高中物理选修3-3知识点总结

物理选修3-3知识点汇总一、宏观量与微观量及相互关系微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量宏观量：物体的体积V、摩尔体积Vm，物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ.1.分子的大小：分子直径数量级：-1010m.2．油膜法测分子直径：d＝VS单分子油膜，V是油滴的体积，S是水面上形成的单分子油膜的面积．3.宏观量与微观量及相互关系(1)分子数N＝nNA＝mMNA4.宏观量与微观量及相互关系(2)分子质量的估算方法：每个分子的质量为：m0＝MNA（3）分子体积（所占空间）的估算方法：V0＝VmNA＝MρNA其中ρ是液体或固体的密度(4)分子直径的估算方法：把固体、液体分子看成球形，则V0＝16πd3.分子直径d＝36V0π；把固体、液体分子看成立方体，则d＝3V0.5.气体分子微观量的估算方法(1)摩尔数n＝错误!，V为气体在标况下的体积．（标况是指0摄氏度、一个标准大气压的条件，V的单位为升L，如果3m）注意：同质量的同一气体，在不同状态下的体积有很大差别，不像液体、固体体积差别不大，所以求气体分子间的距离应说明实际状态．二、分子的热运动1．扩散现象和布朗运动：扩散现象和布朗运动都说明分子做无规则运动．(1)扩散现象：不同物质相互接触时彼此进入对方的现象．温度越高，扩散越快．(2)布朗运动：a.定义：悬浮在液体中的小颗粒所做的无规则运动．b．特点：永不停息；无规则运动；颗粒越小，运动越剧烈；温度越高，运动越剧烈；运动轨迹不确定；肉眼看不到．c．产生的原因：由各个方向的液体分子对微粒碰撞的不平衡引起的．d．布朗颗粒：布朗颗粒用肉眼直接看不到，但在显微镜下能看到，因此用肉眼看到的颗粒所做的运动不能叫做布朗运动．布朗颗粒大小约为10－6m(包含约1021个分子)，而分子直径约为10－10m．布朗颗粒的运动是分子热运动的间接反映。2．热运动：(1)定义：分子永不停息的无规则运动．(2)特点：温度越高，分子的热运动剧烈．说明：(1)布朗运动不是固体分子的运动，也不是液体分子的运动，而是小颗粒的运动，是液体分子无规则运动的间接反映，是微观分子热运动造成的宏观现象．(2)布朗运动只能发生在气体、液体中，而扩散现象在气体、液体、固体之间均可发生．三、分子间的作用力、内能1．分子间的相互作用力(1)分子间同时存在着相互作用的引力和斥力，引力和斥力都随分子间距离增大而减小，随分子间距离减小而增大．但斥力的变化比引力的变化快．实际表现出来的分子力是引力和斥力的合力(2)分子间的作用力与分子间距离的关系a.当r＝r0时，引力和斥力相等，分子力F=0，此时分子所处的位置为平衡位置．r0的数量级为10－10m.b.当r＜r0时，斥力大于引力，分子力F表现为斥力．c.当r＞r0时，引力大于斥力，分子力F表现为引力．当分子间距离r大于10－9m时，分子力可以忽略不计．2．分子动能(1)定义：做热运动的分子具有的动能叫分子动能．(2)分子的平均动能：组成系统的所有分子的动能的平均值叫做分子热运动的平均动能．(3)温度是分子热运动的平均动能的标志，温度越高，分子热运动的平均动能越大3．分子势能分子势能是由分子间的相互作用和分子间相对位置而决定的势能，分子势能的大小与物体的体积有关．它与分子间距离的关系为：(1)当r＞r0时，分子力表现为引力，随着r的增大，分子引力做负功，分子势能增加；(2)当r＜r0时，分子力表现为斥力，随着r的减小，分子斥力做负功，分子势能增加；(3)当r＝r0时，分子势能最小，但不为零，为负值，因为选两分子相距无穷远时分子势能为零．(4)分子势能曲线如图所示．4．物体的内能(1)定义：物体中所有分子的动能和势能的总和叫物体的内能．(2)决定内能的因素a．微观上：分子动能、分子势能、分子个数．b．宏观上：温度体积、物质的量(摩尔数)．(3)改变物体的内能的两种方式a．做功：当做功使物体的内能发生改变的时候，外界对物体做了多少功，物体的内能就增加多少；物体对外界做了多少功，物体的内能就减少多少．b．热传递：热传递可以改变物体的内能，用热量量度．物体吸收了多少热量，物体的内能就增加多少；反之物体的内能就减少多少．四、温度和温标1.温度：温度在宏观上表示物体的冷热程度；在微观上表示分子的平均动能2.两种温标(1)比较摄氏温标和热力学温标：两种温标温度的零点不同，同一温度两种温标表示的数值不同，但它们表示的温度间隔是相同的，即每一度的大小相同，Δt＝ΔT(2)关系：T＝t＋K.五、热力学定律与能量守恒定律1.