知識(shí)全過關(guān)
一、晶體和非晶體
1．固體可以分為________和________兩類．石英、云母、明礬、食鹽、硫酸銅、味精等是________，玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠等是________．
2．單晶體具有________的幾何形狀，多晶體和非晶體沒有______的幾何形狀，我們在初中已經(jīng)學(xué)過，晶體__________的熔點(diǎn)區(qū)別晶體和非晶體的唯一標(biāo)準(zhǔn)，非晶體__________的熔點(diǎn)．
3．有些晶體單晶體沿不同方向的導(dǎo)熱或?qū)щ娦阅懿煌行┚w沿不同方向的光學(xué)性質(zhì)不同，這類現(xiàn)象叫作____________．非晶體沿各個(gè)方向的物理性質(zhì)都是一樣的，這叫作____________．由于多晶體是許多________雜亂無章地組合而成的，所以多晶體是____________的．
二、晶體的微觀結(jié)構(gòu)
1．規(guī)則性：在各種晶體中，原子(或分子、離子)都是按照一定的________排列的，具有________的周期性．
2．變化或轉(zhuǎn)化
在不同條件下，同種物質(zhì)的微粒按照____________在空間排列，可以生成不同的晶體，例如石墨和金剛石．有些晶體________________可以轉(zhuǎn)化為非晶體，例如天然石英是晶體，熔化后再凝固成的石英玻璃是非晶體．
走 進(jìn) 生 活
雪花一般為六角形、食鹽為立方體、明礬為八面體，而瀝青沒有規(guī)則的形狀．為什么這些事物會(huì)呈現(xiàn)不同的形狀呢？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
合作探究·能力素養(yǎng)全提升
探究一　晶體和非晶體
情境探究　
如圖是食鹽晶體中的氯離子和鈉離子分布的示意圖．
(1)氯離子和鈉離子是在圖示位置靜止不動(dòng)嗎？
(2)晶體和非晶體之間可以相互轉(zhuǎn)化么？
(3)怎樣區(qū)分晶體與非晶體、單晶體與多晶體？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
核心歸納
1.晶體與非晶體的區(qū)別
分類 宏觀外形 物理性質(zhì)
非晶體 沒有規(guī)則的幾何形狀 (1)沒有確定的熔點(diǎn)； (2)物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性
晶 體 單晶體 有天然規(guī)則的幾何形狀 (1)有確定的熔點(diǎn)； (2)物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向異性
多晶體 沒有規(guī)則的幾何形狀 (1)有確定的熔點(diǎn)； (2)物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性
聯(lián)系 在一定的條件下，晶體與非晶體可以相互轉(zhuǎn)化
2.對(duì)單晶體的各向異性的理解
(1)各向異性是指單晶體在不同方向上的物理性質(zhì)不同，也就是沿不同方向去測試單晶體的物理性能時(shí)，測試結(jié)果不同．
通常所說的物理性質(zhì)包括彈性、硬度、導(dǎo)熱性能、導(dǎo)電性能、光學(xué)性質(zhì)等．
(2)各向異性并不是說每一種單晶體都能在各種物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性，舉例如下：
①云母晶體在導(dǎo)熱性能上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向傳熱的快慢不同．
②方解石晶體能把光分解為兩束光而沿不同方向折射——沿不同方向的折射率不同．
③方鉛礦石晶體在導(dǎo)電性能上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向電阻率不同．
④立方體形的銅晶體在彈性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向的彈性不同．
應(yīng)用體驗(yàn)
例1[2022·江蘇南京高二期末](多選)2020年，嫦娥五號(hào)探測器勝利完成月球采樣任務(wù)并返回地球．探測器上裝有用石英制成的傳感器，其受壓時(shí)表面會(huì)產(chǎn)生大小相等、符號(hào)相反的電荷——壓電效應(yīng)．如圖所示，石英晶體沿垂直于x軸晶面上的壓電效應(yīng)最顯著，則石英晶體(　　)
A．具有各向異性的壓電效應(yīng)
B．沒有確定的熔點(diǎn)
C．有規(guī)則的幾何形狀
D．是多晶體
[試解]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
規(guī)律方法
(1)區(qū)分晶體與非晶體的方法：根據(jù)有無確定的熔點(diǎn)判斷，晶體具有確定的熔點(diǎn)，而非晶體沒有確定的熔點(diǎn)，僅從各向同性或者幾何形狀不能判斷某一固體是晶體還是非晶體．
(2)區(qū)分單晶體和多晶體的方法：根據(jù)是否具有各向異性，單晶體的某些物理性質(zhì)表現(xiàn)出各向異性，而多晶體表現(xiàn)出各向同性．
針對(duì)訓(xùn)練
1.[2022·廣東實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二下期中](多選)在甲、乙、丙三種固體薄片上涂上蠟，用燒熱的針尖接觸其上一點(diǎn)，蠟熔化的范圍如圖1所示，而甲、乙、丙三種固體在熔化過程中的溫度隨加熱時(shí)間變化的關(guān)系如圖2所示，則下列說法可能正確的是(　　)
A．甲、乙是非晶體，丙是晶體
B．甲、丙是單晶體，乙是非晶體
C．甲、丙是非晶體，乙是晶體
D．甲是多晶體，乙是非晶體，丙是單晶體
探究二　晶體的微觀結(jié)構(gòu)
核心歸納
1.晶體的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
(1)組成晶體的微粒(分子、原子或離子)，依照一定的規(guī)律在空間中整齊地排列．
(2)晶體中微粒的相互作用很強(qiáng)，微粒的熱運(yùn)動(dòng)不足以克服它們的相互作用而遠(yuǎn)離．
