人教版(新教材)高中物理選擇性必修3第二章氣體、固體和液體章末核心素養(yǎng)提升

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊PAGEPAGE1章末核心素養(yǎng)提升eq\a\vs4\al(氣,體,、,固,體,和,液,體)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(平衡態(tài)與狀態(tài)參量\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(溫度（T）：溫度是分子平均動能的標志,體積（V）,壓強（p）：由大量氣體分子對容器壁的頻繁碰撞產(chǎn)生)),溫度和溫標\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(熱平衡的特點：一切達到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度,熱力學溫度與攝氏溫度的關系：T＝t＋273.15K)),氣體\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(氣體實驗定律\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(玻意耳定律（等溫變化）\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(成立條件：m、T一定,表達式：pV＝C,等溫線：p－V圖像（雙曲線）、p－\f(1,V)圖像（過原點的傾斜直線）)),蓋－呂薩克定律（等壓變化）\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(成立條件：m、p一定,表達式：\f(V,T)＝C,等壓線：V－T圖像（過原點的傾斜直線）)),查理定律（等容變化）\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(成立條件：m、V一定,表達式：\f(p,T)＝C,等容線：p－T圖像（過原點的傾斜直線）)))),理想氣體的狀態(tài)方程\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(理想氣體：嚴格遵從氣體實驗定律的氣體,理想氣體的特點：分子間無相互作用力，無分子勢能,理想氣體狀態(tài)方程的成立條件：m一定,方程：\f(pV,T)＝C或\f(p1V1,T1)＝\f(p2V2,T2))),)),固體\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(晶體\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(單晶體\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(有規(guī)則的幾何外形,有確定的熔點,物理性質各向異性)),多晶體\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(無規(guī)則的幾何外形,有確定的熔點,物理性質各向同性)))),晶體的微觀結構：內(nèi)部微粒按照各自的規(guī)則排列，具有空間上的周期性,非晶體\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(無規(guī)則的幾何外形,無確定的熔點,物理性質各向同性)))),液體\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(液體的表面張力\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(表面張力的形成,表面張力的作用)),浸潤與不浸潤現(xiàn)象\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(浸潤：液體會潤濕某種固體并附著在固體表面上的現(xiàn)象,不浸潤：液體不會潤濕某種固體，也就不會附著在固體表面上的現(xiàn)象,浸潤與不浸潤現(xiàn)象的微觀解釋)),毛細現(xiàn)象\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(毛細現(xiàn)象的產(chǎn)生原因,毛細現(xiàn)象的應用與防止)))),液晶\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(定義：像液體一樣具有流動性，而其光學性質與某些晶體相似，具有各向異性的化合物,液晶的微觀特點,液晶的性質及應用))))

