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第二章 气体、液体和固体
第三节 气体实验定律的微观解释
粤教版（2019）高中物理选择性必修第三册
一、气体压强的微观解释
从微观分子的运动及统计规律来看，气体的压强是大量气体分子频繁碰撞器壁的结果。我们都有这样的经验：当稀疏的雨点打在伞上时，我们感到伞上各处受力是不均匀的，而且是断续的；但当密集的雨点打到伞上时，就会感到雨伞受到一个均匀的、持续的压力(如图所示)。气体压强产生的原因与此相似，单个分子对器壁的冲力是短暂的，分子运动的速率各不相同，对器壁的冲击力也各不相同，但大量分子频繁地碰撞器壁，就会对器壁产生持续的、均匀的压力。所以，从分子动理论的观点来看，气体压强是大量气体分子对器壁作用的宏观效果，大小等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力。
二、气体实验定律的微观解释
由分子动理论和气体分子运动的统计规律可以知道，就大量分子而言，气体质量一定时，如果温度不变，体积越小，单位体积内气体分子数目越多，撞击器壁的分子数目越多，撞击的平均作用力越大，压强越大；如果体积不变，温度越高，气体分子热运动的平均速率越大，撞击的平均作用力越大，压强越大。据此我们能很好地解释气体实验定律。
一定质量的气体，温度保持不变时，气体分子热运动的平均速率一定，若气体体积减小，分子的密集程度增大，气体压强增大。反之，若气体体积增大，分子的密集程度减小小，气体压强减小。这就是玻意耳定律的微观解释。
一定质量的气体，体积保持不变时，气体分子的密集程度保持不变，若气体温度升高，分子的热运动的平均速率增大，气体压强增大。反之，若气体温度降低，分子热运动的平均速率减小，气体压强减小，这就是查理定律的微观解释。
三、理想气体
【讨论·交流】
有人做过这样一个实验：在1个标准大气压下，取空气、氢气、一氧化碳和二氧化碳各1dm3，分别将它们等温压缩至其压强均为2个标准大气压，测其体积，计算pV的乘积，结果如表所示。
气体 空气 氢气 一氧化碳 二氧化碳
pV 0.999 77 1.000 28 0.999 74 0.997 20
观察表中数据，实际气体压缩过程是否严格遵循气体实验定律？
【理论·总结】
在对气体实验定律的进一步精确实验研究中可以发现，任何实际气体都只是在压强不太大、温度不太低的情况下近似地遵循相关的定律。当压强较大、温度很低时，气体实验定律就不适用了。压强越大，单位体积内分子数目越多，这种偏离就越显著。事实上，任何气体在高压、低温下都会发生液化甚至成为固体。正因为如此，在p-T图线或V-T图线中，等容线和等压线在温度很低的一段是用虚线表示的。
虽然实际气体不严格遵循气体实验定律，但为了研究方便，我们可以设想有一种严格遵循气体实验定律的气体，这样的气体被称为理想气体。根据气体实验定律，可以推导出一定质量的某种理想气体，其压强、体积和热力学温度三个参量满足以下关系：
式中c是与p、V、T无关的常量，表明压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。这就是一定质量的理想气体状态方程。
理想气体实际上是不存在的，它是对实际气体的一种理想化的简化模型。在通常的条件下，氢气、氧气、空气等气体都能很好地遵循气体实验定律，因此常把它们当作理想气体处理。
为何实际气体不严格遵循气体实验定律呢？人们通过理论分析确认，如果忽略分子的大小，将分子看作质点，同时忽略分子间的相互作用（除相互碰撞外），则气体将会严格遵循气体实验定律。因此，理想气体的理想化微观模型是分子有质量而没有体积，分子间除相互碰撞外，没有相互作用力。而实际气体，只有在常温常压下，分子间间距较大，分子的大小及相互作用力可以忽略时，才基本遵循气体实验定律。当气体压强很大、温度很低时，单位体积内分子数很多，分子非常密集，分子的大小及分子间相互作用力不可忽略时，气体实验定律也就不适用了。
【总结】
1.理想气体
(1)定义：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体叫理想气体。
(2)特点①理想气体是一种理想化模型，是对实际气体的科学抽象。