(3)微粒的熱運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為在一定的平衡位置附近不停地做微小的振動(dòng)．
晶體的微觀結(jié)構(gòu)決定其宏觀物理性質(zhì)，改變物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)從而改變物質(zhì)的屬性，如碳原子可以組成性質(zhì)差別很大的石墨和金剛石，有些晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化．
2．用微觀結(jié)構(gòu)理論解釋晶體的特性
(1)對(duì)單晶體各向異性的解釋如圖所示，這是在一個(gè)平面上單晶體物質(zhì)微粒的排列情況．從圖上可以看出，在沿不同方向所畫的等長直線AB、AC、AD上物質(zhì)微粒的數(shù)目不同．直線AB上物質(zhì)微粒較多，直線AD上較少，直線AC上更少．正因?yàn)樵诓煌较蛏衔镔|(zhì)微粒的排列情況不同，才引起單晶體在不同方向上物理性質(zhì)的不同．
(2)對(duì)晶體具有一定熔點(diǎn)的解釋
給晶體加熱到一定溫度時(shí)，一部分微粒有足夠的動(dòng)能克服微粒間的作用力，離開平衡位置，使規(guī)則的排列被破壞，晶體開始熔化，熔化時(shí)晶體吸收的熱量全部用來破壞規(guī)則的排列，溫度不發(fā)生變化．
(3)對(duì)多晶體特征的微觀解釋
晶粒在多晶體里雜亂無章地排列著，所以多晶體沒有規(guī)則的幾何形狀，也不顯示各向異性．它在不同方向的物理性質(zhì)是相同的，即各向同性．多晶體和非晶體的主要區(qū)別是多晶體有確定的熔點(diǎn)，而非晶體沒有．
(4)對(duì)非晶體特征的微觀解釋
在非晶體內(nèi)部，物質(zhì)微粒的排列是雜亂無章的，從統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)來看，在微粒非常多的情況下，沿不同方向的等長直線上，微粒的個(gè)數(shù)大致相等，也就是說，非晶體在不同方向上的微粒排列及物質(zhì)結(jié)構(gòu)情況基本相同，所以非晶體在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性．
應(yīng)用體驗(yàn)
例2[2022·安徽太湖中學(xué)高二下質(zhì)量調(diào)研]關(guān)于下列四幅圖中所涉及晶體微觀結(jié)構(gòu)及其解釋的論述中，不正確的是(　　)
A．甲圖中，晶體中沿不同的方向上微粒排列的情況不同，故晶體在不同的方向上會(huì)表現(xiàn)出不同的物理性質(zhì)
B．乙圖為石墨中碳原子形成的層狀結(jié)構(gòu)，與金剛石的結(jié)構(gòu)不同，但物理性質(zhì)相同
C．丙圖為食鹽晶體的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，晶體的許多特性都與點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)有關(guān)
D．丁圖為金剛石中碳原子形成的一種緊密結(jié)構(gòu)，相互之間作用力很強(qiáng)，所以金剛石十分堅(jiān)硬，可制造玻璃刀和鉆頭
[試解]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
針對(duì)訓(xùn)練
2.(多選)下列敘述中錯(cuò)誤的是(　　)
A．單晶體的各向異性是由于它的微粒按空間點(diǎn)陣排列
B．單晶體具有規(guī)則的幾何外形是由于它的微粒按一定規(guī)律排列
C．非晶體沒有規(guī)則的幾何外形但有確定的熔點(diǎn)
D．石墨的硬度與金剛石差得多，是由于它的微粒沒有按空間點(diǎn)陣分布
學(xué)以致用·隨堂檢測全達(dá)標(biāo)
1．如圖所示，四塊固體中屬于非晶體的是(　　)
2．(多選)關(guān)于晶體和非晶體，下列說法正確的是(　　)
A．有規(guī)則幾何外形的固體一定是晶體
B．只有單晶體才有天然規(guī)則的幾何外形
C．晶體在物理性質(zhì)上一定是各向異性的
D．可以根據(jù)各向異性或各向同性來鑒別單晶體和多晶體
3．(多選)國家游泳中心——水立方，像一個(gè)透明的藍(lán)色的“冰塊”．這種獨(dú)特的感覺就源于建筑外墻采用了一種叫作ETFE(四氟乙烯和乙烯的共聚物)的膜材料．這種膜材料屬于非晶體，那么它具有的特性是(　　)
A．在物理性質(zhì)上具有各向同性
B．在物理性質(zhì)上具有各向異性
C．具有一定的熔點(diǎn)
D．沒有一定的熔點(diǎn)
4．北京冬奧會(huì)的雪花形主火炬圖樣由96塊小雪花和6個(gè)橄欖枝組成．下列關(guān)于雪花的說法正確的是(　　)
A．一片雪花大約由1 000個(gè)水分子組成
B．雪花融化成的水是液態(tài)的晶體
C．雪花是水蒸氣凝華時(shí)形成的晶體
D．沒有兩片雪花是相同的，因此雪花不屬于晶體
4．固體
自主落實(shí)·必備知識(shí)全過關(guān)
一、
1．晶體　非晶體　晶體　非晶體
2．天然　規(guī)則　有確定　沒有確定
3．各向異性　各向同性　單晶體　各向同性
二、
1．規(guī)則　空間上
2．不同規(guī)則　在一定條件下
走進(jìn)生活
提示：因?yàn)槲镔|(zhì)內(nèi)部微粒的排列情況不同．
合作探究·能力素養(yǎng)全提升
探究一
情境探究
提示：(1)它們并不是像結(jié)構(gòu)圖上所畫的那些點(diǎn)一樣靜止不動(dòng)，它們時(shí)刻都在不停地振動(dòng)，結(jié)構(gòu)圖中所畫的那些點(diǎn)，是它們振動(dòng)的平衡位置．
(2)可以．例如，天然水晶是晶體，而熔化以后再凝固的水晶(即石英玻璃)就是非晶體，有些非晶體在一定條件下也可以轉(zhuǎn)化為晶體．
(3)區(qū)分晶體和非晶體的方法是看其有無確定的熔點(diǎn)，晶體具有確定的熔點(diǎn)，而非晶體沒有確定的熔點(diǎn)；區(qū)分單晶體和多晶體的方法是看其是否具有各向異性，單晶體表現(xiàn)出各向異性，而多晶體表現(xiàn)出各向同性．
應(yīng)用體驗(yàn)
[例1]　解析：由題意可知，石英晶體沿垂直于x軸晶面上的壓電效應(yīng)最顯著，其他方向不明顯，因此石英具有各向異性的壓電效應(yīng)，A正確；晶體有確定的熔點(diǎn)，非晶體沒有確定的熔點(diǎn)，石英是單晶體，有確定的熔點(diǎn)，有規(guī)則的幾何形狀，B、D錯(cuò)誤，C正確．