能量守恒定律内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在能的转化或转移过程中其总量不变．2.热力学定律(1)热力学第一定律A．在一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么，外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q等于物体内能的增加ΔU，即：ΔU＝Q＋WB．应用热力学第一定律时，必须掌握好它的符号法则．a．功：W＞0，外界对系统做功；W＜0，表示系统对外界做功b．热量：Q＞0，表示系统吸热；Q＜0，表示系统放热．c．内能增量：ΔU＞0，表示内能增加；ΔU＜0，表示内能减少(2)热力学第二定律A．两种表述：表述一(按照传导方向)：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．表述二(按照机械能与内能转化方向)：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他影响．实质：热现象的宏观过程都具有方向性5.两类永动机均不能制成.第九章一、固体1．晶体与非晶体(1)物理性质：有些晶体在物理性质上表现为各向异性，非晶体的物理性质表现为各向同性．(2)熔点：晶体具有一定的熔化温度，非晶体没有一定的熔化温度．2．单晶体与多晶体(1)单晶体整个物体就是一个晶体，具有天然的有规则的几何形状，物理性质表现为各向异性；而多晶体是由许许多多的细小的晶体(单晶体)集合而成，没有天然的规则的几何形状，物理性质表现为各向同性．(2)熔点：单晶体和多晶体都有一定的熔化温度．晶体与非晶体的比较说明：(1)只要是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体．(2)只要是具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体．(3)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化．(4)金属是多晶体，所以它是各向同性的．3．晶体的微观结构(1)晶体的微观结构特点：组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列．(2)用晶体的微观结构解释晶体的特点．晶体有天然的规则几何形状是由于内部微粒有规则地排列．晶体表现为各向异性是由于从内部任何一点出发，在不同方向上相等距离内微粒数不同.晶体的多型性是由于组成晶体的微粒不同的空间排列形成的．二、液体(1)微观上：液体分子间距离比气体分子间距离小得多，液体分子间的作用力比固体分子间的作用力小；液体内部分子间的距离在10－10m左右．(2)液体的表面张力a．作用：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势．b．方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直c．大小：液体的温度越高，表面张力越小，液体中溶有杂质时，表面张力变小，液体的密度越大，表面张力越大．三、液晶(1)物理性质a．具有液体的流动性；b．具有晶体的光学各向异性；c．从某个方向上看其分子排列比较整齐，而从另一方向看则是杂乱无章的．(2)应用a．利用液晶上加电压时，旋光特性消失，实现显示功能，如电子手表、计算器、微电脑等．b．利用温度改变时，液晶颜色会发生改变的性质来测温度．四、饱和汽与饱和汽压1．动态平衡：在单位时间内，由液面蒸发出去的分子数等于回到液体中的分子数，液体与气体之间达到了平衡状态，这种平衡是一种动态平衡．2．饱和汽：在密闭容器中的液体不断地蒸发，液面上的蒸汽也不断地凝结，蒸发和凝结达到动态平衡时，液面上的蒸汽为饱和汽．3．未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽．4．饱和汽压：在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，因而饱和汽的压强也是一定的，这个压强叫做这种液体的饱和汽压．5．饱和汽压随温度的升高而增大．饱和汽压与蒸汽所占的体积无关，也和蒸汽体积中有无其他气体无关．五、空气的湿度1．绝对湿度和相对湿度(1)绝对湿度：用空气中所含水蒸气的压强来表示的湿度．(2)相对湿度：空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比．2．常用湿度计干湿泡湿度计、毛发湿度计、传感器湿度计．六、气体1.气体分子运动的特点(1)气体分子之间的距离大约是分子直径的10倍，气体分子之间的作用力十分微弱，可以忽略不计．