②在压强不太大（不超过大气压的几倍），温度不太低（不低于零下几十摄氏度）时，可以把实际气体近似地视为理想气体。
【总结】
2.理想气体的状态方程一定质量的某种理想气体,由初状态（p1、V1、T1）变化到末状态 (p2、V2、T2)时，各量满足，其中C为常数，C与压强 p、体积V、温度T无关，与气体的质量、种类有关。
1.某同学记录2021年11月19日教室内温度如下：
教室内气压可认为不变，则当天16:00与10:00相比，下列说法正确的是（　　）
A．教室内空气密度增加
B．教室内空气分子平均动能增加
C．墙壁单位面积受到气体压力增大
D．单位时间碰撞墙壁单位面积的气体分子数增加
B
课堂练习
时刻 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00
温度 7℃ 11℃ 12℃ 17℃ 16℃
2.用打气筒给篮球打气，设每推一次活塞都将一个大气压的一整筒空气压入篮球。不考虑打气过程中的温度变化，忽略篮球容积的变化，则后一次与前一次推活塞过程比较（ ）
A．篮球内气体压强的增加量相等
B．篮球内气体压强的增加量大
C．篮球内气体压强的增加量小
D．压入的气体分子数少
A
3.一定质量的理想气体状态变化的过程如图所示，则（　　）
A．从状态c到状态a，压强先减小后增大
B．整个过程中，气体在状态b时压强最大
C．状态d时单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数比b状态多
D．在气体分子的各速率区间的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化曲线的图像中，状态c时的图像的峰值比状态a时的图像峰值大
A
4.对于热学现象的相关认识，下列说法正确的是（　　）
A．在较暗的房间里，看到透过窗户的“阳光柱”里粉尘的运动是布朗运动
B．气体分子速率呈现出“中间少、两头多”的分布规律
C．悬浮在液体中的微粒越大，布朗运动就越明显
D．在分子力表现为斥力时，随分子间距离的减小，分子势能增大
D
5.在一定温度下，当气体的体积增大时，气体的压强减小，这是 （　　）
A．气体分子的密度变小，单位体积内分子的质量变小
B．气体分子密度变大，分子对器壁的吸引力变小
C．每个气体分子对器壁的平均撞击力变小
D．单位体积内的分子数减小，单位时间内对器壁碰撞的次数减小
D
6.压强的微观原因是气体分子对容器壁的作用，关于气体的压强，下列说法正确的是（　　）
A．气体压强的大小只与分子平均动能有关
B．单位体积内的分子数越多，分子平均速率越大，压强就越大
C．一定质量的气体，体积越小，温度越高，压强就越小
D．气体膨胀对外做功且温度降低，气体的压强可能不变
B
7.用镊子夹住棉球，点燃后在空玻璃杯内转一圈，取出后将杯盖盖好，过一会冷却后杯盖不容易被打开。从盖住杯盖到冷却后的过程中（　）
A．杯内气体的压强变大
B．杯内单位体积的分子数减少
C．杯内气体分子运动的平均速率不变
D．杯壁单位面积受到的气体分子撞击力减小
D
8.一定质量理想气体的压强p随摄氏温度t的变化规律如图所示，则气体从状态A变化到B的过程中（　　）
A．分子平均动能减小
B．气体体积保持不变
C．外界对气体做功
D．气体对器壁单位面积的平均作用力不变
C
9.分子动理论较好地解释了物质的宏观热力学性质。据此可判断下列说法中正确的是 （ ）
A．布朗运动反映了固体分子的无规则运动
B．理想气体分子势能随着分子间距离的增大，可能减小也可能增大
C．在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素
D．单位时间内，气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数减少，气体的压强一定减小
C
10.一定质量的理想气体从状态A开始，经历状态B、C、D回到状态A的p-T图象如图所示，其中BA的延长线经过原点O，BC、AD与横轴平行，CD与纵轴平行，下列说法正确的是（ ）
A．A到B过程中，气体的体积变大
B．B到C过程中，气体分子单位时间内撞击单位面积器壁的次数减少
C．C到D过程中，气体分子热运动变得更加剧烈
D．D到A过程中，气体内能减小、体积增大
