18学年高中物理第八章气体第4节气体热现象的微观意义教学案3_318012627

第4节气体热现象的微观意义1.气体分子的运动特点：(1)分子间的距离较大，除碰撞外不受力的作用而做匀速直线运动；(2)分子间的碰撞十分频繁，分子运动杂乱无章，无规则。

2．气体分子的速率都呈“中间多，两头少”的分布。

3．温度越高，气体分子热运动越激烈。

4．从微观角度来看：气体压强是大量气体分子对容器的碰撞而产生的，其大小跟两个因素有关：一个是气体分子的平均动能，二是分子的密集程度。

一、随机性与统计规律、气体分子运动的特点1．随机性与统计规律(1)必然事件：在一定条件下必然出现的事件。

(2)不可能事件：在一定条件下不可能出现的事件。

(3)随机事件：在一定条件下可能出现，也可能不出现的事件。

(4)统计规律：大量随机事件整体表现出来的规律。

2．气体分子运动的特点二、气体温度和气体压强的微观意义1．气体温度的微观意义(1)温度越高，分子的热运动越剧烈。

(2)理想气体的热力学温度T与分子的平均动能E k成正比，即：T＝a E k(式中a是比例常数)，因此可以说，温度是分子平均动能的标志。

2．气体压强的微观意义(1)气体的压强是大量气体分子频繁地碰撞容器而产生的。

(2)影响气体压强的两个微观因素：一个是气体分子的平均动能，一个是分子的密集程度。

三、对气体实验定律的微观解释1．自主思考——判一判(1)气体能够充满它能到达的空间是由于分子间的作用力很弱，可以忽略不计。

(√)(2)“温度越高，分子的热运动越激烈”是指温度升高时，所有分子运动的速率都增大。

(×)(3)气体压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的。

(√)(4)气体的压强是由气体受到的重力产生的。

(×)(5)气体的压强是由气体分子间的相互作用(引力和斥力)产生的。

(×)(6)气体的分子总数越多，压强越大。

(×)2．合作探究——议一议(1)根据你对气体分子运动特点的认识，你能否设想一下气体分子的微观模型是怎样的？提示：气体分子间距离大(约为分子直径的10倍)，分子力小(可忽略)，因此气体没有一定的形态和体积，会充满它能达到的整个空间，所以气体分子可以看作没有相互作用力的质点。

(2)能否用雨滴撞击伞面时影响压力(压强)大小的因素来比拟说明影响气体压强的因素？提示：能。

雨滴撞击伞面时压力(压强)大小与单位时间内落在伞面上的雨滴数有关，雨滴数量越多，压力(压强)越大；另外还与雨滴的质量大小、速度大小即与雨滴动能大小有关，动能越大，压力(压强)越大；气体压强同上面的原理相似，压强大小与分子平均动能和密集程度有关。

(3)抛掷一枚硬币时，其正面有时向上，有时向下，抛掷次数较少和次数很多时，会有什么规律？提示：次数较少时，正面向上或向下完全是偶然的，但次数很多时，正面向上或向下的概率是相等的。

1．对统计规律的理解(1)个别事物的出现具有偶然因素，但大量事物出现的机会，却遵从一定的统计规律。

(2)从微观角度看，由于物体是由数量极多的分子组成的，这些分子并没有统一的运动步调，单独来看，各个分子的运动都是不规则的，带有偶然性，但从总体来看，大量分子的运动却有一定的规律。

2．气体分子运动的特点(1)气体分子距离大(约为分子直径的10倍)，分子力小(可忽略)，可以自由运动，所以气体没有一定的体积和形状。

(2)分子间的碰撞十分频繁，频繁的碰撞使每个分子速度的大小和方向频繁地发生改变，造成气体分子做杂乱无章的热运动，因此气体分子沿各个方向运动的机会(几率)相等。

(3)大量气体分子的速率分布呈现中间多(占有分子数目多)两头少(速率大或小的分子数目少)的规律。

(4)当温度升高时，“中间多”的这一“高峰”向速率大的一方移动，即速率大的分子数目增多，速率小的分子数目减少，分子的平均速率增大，分子的热运动剧烈，定量的分析表明理想气体的热力学温度T与分子的平均动能E k成正比，即T＝a E k，因此说，温度是分子平均动能的标志。

