【步步高】（新课标）高中物理 8.4 气体热现象的微观意义学案 新人教版选修33.docVIP

8.4 气体热现象的微观意义学习目标定位 1.理解气体分子运动的特点及气体分子运动速率的统计分布规律.2.能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义；知道气体的压强、温度、体积与所对应的微观物理量间的相关联系.3.能用气体分子动理论解释三个气体实验定律1分子动理论：物体是由大量分子组成的，分子永不停息地做无规则运动，分子间存在着相互作用的引力和斥力2气体三大实验定律：玻意耳定律、查理定律、盖吕萨克定律一、统计规律在一定条件下可能出现，也可能不出现的事件叫随机事件；大量随机事件整体表现出的规律叫统计规律二、气体分子运动的三性1理想性：气体分子间的距离比较大，分子间的作用力很弱，除相互碰撞或跟器壁碰撞外，可以认为分子不受力而做匀速直线运动，因而气体会充满它能达到的整个空间2现实性：分子之间频繁地碰撞，每个分子的速度大小和方向频繁地改变，分子的运动杂乱无章3规律性(1)分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子都有，而且向各个方向运动的气体分子数目都相等(2)气体分子的速率各不相同，但遵守速率分布规律，即出现“中间多、两头少”的分布规律三、气体分子的热运动与温度的关系1温度越高，分子的热运动越激烈2理想气体的热力学温度t与分子的平均动能k成正比，即tak(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四、影响气体压强的两个因素1气体分子的平均动能2分子的密集程度.一、气体分子运动的特点和气体温度的微观意义 问题设计1把4枚硬币投掷10次并记录正面朝上的个数比较个人、小组、大组、全班的数据，你能发现什么规律吗？答案随着投掷次数增多，2枚硬币正面朝上的次数比例最多，占总数的；1枚和3枚正面朝上的次数各占总数的，全朝上或全朝下次数最少，各占总数的.说明大量随机事件的整体会表现出一定的规律性2气体分子间的作用力很小，若没有分子力作用，气体分子将处于怎样的自由状态？答案无碰撞时气体分子将做直线运动，但由于分子之间的频繁碰撞，使得气体分子的速度大小和方向频繁改变，运动变得杂乱无章3温度不变时，每个分子的速率都相同吗？答案分子在做无规则运动，造成其速率有大有小要点提炼1气体分子运动的特点(1)气体分子之间的距离很大，大约是分子直径的10倍，因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，气体分子不受力的作用，在空间自由移动(2)分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子都有，而且向各个方向运动的气体分子数目都相等(3)每个气体分子都在做永不停息的无规则运动(4)大量气体分子的速率分布呈“中间多、两头少”的规律2气体温度的微观意义(1)温度越高，分子的热运动越激烈当温度升高时，“中间多”的这一“高峰”向速率大的方向移动，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，分子的热运动更剧烈(2)温度是分子平均动能的标志理想气体的热力学温度t与分子的平均动能k成正比，即tak.二、气体压强的微观意义问题设计图1如图1所示，把一颗豆粒拿到台秤上方约10 cm的位置，放手后使它落在秤盘上，观察秤的指针的摆动情况再从相同高度把100粒或更多的豆粒连续地倒在秤盘上，观察指针的摆动情况使这些豆粒从更高的位置落在秤盘上，观察指针的摆动情况用豆粒做气体分子的模型，试说明气体压强产生的机理答案说明气体压强的产生跟两个因素有关：一个是分子的平均动能，一个是分子的密集程度要点提炼1气体压强的大小等于气体作用在器壁单位面积上的压力2产生原因：是由于大量气体分子无规则运动碰撞器壁，形成对器壁各处均匀的持续的压力而产生的3决定因素：气体压强的大小，微观上决定于分子的平均动能和分子的密集程度，宏观上决定于气体的温度t和体积v.三、对气体实验定律的微观解释问题设计如何从微观角度来解释气体实验三定律呢？答案从决定气体压强的微观因素上来解释，即气体分子的平均动能和气体分子的密集程度要点提炼1玻意耳定律的微观解释一定质量的某种理想气体，温度不变，分子的平均动能不变体积减小，分子的密集程度增大(填“增大”或“减小”)，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数就增多，气体的压强就增大(填“增大”或“减小”)2查理定律的微观解释一定质量的某种理想气体，体积不变，则分子的密集程度不变，温度升高，分子的平均动能增大(填“增大”或“减小”)，分子撞击器壁的作用力变大，所以气体的压强增大(填“增大”或“减小”)3盖吕萨克定律一定质量的某种理想气体，温度升高，分子的平均动能增大(填“增大”或“减小”)，分子撞击器壁的作用力变大，而要使压强不变，则需使影响压强的另一个因素分子的密集程度减小，所以气体的体积增大(填“增大”或“减小”)一、气体分子运动的特点和气体温度的微观意义例1在一定温度下，某种理想气体的分子速率分布应该是()a每个气体分子速率都相等b每个气体分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子数目很少c每个气体分子速率一般都不相等，但在不同速率范围内，分子数目的分布是均匀的d每个气体分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子数目很多解析气体分子做无规则运动，速率大小各不相同，但分子的速率遵循一定的分布规律气体的大多数分子速率在某个数值附近，离这个数值越近，分子数目越多，离这个数值越远，分子数目越少，总体表现出“中间多、两头少”的分布规律答案b二、气体压强的微观意义和对气体实验定律的微观解释例2有关气体压强，下列说法正确的是()a气体分子的平均速率增大，则气体的压强一定增大b气体分子的密集程度增大，则气体的压强一定增大c气体分子的平均动能增大，则气体的压强一定增大d气体分子的平均动能增大，气体的压强有可能减小解析气体的压强在微观上与两个因素有关：一是气体分子的平均动能，二是气体分子的密集程度，密集程度或平均动能增大，都只强调问题的一方面，也就是说，平均动能增大的同时，分子的密集程度可能减小，使得压强可能减小；同理，当分子的密集程度增大时，分子的平均动能也可能减小，气体的压强变化不能确定，故正确答案为d.答案d例3一定质量的理想气体，在压强不变的条件下，温度升高，体积增大，从分子动理论的观点来分析，正确的是()a此过程中分子的平均速率不变，所以压强保持不变b此过程中每个气体分子碰撞器壁的平均冲击力不变，所以压强保持不变c此过程中单位时间内气体分子对单位面积器壁的碰撞次数不变，所以压强保持不变d以上说法都不对解析压强与单位时间内碰撞到器壁单位面积的分子数和每个分子的冲击力有关，温度升高，分子与器壁的平均冲击力增大，单位时间内碰撞到器壁单位面积的分子数应减小，压强才可能保持不变答案d1(气体分子的运动特点)下列对气体分子运动的描述正确的是()a气体分子的运动是杂乱无章的没有一定的规律b气体分子间除相互碰撞外，几乎无相互作用c大量气体分子的运动符合统计规律d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答案bcd解析气体分子间距离很大，相互作用的引力和斥力很弱，能自由运动；气体分子的运动是杂乱无章的，但大量气体分子的运动符合统计规律，故a错，b、c、d正确2(气体分子速率的分布规律)1859年麦克斯韦从理论上推导出了气体分子速率的分布规律，后来有许多实验验证了这一规律若以横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比下面四幅图中能正确表示某一温度下气体分子速率分布规律的是()答案d解析气体分子速率分布规律是“中间多、两头少”，且分子不停地做无规则运动，没有速度为零的分子，故选d.3(气体压强的微观意义)下列各组物理量中能决定气体的压强的是()a分子的平均动能和分子种类b分子密集程度和分子的平均动能c分子总数和分子的平