B
课堂小结
1.气体压强的微观解释；
2.气体实验定律的微观解释；
3.理想气体。
课堂训练
1. (多选)对于气体分子的运动，下列说法正确的是（　　）
A．一定温度下某种气体的分子的碰撞虽然十分频繁，但同一时刻，每个分子的速率都相等
B．一定温度下某种气体的分子速率一般不相等，但速率很大和速率很小的分子数目相对较少
C．一定温度下某种气体的分子做杂乱无章的运动可能会出现某一时刻所有分子都朝同一方向运动的情况
D．一定温度下某种气体，当温度升高时，其中某10个分子的平均动能可能减小
BD
课堂训练
2. (多选)以下说法正确的是（ ）
A．一定质量的气体，在吸收热量的同时体积增大，内能有可能不变
B．内能相等的两个物体相互接触，也可能发生热传递
C．仅知道阿伏加德罗常数和氮气的摩尔体积，能算出氮气分子的体积
D．当分子间的作用力表现为斥力时，分子间的距离越小，分子势能越大
E．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零
ABD
课堂训练
3. (多选)下列说法中正确的有（ ）
A．在完全失重的情况下，密封容器内的气体对器壁的顶部仍有作用力
B．达到热平衡的两个系统，内能相同
C．甲、乙两物体接触时有热量从甲传到乙，这说明甲的内能大于乙的内能．
D．当我们把一个物体举高时，组成物体的每个分子的重力都做了负功，但分子势能不变
AD
课堂训练
4. (多选)两相同容器a、b中装有可视为理想气体的氦气，已知a中氦气的温度高于b中氦气的温度，a中氦气压强低于b中氦气的压强，由此可知（　　）
A．a中氦气分子的平均动能大于b中氦气分子的平均动能
B．a中每个氦分子的动能一定都大于b中每个氦分子的动能
C．a中氦气分子间的距离较大
D．a中氦气的内能一定大于b中氦气的内能
AC
课堂训练
5. (多选)如图所示，绝热的气缸与绝热的活塞A、B密封一定质量的理想气体后水平放置在光滑地面上，不计活塞与气缸壁的摩擦，现用电热丝给气缸内的气体加热，在加热过程中，下列说法正确的是（　　）
A．气缸仍保持静止
B．活塞A、B均向左移动
C．密封气体的内能一定增加
D．气缸中单位时间内作用在活塞A和活塞B上的分子个数相同
AC
课堂训练
6. (多选)氧气分子在不同温度下的速率分布规律如图所示,横坐标表示速率,纵坐标表示某一速率内的分子数占总分子数的百分比,由图可知（　　）
A．两种温度下相比较,在①状态下,氧气分子中速率大的分子占总分子的比例相对较大
B．两种状态氧气分子的平均速率不相等
C．随着温度的升高,氧气分子中速率小的分子所占的比例增大
D．①状态的温度比②状态的温度低
BD(共23张PPT)
第二章 气体、液体和固体
第5节 晶体
观察食盐颗粒和松香的外形，它们的外形各有怎样的特征？
再用显微镜观察精盐和松香粉末的外形，两者有什么样的差别吗？
食盐颗粒总是呈现立方体形，松香颗粒没有规则的几何形状。
一、晶体与非晶体
1．晶体：具有天然的、规则的几何形状．
食盐（立方体）
明矾（八面体）
石英
（六面棱柱和2个六面棱锥）
食盐
硫酸铜
明矾
雪花
白糖
石英
云母
钻石
常见的晶体有:
石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精、雪花和金属等
常见的非晶体有：
玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等．
松香
沥青
2.非晶体：没有规则的几何形状
玻璃
蜂蜡
橡胶
除了形状是否规则外，晶体和非晶体在物理性质上也有所不同。我们在初中已经学过，晶体具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔化温度，这就是区别之一。此外，其他物理性质也有差异。
观察玻璃和云母片上石蜡熔化区域的形状
玻璃片（圆形）
云母片（椭圆形）
玻璃（非晶体）在各个方向上导热性能是相同的
云母（晶体）在各个方向上导热性能是不同的
说明：
把光分解为两束光而沿不同方向折射，形成双折射现象
晶体导光性的各向异性
o
e
双折射
（如方解石）
普通折射
（如玻璃等非晶体）
观察方解石晶体是各向异性
3.晶体和非晶体的差异