答案：AC
針對(duì)訓(xùn)練
1．解析：由題圖1可知，熔化在丙表面熔化的區(qū)域是橢圓形，說明丙具有各向異性，所以丙是單晶體；熔化在甲、乙表面的蠟是圓形，說明甲、乙在導(dǎo)熱性上表現(xiàn)為各向同性，則甲、乙可能是非晶體，也可能是單晶體或多晶體；由題圖2可知，乙是非晶體，甲是晶體，但無法判斷是單晶體還是多晶體，故B、D正確．
答案：BD
探究二
應(yīng)用體驗(yàn)
[例2]　解析：晶體中沿不同的方向上微粒排列的情況不同，故晶體在不同的方向上會(huì)表現(xiàn)出不同的物理性質(zhì)，A正確；金剛石和石墨都是由碳原子直接構(gòu)成的，因?yàn)樘荚拥呐帕蟹绞讲煌势湮锢硇再|(zhì)差異很大，石墨質(zhì)地松軟，可以用來制作鉛筆芯，金剛石很硬，可以用于制造玻璃刀和鉆頭，B錯(cuò)誤，D正確；晶體的許多特性都與點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)有關(guān)，C正確．
答案：B
針對(duì)訓(xùn)練
2．解析：單晶體內(nèi)部微粒排列的空間結(jié)構(gòu)決定著單晶體的各向異性，單晶體的微粒按一定規(guī)律排列，所以它具有規(guī)則的幾何形狀，A、B說法正確．非晶體沒有確定的熔點(diǎn)，C說法錯(cuò)誤．石墨與金剛石的硬度相差甚遠(yuǎn)是由于它們內(nèi)部微粒的排列結(jié)構(gòu)不同，石墨的層狀結(jié)構(gòu)決定了它質(zhì)地柔軟，而金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了它具有很大的硬度，D說法錯(cuò)誤．
答案：CD
學(xué)以致用·隨堂檢測全達(dá)標(biāo)
1．解析：明礬、石英、冰塊為晶體，塑料為非晶體．
答案：D
2．解析：單晶體有規(guī)則的幾何外形，多晶體與非晶體都沒有規(guī)則的幾何外形，但如果固體有規(guī)則的幾何外形但不是天然的，而是人為加工的，則其不一定是晶體，A錯(cuò)誤，B正確；單晶體在某些物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向異性，多晶體在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性，C錯(cuò)誤，D正確．
答案：BD
3．解析：非晶體沒有確定的熔點(diǎn)，在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性．
答案：AD
4．解析：一片雪花由大量的水分子組成，遠(yuǎn)大于1 000個(gè)，故A錯(cuò)誤；雪花融化成的水是液體，不能說是液態(tài)的晶體，故B錯(cuò)誤；根據(jù)物態(tài)變化可知，雪花是水蒸氣凝華時(shí)形成的晶體，故C正確；雪花是晶體，故D錯(cuò)誤．
答案：C5.液體
素養(yǎng)目標(biāo)
1.了解液體的表面張力現(xiàn)象，能解釋液體表面張力產(chǎn)生的原因．(物理觀念)
2．了解浸潤和不浸潤現(xiàn)象及毛細(xì)現(xiàn)象，知道毛細(xì)現(xiàn)象的產(chǎn)生原因．(物理觀念)
3．了解液晶的特點(diǎn)及其應(yīng)用．(物理觀念)
自主落實(shí)·必備知識(shí)全過關(guān)
一、液體的表面張力
1．表面層：液體表面有一層跟氣體接觸的______，叫作表面層．
2．分子力的特點(diǎn)
在液體內(nèi)部，分子間的平均距離r略小于______，分子間的作用力表現(xiàn)為________；在表面層，分子比較________，分子間距離r略大于______，分子間的作用力表現(xiàn)為________．
3．表面張力
(1)定義：液體表面的使液體表面________的力，叫作液體的表面張力．方向與液面相切
(2)作用效果：使液體表面具有________的趨勢．
二、浸潤和不浸潤
1．浸潤和不浸潤同一液體對(duì)某些固體浸潤，對(duì)另外一些固體可能不浸潤
(1)一種液體會(huì)________某種固體并________在固體的表面上，這種現(xiàn)象叫作________；一種液體不會(huì)潤濕某種固體，也就不會(huì)附著在這種固體的表面，這種現(xiàn)象叫作________．
(2)浸潤和不浸潤是________的表現(xiàn)．
2．毛細(xì)現(xiàn)象
(1)毛細(xì)現(xiàn)象：浸潤液體在細(xì)管中________的現(xiàn)象，以及不浸潤液體在細(xì)管中________的現(xiàn)象，稱為毛細(xì)現(xiàn)象．上升還是下降由兩物體共同決定
(2)毛細(xì)管內(nèi)外液面的高度差與毛細(xì)管的內(nèi)徑有關(guān)，毛細(xì)管的內(nèi)徑越小，高度差________．
三、液晶
1．液晶是介于固態(tài)和液態(tài)之間的一種物質(zhì)狀態(tài)．
2．特點(diǎn)
(1)既具有液體的________性，又在一定程度上具有晶體分子的________________的性質(zhì)．
(2)具有光學(xué)各向________性．
3．出現(xiàn)液晶態(tài)的條件
有些物質(zhì)在特定的________范圍之內(nèi)具有液晶態(tài)；另一些物質(zhì)，在適當(dāng)?shù)娜軇┲腥芙鈺r(shí)，在一定的濃度范圍具有液晶態(tài)．
4．微觀結(jié)構(gòu)
分子位置無序使它像液體，而排列________使它像晶體．
5．用途
液晶廣泛應(yīng)用于手機(jī)屏幕、平板電視等顯示設(shè)備中，在生命科學(xué)中也有應(yīng)用．
走 進(jìn) 生 活
為什么曲別針沒有沉入到燒杯的底部？為什么水黽可以停在水面上？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
合作探究·能力素養(yǎng)全提升
探究一　表面張力
情境探究
圖甲是吹肥皂泡游戲的場景，在圖乙玻璃杯內(nèi)注入肥皂水．用鐵絲做成的圓環(huán)放進(jìn)玻璃杯中，沾滿肥皂水后取出，可以吹出肥皂泡．
肥皂泡呈球狀的原因．
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
核心歸納