(2)气体分子的速率分布，呈现出“中间多、两头少”的统计分布规律．(3)气体分子向各个方向运动的机会均等．(4)温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，速率的平均值也是确定的．温度升高，气体分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大．(4)几种常见情况的压强计算A．平衡状态下液体封闭的气体压强的确定a．平衡法：选与气体接触的液柱为研究对象进行受力分析，利用它的受力平衡，求出气体的压强．b．取等压面法：根据同种液体在同一水平液面处压强相等，在连通器内灵活选取等压面，由两侧压强相等建立方程求出压强.液体内部深度为h处的总压强为P＝P0＋ρgh.B．平衡状态下固体(活塞或气缸)封闭的气体压强的确定：由于该固体必定受到被封闭气体的压力，所以可通过对该固体进行受力分析由平衡条件建立方程，来找出气体压强与其他各力的关系．C．加速运动系统中封闭气体压强的计算方法：一般选与气体接触的液柱或活塞为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解．说明：(1)封闭气体对器壁的压强处处相等．(2)同种液体，如果中间间断，那么同一深度处压强不相等．(3)求解液体内部深度为h处的总压强时，不要忘记液面上方气体的压强．(4)注意区别封闭气体的压强和大气压强．大气压强是由于空气受重力作用紧紧包围地球而对浸在它里面的物体产生的压强．3.气体的三个实验定律及其微观解释(1)玻意耳定律内容：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比．数学表达式：P1V1＝P2V2或PV＝C(常数)．微观解释：一定质量的某种理想气体，分子的总数是一定的，在温度保持不变时，分子的平均动能保持不变，气体的体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强就增大，反之亦然，所以气体的压强与体积成反比．(2)查理定律内容：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下压强p与热力学温度T成正比．数学表达式：P1T1＝P2T2或PT＝C(常数)．(3)盖吕萨克定律内容：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T成正比．数学表达式：V1T1＝V2T2或VT＝C(常数)．微观解释：一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的密集程度不变，在这种情况下，当温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强增大．七、理想气体状态方程1．理想气体(1)宏观上讲，理想气体是指在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体．实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体．(2)微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，分子间的碰撞看成是弹性碰撞．分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间．无分子势能，内能只与温度有关．2．理想气体的状态方程(1)内容：一定质量的某种理想气体发生状态变化时，压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变．(2)公式：P1V1T1＝P2V2T2或PVT＝C(C是与p、V、T无关的常量)．说明：(1)理想气体是一种理想化模型，实际气体在温度不太低、压强不太大时可以看做理想气体．(2)一定质量的理想气体的状态方程给出了两个状态间的联系，并不涉及状态变化的具体方式.2．一定质量的气体不同图象的比较例2如图所示，光滑水平面上放有一质量为M的汽缸，汽缸内放有一质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞面积为S.现用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止状态，求此时缸内封闭气体的压强p.(已知外界大气压为p0)[分析]选与气体相接触的活塞为研究对象，进行受力分析，再利用牛顿第二定律列方程求解．练习1：如图所示，一