晶体的各向异性：晶体在导热、导电和光学性质等物理性质在不同的方向性质不同的现象。
非晶体的各向同性：非晶体在导热、导电和光学性质等物理性质在不同的方向性质相同的现象。
常见的金属没有规则的形状，但具有确定的熔点。它们是晶体还是非晶体
从金属的显微图样中可以看到，它是由许多细小的晶粒组成的。每个晶粒都是一个小的单晶体，有规则的形状且各向异性。
4.单晶体和多晶体
(1)单晶体：如果一个物体就是一个完整的晶体，这样的晶体叫作单晶体。
例如：雪花、食盐小颗粒、单晶硅、单晶锗等。
(2)多晶体：如果整个物体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体组成的，这样的物体叫做多晶体。其中的小晶体叫作晶粒。
①多晶体没有规则的几何形状。
②多晶体 ：不显示各向异性（每一晶粒内部都是各向异性的）；
有确定的熔点。
固体是否有确定的熔点，可作为区分晶体非晶体的标志。
1.晶体微观结构的特点：
（1）组成晶体的物质微粒（分子或原子、离子）依照一定的规律在空间中整齐地排列，具有空间上的周期性。
食盐的晶体是由钠离子Na+和氯离子CI－组成的，它们等距离、交错地排列 在三组相互垂直的平行线上，因而食盐具有正立方体的外形。
二、晶体的微观结构
（2）有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体。那是因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布。例、石墨和金刚石的微观结构。
石墨是层状结构，层与层之间距离较大，作用力较弱，沿着这个方向容易把石墨一层层地剥下。石墨的层状结构决定了它的质地松软，可以用来制作粉状润滑剂，也可以用来制作铅笔芯。
2.晶体和非晶体间的转化
一种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，也就是说一种物质是晶体还是非晶体，并不是绝对的。
许多非晶体在一定的条件下可以转化为晶体。
石英（晶体）
石英玻璃（非晶体）
熔化以后再凝固的水晶
3.用晶体的微观结构解释晶体的特征
由于晶体的物质微粒是按照一定的规则在空间中整齐地排列的，表现在外形上具有规则的几何形状，且不同类型的晶体结构，决定了各种晶体的不同外形。所以食盐晶体呈立方体形，明矾晶体呈八面体等。在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起晶体的不同方向上物理性质的不同。所以才有晶体的各向异性。
比较内容 固体分类　　　 宏观外形 物理性质
非晶体 没有确定的形状 ①没有固定熔点；
②导电、导热、光学性质表现为各向同性
晶体 单晶体 有天然规则的形状 ①有确定的熔点；
②导热、导电、光学性质表现为各向异性
多晶体 没有确定的形状 ①有确定的熔点；
②导热、导电、光学性质表现为各向同性
非晶体、单晶体和多晶体的比较
三、液晶
1.液晶：物质既有液体的流动性，又具有晶体的分子排列整齐，各向异性的状态。
3.液晶的光学性质对外界条件的变化反应敏捷
液晶分子的排列是不稳定的，外界条件的微小变动都会引起液晶分子排列的变化，因而改变液晶的某些性质，例如温度、压力、摩擦、
电磁作用、容器表面的差异等。都可以改变液晶的光学性质。
4.液晶的外形特征
液晶物质都具有较大的分子，分子形状通常是棒状分子、碟状分子、平板状分子。
2.特点：液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。
5.液晶的一般用途
液晶的特性决定了它的用途，它在显示技术、电子工业、航空工业、生物医学等多方面都有广泛的应用。
1．关于晶体和非晶体，下列说法正确的是（　　）
A．有规则几何外形的固体一定是晶体
B．晶体在物理性质上一定是各向异性的
C．非晶体不可能转化为晶体
D．晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点
D
2．在图甲、乙、丙三种固体薄片上涂蜡，由烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示，而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示，以下说法正确的是（　　）