1.液體分子分布特點(diǎn)：由于蒸發(fā)現(xiàn)象，表面層分子的分布比液體內(nèi)部稀疏，即表面層分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大．
2．分子力特點(diǎn)：液體內(nèi)部分子間引力、斥力基本上相等，而液體表面層分子之間距離較大，分子力表現(xiàn)為引力．
3．表面張力的特點(diǎn)
(1)表面張力是液體分子間的作用力的宏觀表現(xiàn)．
(2)表面張力的方向：表面張力的方向和液面相切，垂直于液面上的各條分界線．如圖所示．
(3)表面張力的大小由分界線的長度、液體的種類、純凈度和溫度等因素來決定．
(4)表面張力的作用是使液體表面有收縮到最小的趨勢．
應(yīng)用體驗(yàn)
例1 如圖所示，金屬框架的A、B間系一個(gè)棉線圈，先使框架布滿肥皂膜，然后將P和Q兩部分的肥皂膜刺破，線的形狀將變成下列圖中的(　　)
[試解]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
針對(duì)訓(xùn)練
1.(多選)關(guān)于液體表面張力，下列說法中正確的有(　　)
A．甲圖中露珠呈球形，這是地球引力作用的結(jié)果
B．乙圖中液體表面層分子間的距離大于液體內(nèi)部分子間的距離，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，產(chǎn)生表面張力
C．丙圖中水黽可以停在水面上，是由于水的表面張力作用
D．丁圖中液體表面張力方向與液面平行
探究二　液晶
情境探究
在大腦、肌肉和視網(wǎng)膜等多種人體組織中都發(fā)現(xiàn)了液晶結(jié)構(gòu)．
液晶具有液體的流動(dòng)性，那么液晶是一種液體還是一種晶體？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
核心歸納
1.物理性質(zhì)：
(1)具有液體的流動(dòng)性．
(2)具有晶體的光學(xué)各向異性．
(3)在某個(gè)方向上看其分子排列比較整齊，但從另一方向看，分子的排列是雜亂無章的．
2．應(yīng)用：
(1)利用液晶上加電壓時(shí)，旋光特性消失的性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)顯示功能，如電子手表、計(jì)算器、微電腦等．
(2)利用溫度改變時(shí)，液晶顏色會(huì)發(fā)生改變的性質(zhì)來測溫度．
應(yīng)用體驗(yàn)
例2 (多選)甲、乙、丙、丁四位同學(xué)組成合作學(xué)習(xí)小組，對(duì)晶體和液晶的特點(diǎn)展開了討論．他們的說法正確的是(　　)
A．甲說，晶體有單晶體和多晶體，單晶體有天然規(guī)則的幾何外形
B．乙說，多晶體是由許多單晶體雜亂無章地組合而成的，所以多晶體沒有固定的熔點(diǎn)
C．丙說，液晶就是液態(tài)的晶體，其光學(xué)性質(zhì)與多晶體相似，具有各向同性
D．丁說，液晶是一種在分子結(jié)構(gòu)上介于固體和液體之間的中間態(tài)，它具有液體的流動(dòng)性，又像某些晶體那樣具有光學(xué)各向異性
[試解]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
誤區(qū)警示
區(qū)分晶體和液晶
(1)在各種晶體中，原子(或分子、離子)都是按照一定的規(guī)則排列的，具有空間上的周期性．
(2)液晶具有液體的流動(dòng)性．具有晶體的光學(xué)各向異性．在某個(gè)方向上看其分子排列比較整齊，但從另一方向看，分子的排列是雜亂無章的．
針對(duì)訓(xùn)練
2.下列關(guān)于液晶的說法中正確的是(　　)
A．液晶在電壓作用下的光學(xué)性質(zhì)不會(huì)改變
B．液晶的狀態(tài)不會(huì)受溫度的影響
C．液晶和液體沒有區(qū)別
D．在顯示器方面的應(yīng)用是液晶的主要應(yīng)用方向
探究三　浸潤、不浸潤和毛細(xì)現(xiàn)象
情境探究
1.游禽羽毛在水中為何沒被水潤濕？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2．植物靠什么把土壤里的水分吸上來？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
核心歸納
1.浸潤和不浸潤現(xiàn)象成因分析
(1)附著層內(nèi)分子受力情況：液體和固體接觸時(shí)，附著層的液體分子除受液體內(nèi)部的分子吸引外，還受到固體分子的吸引．
(2)浸潤的成因：當(dāng)固體分子對(duì)液體分子的吸引力大于液體內(nèi)部分子力時(shí)，附著層內(nèi)液體分子比液體內(nèi)部分子稠密，附著層中分子之間表現(xiàn)為斥力，具有擴(kuò)張的趨勢，這時(shí)表現(xiàn)為液體浸潤固體．
(3)不浸潤的成因：當(dāng)固體分子對(duì)液體分子的吸引力小于液體內(nèi)部分子力時(shí)，附著層內(nèi)液體分子比液體內(nèi)部分子稀疏，附著層中分子之間表現(xiàn)為引力，具有收縮的趨勢，這時(shí)表現(xiàn)為液體不浸潤固體．
2．對(duì)毛細(xì)現(xiàn)象的理解
(1)兩種表現(xiàn)
浸潤液體在細(xì)管中上升及不浸潤液體在細(xì)管中下降．
(2)產(chǎn)生原因
毛細(xì)現(xiàn)象的產(chǎn)生與表面張力及浸潤現(xiàn)象都有關(guān)系．
如圖所示，甲是浸潤情況，此時(shí)管內(nèi)液面呈凹形，因?yàn)樗谋砻鎻埩ψ饔茫后w會(huì)受到向上的作用力，因而管內(nèi)液面要比管外高；乙是不浸潤情況，管內(nèi)液面呈凸形，表面張力的作用使液體受到向下的力，因而管內(nèi)液面比管外低．
(3)特點(diǎn)：對(duì)同一種液體，毛細(xì)管的內(nèi)徑越小，液體在管內(nèi)上升或下降的高度越大．
應(yīng)用體驗(yàn)
例3 (多選)同一種液體，滴在A固體的表面時(shí)，出現(xiàn)如圖甲所示的情況；當(dāng)把B毛細(xì)管插入這種液體時(shí)，液面又出現(xiàn)如圖乙所示的情況．若A固體和B毛細(xì)管都很干凈，則下列說法正確的是(　　)
A．A固體和B管可能是由同種材料制成的
B．A固體和B管一定不是由同種材料制成的