1．(多选)关于气体分子运动的特点，下列说法中正确的是( )A．由于气体分子间距离较大，所以气体很容易被压缩B．气体之所以能充满整个空间，是因为气体分子间相互作用的引力和斥力十分微弱，气体分子可以在空间自由运动C．由于气体分子间的距离较大，所以气体分子间根本不存在相互作用D．气体分子间除相互碰撞外，几乎无相互作用解析：选ABD 气体分子间距离较大，相互作用的引力和斥力很微弱，所以气体很容易被压缩，气体分子能自由运动，故A、B均正确。

但气体间有相互作用，故C错误，D正确。

2．(多选)关于气体分子的运动情况，下列说法中正确的是( )A．某一时刻具有任一速率的分子数目是相等的B．某一时刻一个分子速度的大小和方向是偶然的C．某一时刻向任意一个方向运动的分子数目相等D．某一温度下大多数气体分子的速率不会发生变化解析：选BC 具有某一速率的分子数目并不是相等的，呈“中间多，两头少”的统计分布规律，选项A错误。

由于分子之间频繁地碰撞，分子随时都会改变自己运动速度的大小和方向，因此在某一时刻一个分子速度的大小和方向完全是偶然的，选项B正确。

虽然每个分子的速度瞬息万变，但是大量分子的整体存在着统计规律。

由于分子数目巨大，某一时刻向任意一个方向运动的分子数目只有很小的差别，可以认为是相等的，选项C正确。

某一温度下，每个分子的速率仍然是瞬息万变的，只是分子运动的平均速率相同，选项D是错误的，该题的正确选项为B、C。

3.某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图8­4­1所示，图中f(v)表示v 处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为TⅠ、TⅡ、TⅢ，则TⅠ、TⅡ、TⅢ的大小关系为( )图8­4­1A．TⅠ＞TⅡ＞TⅢB．TⅢ＞TⅡ＞TⅠC．TⅡ＞TⅠ，TⅡ＞TⅢD．TⅠ＝TⅡ＝TⅢ解析：选B 气体温度越高，分子热运动越剧烈，分子热运动的平均速率增大，且分子速率分布呈现“两头少、中间多”的特点。

温度高时速率大的分子所占据的比例越大，题图中图线越宽、越平缓，显然从图中可看出TⅢ＞TⅡ＞TⅠ，B正确。

1．气体压强的产生单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力。

所以从分子动理论的观点来看，气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力。

2．决定气体压强大小的因素(1)微观因素：①气体分子的密集程度：气体分子密集程度(即单位体积内气体分子的数目)越大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就越多，气体压强就越大。

②气体分子的平均动能：气体的温度高，气体分子的平均动能就大，每个气体分子与器壁碰撞时(可视为弹性碰撞)给器壁的冲力就大；从另一方面讲，分子的平均速率大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就多，累计冲力就大，气体压强就越大。

(2)宏观因素：①与温度有关：温度越高，气体的压强越大。

②与体积有关：体积越小，气体的压强越大。

3．密闭气体压强与大气压强不同(1)密闭气体压强：因密闭容器中的气体密度一般很小，由于气体自身重力产生的压强极小，可忽略不计，故气体压强由气体分子碰撞器壁产生，大小由气体的分子密度和温度决定，与地球的引力无关，气体对上下左右器壁的压强大小都是相等的。

(2)大气压强：大气压强是由于空气受到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。

如果没有地球引力作用，地球表面就没有大气，从而也不会有大气压。

地面大气压的值与地球表面积的乘积，近似等于地球大气层所受的重力值，大气压强最终还是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强。