A．甲、乙为非晶体，丙是晶体
B．甲、乙为晶体，丙是非晶体
C．甲、丙为非晶体，乙是晶体
D．甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体
D
3.(多选)关于液晶，下列说法中正确的有(　　 )
A.液晶是一种晶体
B.液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性
C.液晶的光学性质随温度的变化而变化
D.液晶的光学性质随外加电压的变化而变化
CD
非晶体
多晶体
晶体
晶体
有规则的几何形状
晶体的微观结构
无规则的几何形状
单晶体
有确定的熔点
有确定的熔点
物理性质各向同性
无规则的几何形状
无确定的熔点
物理性质各向同性
某些物理性质各向异性
液晶
具有液体的流动性，具有晶体的光学各向异性的特点
一般用途(共17张PPT)
第二章 气体、液体和固体
第1节 气体实验定律（Ⅰ）
用打气筒打气会感觉越来越吃力
压瘪乒乓球在热水中复原
一定质量的气体，其温度、体积和压强三个量之间存在某种关系。
1.理解并掌握波意耳定律
2.学会观察p-V，p-1/V图像
3.学会用等温变化的规律处理有关问题
一、实验探究气体压强与体积之间的关系
在物理学上，忽略分子本身体积及分子间的引力和斥力作用的气体叫作理想气体。
理想气体模型是由德国物理学家克劳修斯于 1850 年首先提出来的。建构理想气体，有助于在一定条件下应用理想气体模型分析和研究实际气体的问题，能用等温、等压、等容的理想过程正确认识和分析现实生活中的气体状态变化。
通过研究气体的状态变化，找出相应的关系，就是要找出温度、体积、压强这三个参量之间的变化关系。
为了便于研究，可以先保持其中一个参量不变，研究其他两个参量之间的关系，进而确定三个参量之间的变化规律，即理想气体在状态变化过程中所遵循的规律。
使一定质量的气体在温度保持不变的情况下发生的状态变化过程叫作等温过程、等容过程和等压过程。
【实验·探究】
如左图所示的实验装置可以验证一定质量的气体，在温度不变时，其压强和体积的关系。
但是气压计的读数误差相对较大，因此，为了更精确地测量气体压强，我们引进压强传感器和数据采集器获取数据，并借助计算机处理数据，以提高测量精度和效率。
视频展示：用传感器和计算机探究气体的等温变化的规律
启用系统“绘图”功能，计算机将显示压强与体积的关系图线，如下左图所示为某次实验得出的p-V图线。将气体体积V取倒数，获得压强与体积倒数的关系图线，如下右图所示。分析实验数据和p-V、 关系图线，可以发现气体压强和体积有什么关系？
实验表明，一定质量的气体，在温度不变的情况下，其压强和体积成反比
——玻意耳-马略特定律
1.内容：
二、玻意耳定律
一定质量的气体，在温度不变的情况下，其压强与体积成反比。
2.公式：
其中P1，V1和P2，V2分别表示气体在1，2两个状态下的压强和体积
3.适用条件：
气体的质量不变、温度不变
C与气体的种类、质量、温度有关。（pV=C=nRT）
对一定质量的某种气体：温度不变，C不变；
对一定质量的某种气体：温度越高，C越大．
由于玻意耳定律p1V1＝p2V2是实验定律．只有在气体质量一定、温度不变的条件下才成立，研究等温图像就很有必要。
三、等温图像
在温度不变的情况下，p 与 V 的函数图像是双曲线的一支。这种表示等温过程的图线称为气体的等温线。一定质量的气体，在不同温度下，等温线的位置也不相同。
解释如下：
温度保持不变时，分子平均动能保持不变。当气体体积减小时，单位体积内的分子数增多，气体的压强也就增大；当气体体积增大时，单位体积内的分子数减少，气体的压强也就减小。
一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的。
图中的两条等温线，哪条等温线表示的是温度比较高时的情形？请你尝试给出判断，并说明理由。
温度越高，其等温线离原点越远。
1. (多选)如图甲所示，一气缸竖直放置，气缸内有一质量不可忽略的活塞．将一定质量的气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁无摩擦，气体处于平衡状态．现保持温度不变，把气缸向右倾斜90°(如图乙所示)，达到平衡后，与原来相比( )