C．液體對(duì)A固體不浸潤
D．液體對(duì)B毛細(xì)管不浸潤
[試解]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
規(guī)律方法
液體在細(xì)管中上升或下降的判斷方法
(1)在毛細(xì)現(xiàn)象中，若液體與管浸潤，則管壁給液體向上的拉力，使靠近管壁處的液體上升，液面下凹．
(2)若液體不浸潤管，則管壁給液體向下的拉力，使靠近管壁處的液體下降，液面上凸．
針對(duì)訓(xùn)練
3.[2022·黑龍江哈爾濱市高二聯(lián)考](多選)將不同材料做成的兩根管子A和B插入同一種液體中，A管內(nèi)的液面比管外液面高，B管內(nèi)的液面比管外液面低，那么(　　)
A.該液體對(duì)B管壁是浸潤的，對(duì)A管壁是不浸潤的
B．該液體對(duì)A管壁是浸潤的，對(duì)B管壁是不浸潤的
C．A管內(nèi)發(fā)生的是毛細(xì)現(xiàn)象，B管內(nèi)發(fā)生的不是毛細(xì)現(xiàn)象
D．A管子和B管子發(fā)生的都是毛細(xì)現(xiàn)象
學(xué)以致用·隨堂檢測全達(dá)標(biāo)
1.關(guān)于液體的表面張力，下列說法正確的是(　　)
A．表面張力是液體內(nèi)部各部分之間的相互作用力
B．液體表面層分子的分布比內(nèi)部稀疏，分子力表現(xiàn)為引力
C．液體的表面張力隨溫度的升高而增大
D．表面張力的方向與液面垂直
2．2021年12月9日，我國航天員在空間站成功進(jìn)行了太空授課．實(shí)驗(yàn)時(shí)航天員從注射器中擠出一滴水，水滴在空中的形狀是(　　)
3．液晶顯示器是一種采取液晶為材料的顯示器，由于機(jī)身薄，省電，輻射低等優(yōu)點(diǎn)深受用戶的青睞，下列關(guān)于液晶說法正確的是(　　)
A．液晶都是人工合成的，天然的液晶并不存在
B．液晶既有液體的流動(dòng)性，又有光學(xué)的各向同性
C．當(dāng)某些液晶中滲入少量多色性染料后，在不同的電場強(qiáng)度下，對(duì)不同顏色的光的吸收強(qiáng)度不一樣，這樣就能顯示各種顏色
D．液晶的結(jié)構(gòu)與液體的結(jié)構(gòu)相同
4．(多選)液體的浸潤和不浸潤現(xiàn)象取決于液體分子和與之接觸的固體分子之間的相互作用力的大小，相互接觸的區(qū)域稱之為“附著層”．液體的表面與空氣接觸的薄層叫作表面層．關(guān)于液體表面張力和浸潤現(xiàn)象的微觀解釋，下列說法正確的是(　　)
A．液體表面張力產(chǎn)生的原因是液體表面層分子比較稀疏，分子間引力大于斥力
B．液體表面張力產(chǎn)生的原因是液體表面層分子比較稀疏，分子間斥力大于引力
C．圖甲是浸潤現(xiàn)象，浸潤原因是附著層里的分子比液體內(nèi)部更加密集，附著層分子間表現(xiàn)為斥力
D．圖乙是浸潤現(xiàn)象，浸潤原因是附著層里的分子比液體內(nèi)部更加密集，附著層分子間表現(xiàn)為斥力
5．液體
自主落實(shí)·必備知識(shí)全過關(guān)
一、
1．薄層
2．r0　斥力　稀疏　r0　引力
3．繃緊　收縮
二、
1．(1)潤濕　附著　浸潤　不浸潤　(2)分子間相互作用
2．(1)上升　下降　(2)越大
三、
2．(1)流動(dòng)　規(guī)則排列　(2)異
3．溫度
4．有序
走進(jìn)生活
提示：曲別針和一些昆蟲可以停在水面上，這表明液體表面存在張力．
合作探究·能力素養(yǎng)全提升
探究一
情境探究
提示：表面張力讓液體收縮，而球面是同體積物體最小的表面積，所以肥皂泡呈球狀與液體的表面張力有關(guān)．
應(yīng)用體驗(yàn)
[例1]　解析：由于液體表面張力的作用，液體表面有收縮到最小的趨勢，故C正確．
答案：C
針對(duì)訓(xùn)練
1．答案：BCD
探究二
情境探究
提示：既不是液體，也不是晶體．液晶是介于固態(tài)和液態(tài)之間的一種物質(zhì)狀態(tài)．液晶態(tài)既具有液體的流動(dòng)性，又在一定程度上具有晶體分子的規(guī)則排列的性質(zhì)．
應(yīng)用體驗(yàn)
[例2]　解析：單晶體具有規(guī)則的幾何形狀，而多晶體是由許多單晶體雜亂無章地組合而成的，無論是多晶體還是單晶體都有固定的熔點(diǎn)，故A正確，B錯(cuò)誤；液晶像液體一樣具有流動(dòng)性，但不能說它是液態(tài)的晶體，它的光學(xué)性質(zhì)具有各向異性，故C錯(cuò)誤，D正確．
答案：AD
針對(duì)訓(xùn)練
2．解析：液晶具有各向異性，溫度、壓力、電磁作用可以改變液晶的光學(xué)性質(zhì)，A、B錯(cuò)誤；液晶是一種介于固態(tài)和液態(tài)之間的物質(zhì)，與液體有本質(zhì)的區(qū)別，C錯(cuò)誤；在顯示器方面的應(yīng)用是液晶的主要應(yīng)用方向，D正確．
答案：D
探究三
情境探究
1．提示：游禽用嘴把油脂涂到羽毛上，使水不能浸潤羽毛．
2．提示：植物莖內(nèi)的導(dǎo)管就是植物體內(nèi)的極細(xì)的毛細(xì)管，它能把土壤里的水分吸上來．
應(yīng)用體驗(yàn)
[例3]　解析：由所給現(xiàn)象知，該液體對(duì)A固體不浸潤，對(duì)B毛細(xì)管浸潤，A、D錯(cuò)誤，B、C正確．
答案：BC
針對(duì)訓(xùn)練
3．解析：由圖可知A管中液體附著在管壁上，根據(jù)表面張力的作用，所以A管液面高于槽內(nèi)液面，B管中液體不會(huì)附著在管壁上，根據(jù)表面張力的作用，所以B管液面低于槽內(nèi)液面，則該液體對(duì)A管壁是浸潤的，對(duì)B管壁是不浸潤的，A錯(cuò)誤，B正確；浸潤液體在管子里升高的現(xiàn)象和不浸潤液體在管子里降低的現(xiàn)象均叫毛細(xì)現(xiàn)象，C錯(cuò)誤，D正確．
答案：BD
學(xué)以致用·隨堂檢測全達(dá)標(biāo)
1．解析：表面張力是液體表面層分子間的作用力，A錯(cuò)誤；液體表面層分子較液體內(nèi)部稀疏，故分子力表現(xiàn)為引力，B正確；隨著溫度的升高，液體表面層的分子間的距離增大，引力作用減小，所以表面張力減小，C錯(cuò)誤；表面張力的方向沿液面的切線方向，與分界線垂直，D錯(cuò)誤．
答案：B
2．解析：空間站中水滴處于完全失重狀態(tài)，則在水的表面張力作用下，水滴在空中應(yīng)該呈現(xiàn)球形，故選A.