1．(多选)对于一定量的稀薄气体，下列说法正确的是( )A．压强变大时，分子热运动必然变得剧烈B．保持压强不变时，分子热运动可能变得剧烈C．压强变大时，分子间的平均距离必然变小D．压强变小时，分子间的平均距离可能变小解析：选BD 利用分子动理论分析解答。

压强变大时，气体的温度不一定升高，分子的热运动不一定变得剧烈，故选项A错误；压强不变时，若气体的体积增大，则气体的温度会升高，分子热运动会变得剧烈，故选项B正确；压强变大时，由于气体温度不确定，则气体的体积可能不变，也可能变大，也可能变小，其分子间的平均距离可能不变，也可能变大或变小，故选项C错误；压强变小时，气体的体积可能不变，可能变大也可能变小，所以分子间的平均距离可能不变，可能变大，可能变小，故选项D正确。

2．下列说法正确的是 ( )A．气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力B．气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均作用力C．气体分子热运动的平均动能减小，气体的压强一定减小D．单位体积的气体分子数增加，气体的压强一定增大解析：选A 气体压强为气体分子对器壁单位面积的撞击力，故A正确；平均作用力不是压强，B错误；气体压强的大小与气体分子的平均动能和气体分子密集程度有关，故C、D 错。

3．密闭容器中气体的压强是( )A．由于气体的重力产生的B．由于分子间的相互作用力产生的C．大量气体分子频繁碰撞器壁产生的D．在失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强解析：选C 密闭容器中的气体由于自身重力产生的压强很小，可忽略不计。

其压强是由气体分子频繁碰撞器壁产生的，大小由气体的温度和分子数密度决定，A、B错，C正确；失重时，气体分子仍具有分子动能，密闭容器内的分子对器壁仍然有压强的作用，D错。

1．用气体分子动理论解释玻意耳定律一定质量(m)的理想气体，其分子总数(N)是一个定值，当温度(T)保持不变时，则分子的平均速率(v)也保持不变，当其体积(V)增大几倍时，单位体积内的分子数(n)则变为原来的几分之一，因此气体的压强也减为原来的几分之一；反之若体积减小为原来的几分之一，压强则增大几倍，即压强与体积成反比。

这就是玻意耳定律。

T不变v不变p或n或→m一定―→N一定V或2．用气体分子动理论解释查理定律一定质量(m)的气体的总分子数(N)是一定的，体积(V)保持不变时，其单位体积内的分子数(n)也保持不变，当温度(T)升高时，其分子运动的平均速率(v)也增大，则气体压强(p)也增大；反之当温度(T)降低时，气体压强(p)也减小。

这与查理定律的结论一致。

用符号简易表示为：m一定N一定V不变n不变p或T或―→v或3．用气体分子动理论解释盖—吕萨克定律一定质量(m)的理想气体的总分子数(N)是一定的，要保持压强(p)不变，当温度(T)升高时，气体分子运动的平均速率(v)会增加，那么单位体积内的分子数(n)一定要减小(否则压强不可能不变)，因此气体体积(V)一定增大；反之当温度降低时，同理可推出气体体积一定减小。

这与盖—吕萨克定律的结论是一致的。

用符号简易表示为：m 一定―→N 一定V 或n 或→p 不变T 或―→v 或[典例] (多选)对一定质量的理想气体，下列说法正确的是 ( )A ．体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能一定增大B ．温度不变，压强减小时，气体的密度一定减小C ．压强不变，温度降低时，气体的密度一定减小D ．温度升高，压强和体积都可能不变[解析] 根据气体压强、体积、温度的关系可知，体积不变，压强增大时，气体的温度增大，气体分子的平均动能增大，选项A 正确；温度不变，压强减小时，气体体积增大，气体的密集程度减小，B 正确；压强不变，温度降低时，体积减小，气体的密集程度增大，C 错；温度升高，压强、体积中至少有一个发生改变，D 错。