A.气体的压强变大
B.气体的压强变小
C.气体的体积变大
D.气体的体积变小
AD
2.如图甲所示，竖直放置的均匀细管上端封闭，下端开口，中间有两段水银柱分别封闭了两部分气体，用记号笔在玻璃管上A处做一标记（即图中虚线位置）。轻弹甲图中细管使两段水银柱及被封闭的两段气柱分别合在一起成图乙状，这一过程中封闭气体和水银均没有从试管中漏出，且温度不变，则合并后的水银柱下端处于玻璃管上（　　）
A．A处的下方
B．A处的上方
C．位置不变，还处于A
D．无法判断，以上都有可能
A
3.如图所示，两端封闭粗细均匀的玻璃管中有两段等体积的气柱，中间夹着一段水银柱，水平放置在桌面上。现使玻璃管始终保持竖直状态并做某种运动，维持气体温度不变，在运动过程中发现两部分气体的体积仍相等，则该玻璃管的运动不可能的是（　　）
A．平抛运动
B．自由落体运动
C．竖直上抛运动
D．匀速直线运动
D
4. (多选)如图所示，图线1和2分别表示一定质量的气体在不同温度下的等温线。下列说法正确的是（　　）
A．气体由状态A沿图线1变化到状态B的过程中，分子间平均距离减小
B．图线1对应的温度低于图线2
C．图线1对应的温度高于图线2
D．气体由状态A沿图线1变化到状态B的过程中，
气体分子的平均速率不变
CD
玻意耳定律
适用条件:
公式：
内容：
图像:
一定质量的气体，在温度不变的情况下，其压强与体积成反比。
气体的质量不变、温度不变(共22张PPT)
第 四 节
液 体 的 表 面 张 力
一、液体的微观结构及性质
1. 液体的微观结构特点
（1）液体分子间的距离很小
（2）液体分子间的作用力很大
（3）液体分子的热运动特点表现为振动与移动
2. 液体宏观性质
（1）液体具有一定的体积，不易被压缩
（2）液体没有一定的形状，具有流动性
（3）液体在物理性质上各向同性
在日常生活中，有时会发现一些有趣的现象:挂在草叶尖的水珠是球状的，水黾可停在水面上而不会沉入水里，硬币能浮在水面上……这些现象都发生在液体的表面
观察与思考：
记录以下实验中的现象，并思考这些现象说明了什么？
1.把一根棉线的两端系在铁丝环上(棉线不要拉紧)，然后把铁丝环浸入肥皂水里，再拿出来，铁丝环上就布满了肥皂水的薄膜.这时棉线圈是松弛的。如图2-4-4所示.
（1）用烧热的针先刺破棉线一侧的薄膜，观察薄膜和棉线发生的变化，并在图2-4-5中画出薄膜和棉线变化后的形状.
（2）再用烧热的针刺破棉线另一侧的薄膜，并在图2-4-6 中画出棉线变化后的形状.
2.把一个棉线圈系在铁丝环上，使环上布满肥皂水的薄膜，这时膜上的棉线圈是松弛的，如图所示。用烧热的针刺破棉线圈里的肥皂膜，观察棉线圈外的薄膜和棉线圈有什么变化，并在图中画出薄膜和棉线圈发生变化后的形状.
刺破丝线圈内的肥皂膜后
如图甲所示是液体表面附近分子分布的大致情况，请分析液体表面层内的分子间距离和分子力各有什么特点？
液体表面层内分子间距离大于r0，分子间作用力表现为引力
如图乙所示昆虫可以停留在水面上而不下沉，与小木块浮在水面上的道理相同吗？
不同。小昆虫、缝衣针能在水面上不下沉是液体表面张力在起作用。小木块浮在水面上是重力和水的浮力平衡的结果
我们可以把分子力的作用范围认为是一个半径等于分子力有效作用距离的球、这个球 称为分子作用球。由于分子斥力的有效距离比分子引力的有效作用距离小得多，分子斥力作用球的半径远小于分子引力作用球的半径.
设液体内有一分子A如图2-4-9所示，由于分子A 的引力作用球处于液体内部，液体内的分子均匀分布，对于分子A来说其分布是球对称的，因此液体内所有分子对分子A的斥力和引力的合力为零
设在液体表面层内有一分子B，如图2-4-9所示，以分子B为中心的分子作用球一部分在液体外，由于分子斥力作用球的半径远小于分子引力作用球的半径，分子B的 分子斥力作用球仍处于液体内，其受到的分子斥力仍是球 对称的，但分子B所受的分子引力就不再是球对称的。由于缺少了液体表面层外这部分的引力，作用在分子B上的全部分子引力的合力f垂直液面指向液体内.由此，液体表面层单位体积内的分子数目相对液体内部会
更少，分子间距相对更大一些.因而表面层分子
间的分子力表现为引力，液体的表面总是有一
种收缩的趋势，就好像被绷紧的橡皮膜.