答案：A
3．解析：液晶有人工合成的，也有天然的，例如液晶也存在于生物結(jié)構(gòu)中，故A錯(cuò)誤；液晶既有液體的流動(dòng)性，又有光學(xué)的各向異性，故B錯(cuò)誤；當(dāng)某些液晶中滲入少量多色性染料后，在不同的電場強(qiáng)度下，對(duì)不同顏色的光的吸收強(qiáng)度不一樣，這樣就能顯示各種顏色，故C正確；液晶是介于液態(tài)與固態(tài)之間的一種物質(zhì)狀態(tài)，結(jié)構(gòu)與液體的結(jié)構(gòu)不同，故D錯(cuò)誤．
答案：C
4．解析：液體表面張力產(chǎn)生的原因是液體表面層分子較稀疏，分子間引力大于斥力，合力表現(xiàn)為引力，故A正確，B錯(cuò)誤；附著層里的液體分子比液體內(nèi)部分子稀疏時(shí)，附著層內(nèi)液體分子間距離大于r0，附著層內(nèi)分子間作用力表現(xiàn)為引力，附著層有收縮的趨勢，表現(xiàn)為不浸潤；附著層液體分子比液體內(nèi)部分子密集時(shí)，附著層內(nèi)液體分子間距離小于r0，附著層內(nèi)分子間作用力表現(xiàn)為斥力，附著層有擴(kuò)散趨勢，表現(xiàn)為浸潤，故C正確，D錯(cuò)誤．
答案：AC微專題　氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用
合作探究·能力素養(yǎng)全提升
探究一　理想氣體的圖像問題
核心歸納
一定質(zhì)量的氣體不同圖像的比較
項(xiàng)目 圖像 特點(diǎn)
等溫變化 pV＝CT(其中C為恒量)，即pV之積越大的等溫線溫度越高，線離原點(diǎn)越遠(yuǎn)
p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，溫度越高
等容變化 p＝T，斜率k＝，即斜率越大，體積越小
等壓變化 V＝T，斜率k＝，即斜率越大，壓強(qiáng)越小
應(yīng)用體驗(yàn)
例1 (多選)一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷如圖所示的一系列過程，ab、bc、cd和da，這四段過程在p T圖像上都是直線段，ab和cd的延長線通過坐標(biāo)原點(diǎn)O，bc垂直于ab，由圖可以判斷(　　)
A．a(chǎn)b過程中氣體體積不斷減小
B．bc過程中氣體體積不斷減小
C．cd過程中氣體體積不斷增大
D．da過程中氣體體積不斷增大
[試解]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例2 一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)一系列過程變?yōu)闋顟B(tài)D，其有關(guān)數(shù)據(jù)如圖甲所示，狀態(tài)D的壓強(qiáng)是2×104 Pa.
(1)求狀態(tài)A的氣體壓強(qiáng)．
(2)請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出該狀態(tài)變化過程的p T圖像，并分別標(biāo)出A、B、C、D各個(gè)狀態(tài)，不要求寫出計(jì)算過程．
　
針對(duì)訓(xùn)練
1.一定質(zhì)量的理想氣體的p t圖像如圖所示，氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程中，體積(　　)
A．一定不變
B．一定減小
C．一定增大
D．不能判斷怎樣變化
2．一定質(zhì)量的理想氣體，經(jīng)過一系列如圖所示的過程，下列說法中正確的是(　　)
A．a(chǎn)→b過程中，氣體體積減小，壓強(qiáng)減小
B．b→c過程中，氣體壓強(qiáng)不變，體積增大
C．c→a過程中，氣體內(nèi)能增加，體積不變
D．c→a過程中，氣體壓強(qiáng)增大，體積減小
探究二　關(guān)聯(lián)氣體問題的處理
核心歸納
應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程解決兩部分氣體的關(guān)聯(lián)問題時(shí)要注意：
(1)要把兩部分氣體分開對(duì)待，分別對(duì)每一部分氣體分析初、末狀態(tài)的p、V、T情況，分別列出相應(yīng)的方程(應(yīng)用相應(yīng)的定律、規(guī)律)，切不可將兩部分氣體視為同一氣體的兩種狀態(tài)．
(2)要找出兩部分氣體之間的聯(lián)系，如平衡時(shí)壓強(qiáng)相等、總體積不變等．
(3)在涉及氣體的內(nèi)能、分子勢能的問題中要特別注意該氣體是否為理想氣體；在僅涉及氣體的狀態(tài)參量關(guān)系時(shí)往往將實(shí)際氣體當(dāng)成理想氣體處理，但這時(shí)要關(guān)注的是氣體是否滿足一定質(zhì)量這一條件．
應(yīng)用體驗(yàn)
例3[2022·河北邢臺(tái)高二下月考]粗細(xì)均勻的U形管中裝有水銀，左管上端有一活塞P，右管上端有一閥門S，開始時(shí)活塞位置與閥門等高，如圖所示，閥門打開時(shí)，管內(nèi)兩邊水銀柱等高，兩管空氣柱長均為l＝20 cm，此時(shí)兩邊空氣柱溫度均為27 ℃，外界大氣壓為p0＝75 cmHg，若將閥門S關(guān)閉以后，把左邊活塞P慢慢下壓，直至右邊水銀上升5 cm，在活塞下壓過程中，使右管空氣柱的溫度始終保持在27 ℃，并使左管內(nèi)空氣柱的溫度上升到57 ℃，求此時(shí)左管內(nèi)空氣柱的長度．
例4[2022·河南鶴壁高中高二下段考]如圖所示，用一個(gè)絕熱活塞將絕熱容器平均分成A、B兩部分，用控制閥K固定活塞，開始時(shí)A、B兩部分氣體的溫度都是27 ℃，壓強(qiáng)都是1.0×105 Pa，保持A體積不變，給電熱絲通電，使氣體A的溫度升高到123 ℃，求：
(1)氣體A的壓強(qiáng)是多少；
(2)保持氣體A的溫度不變，拔出控制閥K，活塞將向右移動(dòng)壓縮氣體B，平衡后氣體B的體積被壓縮了，氣體B的溫度是多少．
針對(duì)訓(xùn)練