一、用“假設法”分析液柱移動1.假設推理法：根據(jù)題設條件，假設發(fā)生某種特殊的物理現(xiàn)象或物理過程，運用相應的物理規(guī)律及相關知識進行嚴謹?shù)赝评?，得出〖答案〗。巧用假設推理法可以化繁為簡，化難為易，簡捷解題。2.溫度不變情況下的液柱移動問題這類問題的特點是在保持溫度不變的情況下改變其他題設條件，從而引起封閉氣體的液柱的移動，或液面的升降，或氣體體積的增減。解決這類問題通常假設液柱不移動，或液面不升降，或氣體體積不變，然后從此假設出發(fā)，運用玻意耳定律等有關知識進行推理，求得〖答案〗。3.溫度變化情況下液柱移動問題此類問題的特點是氣體的狀態(tài)參量p、V、T都發(fā)生了變化，直接判斷液柱或活塞的移動方向比較困難，通常先進行氣體狀態(tài)的假設，然后應用查理定律可以簡單地求解。其一般思路為：(1)先假設液柱或活塞不發(fā)生移動，兩部分氣體均做等容變化。(2)對兩部分氣體分別應用查理定律，求出每部分氣體壓強的變化量Δp＝eq\f(ΔT,T)p，并加以比較。①如果液柱或活塞兩端的橫截面積相等，則若Δp均大于零，意味著兩部分氣體的壓強均增大，則液柱或活塞向Δp值較小的一方移動；若Δp均小于零，意味著兩部分氣體的壓強均減小，則液柱或活塞向壓強減小量較大的一方(即|Δp|較大的一方)移動；若Δp相等，則液柱或活塞不移動。②如果液柱或活塞兩端的橫截面積不相等，則應考慮液柱或活塞兩端的受力變化(Δp·S)，若Δp均大于零，則液柱或活塞向Δp·S較小的一方移動；若Δp均小于零，則液柱或活塞向|Δp·S|較大的一方移動；若Δp·S相等，則液柱或活塞不移動。〖例1〗如圖所示，在兩端封閉的玻璃管中間用水銀柱將其分成體積相等的左右兩部分，并充入溫度相同的氣體，若把氣體緩緩升高相同的溫度(保持管水平不動)，然后保持恒溫，則：(1)水銀柱如何移動？(2)若氣體B初始溫度高，把氣體緩緩升高相同的溫度，然后保持恒溫，則水銀柱又如何移動？〖答案〗(1)水銀柱不動(2)水銀柱向B移動〖解析〗(1)假設水銀柱不動，兩部分氣體均做等容變化，設開始時氣體溫度為T0，壓強為pA和pB，升高溫度ΔT，升溫后為T1和T2，壓強為pA′和pB′，壓強變化量為ΔpA和ΔpB，分別對兩部分氣體應用查理定律對于A：eq\f(pA,T0)＝eq\f(PA′,T1)＝eq\f(ΔpA,ΔT)ΔpA＝eq\f(pAΔT,T0)對于B：eq\f(pB,T0)＝eq\f(pB′,T2)＝eq\f(ΔpB,ΔT)ΔpB＝eq\f(pBΔT,T0)pA＝pB，故有ΔpA＝ΔpB，故水銀柱不動。(2)假設體積不變ΔpA＝eq\f(pAΔT,TA)ΔpB＝eq\f(pBΔT,TB)由于TA＜TB則ΔpA＞ΔpB，故水銀柱向B移動?！坚槍τ柧?〗如圖所示，開口向下并插入水銀槽中的粗細均勻的玻璃管內(nèi)封閉著長為H的空氣柱，管內(nèi)水銀柱高于水銀槽h，若將玻璃管豎直向上緩慢地提起(管下端未離開槽內(nèi)水銀面)，則H和h的變化情況為()A.H和h都增大 B.H和h都減小C.H減小，h增大 D.H增大，h減小〖答案〗A〖解析〗方法一假設管內(nèi)水銀柱高度不變，由于向上提起玻璃管，封閉空氣柱變長，根據(jù)玻意耳定律，氣體體積增大，空氣柱壓強變小，根據(jù)p＝p0－ρgh得h增大。所以H和h都增大。方法二假設管內(nèi)封閉空氣柱長度不變，由于向上提起玻璃管，h增大，根據(jù)p＝p0－ρgh得封閉氣體的壓強減小，根據(jù)玻意耳定律，壓強減小，體積增大，所以H和h都增大。二、力、熱綜合問題的分析1.一般思路(1)確定研究對象一般地說，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——汽缸、活塞、液柱或玻璃管等封閉氣體的裝置。(2)明確物理過程明確題目所述的物理過程。對熱學對象確定初、末狀態(tài)及狀態(tài)變化過程，選擇氣體實驗定律列出方程；對力學研究對象要正確地進行受力分析，根據(jù)力學規(guī)律列出方程。2.常見類型(1)力熱系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，需綜合應用氣體實驗定律和物體的平衡條件解題。(2)力熱系統(tǒng)處于力學非平衡狀態(tài)，需要綜合應用氣體實驗定律和牛頓運動定律解題。(3)封閉氣體的容器(如汽缸、活塞、液柱、玻璃管等)與氣體發(fā)生相互作用的過程中，如果滿足守恒定律的適用條件，可根據(jù)相應的守恒定律解題。(4)兩個或多個力熱系統(tǒng)相關聯(lián)，解答時應分別研究各部分氣體，找出它們各自遵循的規(guī)律，并寫出相應的方程，還要寫出各部分氣體之間壓強或體積的關系式，最后聯(lián)立求解?！祭?〗如圖所示，一個上下都與大氣相通的直圓筒，筒內(nèi)橫截面積S＝0.01m2，中間用兩個活塞A與B封住一定量的氣體。A、B都可以無摩擦地滑動，A的質量不計，B的質量為M，并與一勁度系數(shù)k＝5×103N/m的彈簧相連，已知大氣壓強p0＝1×105Pa，平衡時兩活塞間距離為L0＝0.6m。現(xiàn)用力壓A，使之緩慢向下移動一定距離后保持平衡，此時用于壓A的力F＝500N，求活塞A向下移動的距離(B活塞未移到小孔位置)。〖答案〗0.3m〖解析〗先以圓筒內(nèi)封閉氣體為研究對象，初態(tài)：p1＝p0，V1＝L0S末態(tài)：p2＝？，V2＝LS對活塞A，受力情況如圖所示，有：F＋p0S＝p2S所以p2＝p0＋eq\f(F,S)由玻意耳定律得p0·L0S＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(p0＋\f(F,S)))·LS解得L＝0.4m以A、B及封閉氣體系統(tǒng)整體為研究對象，則施加力F后B下移的距離Δx＝eq\f(F,k)＝0.1m故活塞A下移的距離ΔL＝(L0－L)＋Δx＝0.3m?！坚槍τ柧?〗一端封閉開口向上的玻璃管，在封閉端有l(wèi)＝10cm的水銀柱封閉著空氣柱，當其靜止在30°斜面上時，空氣柱長l0＝20cm，如圖所示。當此管從傾角為30°的光滑斜面上滑下時，空氣柱變?yōu)槎嚅L？已知大氣壓強p0＝75cmHg，玻璃管足夠長，水銀柱流不出玻璃管(過程中氣體溫度不變)?！即鸢浮絜q\f(64,3)cm〖解析〗當玻璃管靜止在斜面上時，以水銀柱為研究對象，設水銀密