设想在液体表面画一条直线，如图所示，则直线两旁的液膜表现出使液体表面收缩的相互作用的拉力，液体表面出现的这种张力称为表面张力。
二、液体的表面张力
1.表面层：液体表面与空气接触的表面形成一个薄层叫表面层。
2.表面张力
在液体表面上想象的画一直线，直线两旁的液膜一定存在相互作用的拉力，液体表面出现的这种张力称为表面张力。
液体的表面并不是一个几何面，而是一个厚度为分子力有效作用距离（数量级为10-9 m）的薄层 。
液体表面层分子比较稀疏，分子间的作用力表现为引力，该引力使液面产生了表面张力，使液体表面形成一层绷紧的膜 。
3. 液体表面张力的成因分析
4.表面张力的作用效果
液面的表面张力使液面具有收缩的趋势,使液体表面积趋于最小。而在体积相同的条件下，球形的表面积最小 。
例1、 (多选)下列关于液体表面张力的说法正确的是(　　)
A.液体表面张力的存在，使得表面层内分子的分布比内部要密些
B.液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，从而表现为引力，因而产生表面张力
C.液体表面层分子间只有引力而无斥力是产生表面张力的原因
D.表面张力使液体表面有收缩到最小面积的趋势
BD
例2、课本P35 观察与思考
一滴水滴在玻璃表面，水逐渐散开并附着在玻璃板上，在一块涂了蜡的玻璃板上滴一滴水，水滴却可以在蜡面上滚来滚去，为什么出现上述不同的现象？
水浸润玻璃，而不浸润石蜡
三、浸润和不浸润现象
1．浸润：
液体与固体的接触面有扩张的趋势，液体会附着在固体上
2．不浸润：
液体与固体的接触面有收缩的趋势，液体不会附着在固体上
3. 浸润和不浸润形成原因
浸润与不浸润现象是分子力作用的表现。当液体与固体接触时，在接触处形成一个液体薄层，叫作附着层 。
附着层里的分子既受到固体分子的吸引，又受到液体内部分子的吸引 。
（1）浸润的成因
附着层里的分子受到的固体分子的吸引相当强，附着层里的分子就比液体内部密，在附着层里就出现液体分子相互排斥的力，这时跟固体接触的液体表面有扩张的趋势，产生浸润现象。
（2）不浸润的成因
附着层里的分子受到的固体分子的吸引比较弱，附着层里的分子就比液体内部稀疏，在附着层里就出现跟表面张力相似的收缩力，这时跟固体接触的液体表面有收缩的趋势，形成不浸润现象。
特别提醒：浸润和不浸润是发生在两种材料（液体与固体）之间的，与这两种物质的性质都有关系，不能单说哪一种材料浸润或不浸润。例如：水能浸润玻璃，但不能浸润石蜡；水银不能浸润玻璃，但能浸润铅。
四、毛细现象
浸润液体在细管中上升，不浸润液体在细管中下降，我们将这种现象称为毛细现象 。
1.毛细现象：
2.毛细现象的产生原因
毛细现象的产生与表面张力及浸润现象都有关系。
如右图是浸润情况，此时管内液面呈凹形，因为液体的表面张力的作用，液体会受到向上的作用力，因而管内液面要比管外高 。
如右图不浸润情况，管内液面呈凸形，表面张力的作用使液体受到向下的力，因而管内液面比管外低 。
特别提醒：毛细现象是浸润和表面张力共同作用而形成的结果；浸润时表面张力产生的附加压强指向液体外，不浸润时产生的附加压强指向液体内。
例3、下列对浸润与不浸润现象的认识正确的是（ ）
A.水是浸润液体，水银是不浸润液体
B.浸润现象中，附着层里分子比液体内部稀疏
C.不浸润现象中，附着层里的分子受到固体分子的吸引较液体内部分子的吸引强
D.不浸润现象中，附着层里分子间表现出吸引力；浸润现象中，附着层里分子间表现出排斥力
D
例4、 (多选)将不同材料制成的甲、乙两细管插入相同的液体中，甲管内液面比管外液面低，乙管内液面比管外液面高，则（ ）
A.液体对甲材料是浸润的
B.液体对乙材料是浸润的
C.甲管中发生的不是毛细现象，而乙管中发生的是毛细现象
D.若甲、乙两管的内径变小，则甲管内液面更低，乙管内液面更高
BD(共16张PPT)
2.6新材料
知识回顾
物体
气体
液体
固体
晶体
盖—吕萨克定律
气体实验定律
理想气体状态方程
玻意耳定律
查理定律
毛细现象
表面张力
浸润与不浸润
非晶体
单晶体
多晶体
热气球
打气泵
测定肺活量等
防水布料
酒精灯等
液晶显示屏
气态、液态和固态是最常见的三种物质形态，这些不同形态物理材料的应用，对人类社会的发展起到了重大的推动作用。
历史学家们曾经根据人类使用的材料把古代史划分为石器时代、陶器时代、铜器时代和铁器时代。