3．如圖所示，導(dǎo)熱汽缸A中密封有一定質(zhì)量的氣體，開始時(shí)，閉合閥門K1，打開K2，使B與大氣相連，連接A、B汽缸的細(xì)導(dǎo)管中左管水銀面比右管高H，現(xiàn)用抽氣機(jī)將汽缸B中抽成真空后，細(xì)導(dǎo)管中右管水銀面比左管高H，接下來關(guān)閉閥門K2，打開閥門K1，使A中氣體緩慢流入B中，左右兩管水銀面相平后關(guān)閉閥門K1，保持汽缸B中溫度t1＝27 ℃不變，當(dāng)A中氣體溫度由t1緩慢升高到t2＝127 ℃時(shí)，右管水銀面比左管高H，已知外界大氣壓p0＝75 cmHg，忽略導(dǎo)管中氣體體積，T＝273 K＋t.求：
(1)開始時(shí)，A中封閉氣體的壓強(qiáng)；
(2)A、B兩汽缸的體積比．
探究三　液柱(或活塞)移動(dòng)問題
核心歸納
1.假設(shè)法
(1)先假設(shè)液柱(或活塞)不發(fā)生移動(dòng)，兩部分氣體均做等容變化．
(2)對(duì)兩部分氣體分別應(yīng)用查理定律的分比形式Δp＝，求出每部分氣體壓強(qiáng)的變化量Δp，并加以比較．
(3)如果液柱(或活塞)兩端的橫截面積相等，若Δp均大于零，意味著兩部分氣體壓強(qiáng)均增大，則液柱向Δp值較小的一方移動(dòng)；若Δp均小于零，意味著兩部分氣體壓強(qiáng)均減小，則液柱向|Δp|值較大的一方移動(dòng)；若Δp相等，則液柱不移動(dòng)．
(4)如果液柱(或活塞)兩端的橫截面積不相等，則應(yīng)考慮液柱兩端的受力變化(ΔpS)，若Δp均大于零，則液柱向ΔpS值較小的一方移動(dòng)；若Δp均小于零，則液柱向|ΔpS|值較大的一方移動(dòng)；若ΔpS相等，則液柱不移動(dòng)．
2．極限法
所謂極限法就是將問題推向極端．如在討論壓強(qiáng)大小變化時(shí)，將變化較大的壓強(qiáng)推向無窮大，而將變化較小的壓強(qiáng)推向零．這樣可使復(fù)雜的問題變得簡單明了．如圖所示，兩端封閉、粗細(xì)均勻、豎直放置的玻璃管內(nèi)有一長為h的水銀柱，水銀柱將管內(nèi)氣體分為兩部分．已知l2＝2l1.若使兩部分氣體同時(shí)升高相同的溫度，管內(nèi)水銀柱將如何運(yùn)動(dòng)？(設(shè)原來溫度相同)
根據(jù)極限法，由于管上段空氣柱壓強(qiáng)p2較下段空氣柱壓強(qiáng)p1小，設(shè)想p2趨于零，即上部近似認(rèn)為是真空，于是立即得到，溫度T升高，水銀柱向上移動(dòng)．
應(yīng)用體驗(yàn)
例5 如圖所示，兩根粗細(xì)相同、兩端開口的直玻璃管A和B，豎直插入同一水銀槽中，各用一段水銀柱封閉著一定質(zhì)量同溫度的空氣，空氣柱長度H1>H2，水銀柱長度h1>h2.今使封閉氣柱降低相同的溫度(大氣壓保持不變)，則兩管中氣柱上方水銀柱的移動(dòng)情況是(　　)
A．均向下移動(dòng)，A管移動(dòng)較多
B．均向上移動(dòng)，A管移動(dòng)較多
C．A管向上移動(dòng)，B管向下移動(dòng)
D．均向下移動(dòng)，B管移動(dòng)較多
[試解]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
針對(duì)訓(xùn)練
4.[2022·湖北四地七校高二聯(lián)考](多選)如圖，一內(nèi)壁光滑、豎直放置的密閉汽缸內(nèi)，一個(gè)質(zhì)量為m的活塞將汽缸內(nèi)氣體分為上、下兩部分，即氣體A和B，原來活塞恰好靜止，兩部分氣體的溫度相同，現(xiàn)在將兩部分氣體同時(shí)緩慢升高相同溫度，則(　　)
A．活塞將靜止不動(dòng)
B．活塞將向上移動(dòng)
C．A氣體的壓強(qiáng)改變量比B氣體的壓強(qiáng)改變量大
D．A氣體的壓強(qiáng)改變量與B氣體的壓強(qiáng)改變量相同
學(xué)以致用·隨堂檢測全達(dá)標(biāo)
1.如圖所示是一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的體積與熱力學(xué)溫度關(guān)系的V T圖像．則圖中關(guān)于此過程的壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度關(guān)系的p T圖像正確的是(　　)
2.如圖所示，D→A→B→C表示一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的一個(gè)過程，則下列說法正確的是(　　)
A．D→A是一個(gè)等溫過程
B．A→B是一個(gè)等溫過程
C．A與B的狀態(tài)參量相同
D．B→C體積減小，壓強(qiáng)減小，溫度不變
3.如圖所示，兩端封閉且內(nèi)徑均勻的直玻璃管水平放置，左、右兩端空氣柱的體積關(guān)系為V左A．不動(dòng)　　　B．向左移動(dòng)
C．向右移動(dòng) D．無法確定是否移動(dòng)
4.如圖所示，豎直放置、開口向上的汽缸A與水平放置的汽缸B均導(dǎo)熱良好，底部連通，在汽缸A內(nèi)，兩汽缸的連接處有固定卡口，兩厚度及質(zhì)量均不計(jì)的導(dǎo)熱活塞各密封一定質(zhì)量的理想氣體，A底部設(shè)有加熱絲，能同步加熱A、B中的氣體，使兩部分氣體的溫度始終保持相同．初始時(shí)，A、B中氣體的壓強(qiáng)均與外界大氣壓p0相等，活塞離底部的距離分別為4L、L，兩汽缸的橫截面積均為S，外界溫度保持t＝27 ℃不變，整個(gè)裝置不漏氣且不計(jì)一切摩擦，重力加速度為g.
(1)若只在A中活塞上放置重物，使B中活塞移動(dòng)到中間位置，求所放重物的質(zhì)量m；
(2)保持(1)問中所放重物的質(zhì)量不變，通過加熱絲加熱氣體，使兩部分氣體的溫度均升高到t′＝227 ℃，求A中活塞離底部的距離LA.
微專題　氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用
合作探究·能力素養(yǎng)全提升
探究一
應(yīng)用體驗(yàn)
[例1]　解析：由理想氣體狀態(tài)方程＝C可得p＝·T，四段過程在p T圖像上都是直線段，ab和cd的延長線通過坐標(biāo)原點(diǎn)O，說明ab過程和cd過程是等容變化，故A、C錯(cuò)誤；由題圖可知，bc過程中，直線段上的點(diǎn)與原點(diǎn)連線的直線斜率越來越大，則氣體體積不斷減小，故B正確；由題圖可知，da過程中是等溫變化，溫度不變，壓強(qiáng)減小，氣體體積不斷增大，故D正確．
答案：BD
[例2]　解析：(1)根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有＝，
則pA＝＝ Pa＝4×104 Pa.
(2)A→B等容變化、B→C等溫變化、C→D等容變化，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可求得各狀態(tài)的參量．p T圖像及A、B、C、D各個(gè)狀態(tài)如圖所示．
答案：(1)4×104 Pa　(2)見解析
針對(duì)訓(xùn)練
1．解析：題目中給出的圖線是p t(攝氏溫度)圖，而不是p T圖，若p t圖中的圖線的延長線通過(－273 ℃，0)，p T圖像中的圖線的延長線過原點(diǎn)，則該圖線為等容線，如圖甲、乙所示，因題中無法確定p t圖像中圖線的延長線是否過(－273 ℃，0)，所以無法判斷A到B變化過程中氣體體積如何變化，故D正確．
答案：D
2．解析：由題圖可知，a→b過程中，氣體的溫度保持不變，壓強(qiáng)減小，根據(jù)玻意耳定律可得paVa＝pbVb，因?yàn)閜a>pb，所以VaTc，根據(jù)蓋 呂薩克定律可得＝，則Vb>Vc，即體積減小，B錯(cuò)誤；根據(jù)＝C，可得＝，可知c→a過程中，氣體的體積不變，即發(fā)生等容變化，因?yàn)橐欢ㄙ|(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，且溫度越高，氣體的內(nèi)能越大，所以c→a過程中氣體的內(nèi)能增加，C正確，D錯(cuò)誤．
答案：C
探究二
應(yīng)用體驗(yàn)
[例3]　解析：設(shè)U形管橫截面積為S.右管：初狀態(tài)p1＝75 cmHg，V1＝20 cm×S，末狀態(tài)V2＝15 cm×S，溫度不變，由玻意耳定律p1V1＝p2V2，得p2＝100 cmHg.左管：初狀態(tài)p3＝75 cmHg，V3＝20 cm×S，T3＝(273＋27) K＝300 K，末狀態(tài)p4＝p2＋10 cmHg＝110 cmHg, T4＝(273 ＋57)K＝330 K，設(shè)末狀態(tài)時(shí)左管中空氣柱體積為V4，由理想氣體狀態(tài)方程可知＝，解得V4＝15 cm×S，所以此時(shí)空氣柱長度l′＝＝15 cm.
答案：15 cm
[例4]　解析：(1)對(duì)A部分氣體，在加熱的過程中發(fā)生等容變化，根據(jù)查理定律可知＝，解得p1＝1.32×105 Pa.(2)拔出控制閥K，活塞將向右移動(dòng)壓縮氣體B，設(shè)A、B兩部分原體積為V，平衡后，氣體A發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律得p1V＝p2(V＋0.1V)，氣體B壓縮后，再次達(dá)到平衡，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得＝，代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得T2＝324 K，即t2＝T2－273 ℃＝51 ℃.
答案：(1)1.32×105 Pa　(2)51 ℃
針對(duì)訓(xùn)練
3．解析：(1)設(shè)開始時(shí)，A中氣體的壓強(qiáng)為pA，有
pA＋ρgH＝p0
B中抽成真空后，有pA＝ρgH
解得：pA＝37.5 cmHg.
(2)閥門K2關(guān)閉、K1打開后，A中的氣體進(jìn)入B中，由玻意耳定律可知
pAVA＝p′A(VA＋ VB)
關(guān)閉K1，升高A中的氣體溫度時(shí)，B中氣體壓強(qiáng)不變，A中氣體溫度為t2＝127 ℃時(shí)，氣體壓強(qiáng)為
p″A＝p′A＋Hρg
由查理定律可知
＝
聯(lián)立解得：＝.
答案：(1)37.5 cmHg　(2)
探究三
應(yīng)用體驗(yàn)
[例5]　解析：因?yàn)樵跍囟冉档瓦^程中被封閉氣柱的壓強(qiáng)恒等于大氣壓強(qiáng)與水銀柱因自身重力而產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和，所以封閉氣柱均做等壓變化．并由此推知，被封閉氣柱下端的水銀面高度不變．根據(jù)蓋 呂薩克定律的分比形式ΔV＝，因?yàn)锳、B管中的封閉氣柱初溫T相同，溫度降低量ΔT相同，且ΔT<0，所以ΔV<0，即A、B管中的封閉氣柱的體積都減小；又因?yàn)镠1>H2，A管中封閉氣柱的體積較大，所以|ΔV1|>|ΔV2|，A管中氣柱長度減小得較多，故A、B兩管中封閉氣柱上方的水銀柱均向下移動(dòng)，且A管中的水銀柱下移得較多．A正確．
答案：A
針對(duì)訓(xùn)練
4．解析：假設(shè)活塞靜止不動(dòng)，則兩部分氣體都發(fā)生等容變化，根據(jù)＝可得Δp＝ΔT，因?yàn)閮刹糠謿怏w的初態(tài)溫度相同，緩慢升高的溫度也相同，但下面氣體的初態(tài)壓強(qiáng)大，所以下面氣體增加的壓強(qiáng)大，故活塞將向上移動(dòng)，A錯(cuò)誤，B正確；初態(tài)時(shí)有pA＋＝pB，最終穩(wěn)定后有p′A＋＝p′B，所以p′A－pA＝p′B－pB，即A氣體的壓強(qiáng)改變量與B氣體的壓強(qiáng)改變量相同，C錯(cuò)誤，D正確．
答案：BD
學(xué)以致用·隨堂檢測全達(dá)標(biāo)
1．解析：由V T圖像可知，從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程中，氣體體積不變，溫度升高，壓強(qiáng)變大，從狀態(tài)B到狀態(tài)C的過程中，溫度不變，體積減小，壓強(qiáng)變大．在p T圖像中，過原點(diǎn)的直線為等容線，結(jié)合給定的四個(gè)p T圖像可知，D符合題意．
答案：D
2．解析：D→A是一個(gè)等溫過程，A對(duì)；A，B兩狀態(tài)溫度不同，A→B的過程中不變，則體積V不變，此過程中氣體的壓強(qiáng)、溫度會(huì)發(fā)生變化，B，C錯(cuò)；B→C是一個(gè)等溫過程，V增大，p減小，D錯(cuò)．
答案：A
3．解析：設(shè)降溫后水銀柱不動(dòng)，則兩段空氣柱均發(fā)生等容變化，初始狀態(tài)左、右兩端壓強(qiáng)相等，即p左＝p右＝p，對(duì)左端空氣柱有＝，則Δp左＝p左＝p，同理，對(duì)右端空氣柱有Δp右＝p，所以右端壓強(qiáng)降低得比左端的多，故水銀柱向右移動(dòng)，C正確．
答案：C
4．解析：(1)對(duì)B中氣體，根據(jù)玻意耳定律有p0LS＝pBS，解得B中活塞處于中間位置時(shí)，B中的壓強(qiáng)pB＝2p0，由平衡條件可知，此時(shí)A中氣體壓強(qiáng)pA＝pB＝2p0，對(duì)A中活塞，由平衡條件知p0S＋mg＝2p0S，解得所放重物的質(zhì)量m＝.
(2)對(duì)B中氣體，當(dāng)溫度由t＝27 ℃升高到t′＝227 ℃時(shí)，由理想氣體狀態(tài)方程得＝，解得此時(shí)B中氣體的長度LB＝.
對(duì)A中氣體，由理想氣體狀態(tài)方程可知＝，解得A中氣體的最終長度LA＝L，即A中活塞離底部的距離為L.
答案：(1)　(2)L

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