每一次新材料的发现与利用都极大地推动了人类社会的发展。
直到今天各种新材料的涌现，每一次进步都标志着人类社会生产水平的一大跨越。每一次新材料的开发和使用，都推动人类社会迈上新的台阶。
ENIAC(电子数字积分计算机）
世界上第一台通用计算机
长30.48m，宽6m，高2.4m
占地面积约170平方米
有30个操作台，造价48万美元
17 468 根真空管（电子管)
7 200 根晶体二极管
计算速度为每秒 5 000 次加法
华为公司2019年推出的麒麟990 5G手机芯片，在手指甲盖大小的地方，集成了103亿个晶体管，运算速度达到每秒万亿次。
基础知识
1、各向异性：单晶体在不同的方向上不仅导热性能不同，而且机械强度、导电性能和光的折射率等其他物理性质也不同，这类现象称为各向异性。
一、晶体与非晶体
2、各向同性：非晶体沿各个方向的物理性质都是一样的，这叫作各向同性。多晶体一般情况下是各向同性的。
二、晶体的微观结构
（1）1848年，法国物理学家布拉维提出空间点阵假说，认为晶体内部的微粒是有规则地排列着。
（2）1912年，德国物理学家劳厄利用X射线进行晶体衍射实验证实假说。
【思考问题】为什么晶体的形状和物理性质会与非晶体不同？
（3）1982年，人们用扫描隧道显微镜观察到物质表面原子的排列。
有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体。
石墨是层状结构，层与层之间距离较大，原子间的作用力比较弱，所以，石墨质地松软
金刚石中碳原子间的作用力很强，所以，金刚石有很大的硬度；
在晶体中，原子（或者分子、离子）并不是静止不动的。它们在不停地振动，图中所画的那些点，是它们振动的平衡位置。
【讨论与交流】如图所示是一个平面上晶体微粒排列的情况。请观察沿不同方向单位长度上微粒的数目是否相同，并思考引起晶体各向异性的原因。
1、晶体和非晶体在适当条件下是可以转化的；
2、组成晶体空间点阵的粒子可以是离子、原子、分子等不同粒子。
二、晶体的微观结构
1. (多选)关于固体、液体和气体，下列说法正确的是（　　 ）
A．固体可以分为晶体和非晶体两类，非晶体和多晶体都没有确定的几何形状
B．液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些多晶体相似，具有各向同性
C．在围绕地球运行的“天宫一号”中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果
D．空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的压强越接近同一温度时水的饱和汽压
ACD
2. (多选)关于晶体和非晶体的性质说法正确的是（ ）
A．可以利用有无固定熔点来判断物质是晶体还是非晶体
B．晶体在熔化时要吸热，说明晶体在熔化过程中分子动能增加
C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体
D．液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质和单晶体相似，具有各向异性
E．单晶体和多晶体都表现为各向异性，非晶体则表现为各向同性
ACD
3. (多选)下列有关液晶的一些性质的说法中，正确的是（　　 ）
A．液晶分子的空间排列是稳定的
B．液晶的光学性质随温度而变化
C．液晶的光学性质随所加电压的变化而变化
D．液晶的光学性质随所加压力的变化而变化
BCD
4. (多选)关于生活中的物理现象，下列说法中正确的是（ ）
A．冰箱制冷，说明热量可以从低温物体传递给高温物体
B．彩色液晶电视利用了液晶具有光学性质各向异性的特点
C．对能源的过度消耗会使自然界的能量不断减少，因而存在“能源危机”
D．泡茶时，开水比冷水能快速泡出茶香、茶色，是因为温度越高分子热运动越剧烈
E．水黾能停在水面上是因为受到浮力的作用
ABD
5. (多选)以下说法中正确的是（　　 ）
A．有些非晶体在一定条件下可以转化为晶体
B．如果在液体表面任意画一条线，线两侧的液体之间的作用力表现为引力
C．附着层内分子间的距离小于液体内部分子间的距离时，液体与固体之间表现为浸润
D．液晶具有液体的流动性，所有物质都具有液晶态
ABC

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