气体热现象的微观意义公开课.ppt

气体热现象的微观意义 教学目标 一 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 二 能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义 知道气体压强 温度 体积与所对应的微观物理量间的相互联系 三 能用气体分子动理论解释三个气体实验定律 教学重点 气体分子运动的特点和气体压强的微观意义 教学难点 气体压强的微观意义 甲 我很怕坐飞机 我问过专家 每架飞机上有炸弹的概率是万分之一 万分之一虽然很小 但还没小到可以忽略不计的程度 所以我以前从来不坐飞机 乙 可是你今天为什么来坐飞机了 甲 我又问过专家 每架飞机上有一颗炸弹的概率是万分之一 但每架飞机上同时有两颗炸弹的概率只有亿分之一 这已经小到可以忽略不计了 乙 但两颗炸弹与你坐不坐飞机有什么关系 甲 当然有关系啦 不是说同时有两颗炸弹的概率很小吗 我现在自带了一颗炸弹 飞机上再有一颗几乎是不可能的 所以我才放心地来坐飞机 乙 我和你想的一样 我也带了一颗 笑话 一 随机性与统计规律 1 在一定条件下 若某事件必然出现 这个事件叫做必然事件 2 若某件事不可能出现 这个事件叫做不可能事件 3 若在一定条件下某事件可能出现 也可能不出现 这个事件叫做随机事件 思考 随机事件的出现是不是就没有什么规律呢 掷币实验 实验方法 1 将4枚硬币握在手中 在桌面上随意投掷10次 2 记录每次投掷时正面朝上的硬币数 3 统计共10次投掷中有0 1 2 3 4枚硬币正面朝上的次数 并将结果填入表格中 实验目的 研究随机事件的出现是否存在规律性 注意 控制每次硬币下落的高度相同 硬币的大小材料相同 抛出方法相同 上面的实验给我们什么启示 1 个别随机事件的出现具有偶然性 2 大量随机事件的整体会表现出一定的规律性 这种规律就是统计规律 单个气体分子的运动是无规则的 思路 四枚硬币 每投掷一次 正面朝上的硬币数是不确定的 投掷很多次后 正面朝上的硬币数存在着一定的统计规律 大量气体分子的运动也应该存在一定的统计规律 类比 二 气体分子运动的特点 标况下气体分子平均距离约为 10 10 10m 1 理想性 气体分子距离比较大 分子间作用力很弱 分子除了相互碰撞或跟器壁碰撞外不受力而做匀速直线运动 因而会充满它能达到的整个空间 标准状态下1cm3气体中的分子数的数量级约为1018 2 现实性 气体分子数量巨大 分子之间频繁地碰撞 分子速度大小和方向频繁改变 3 规律性 1 运动杂乱无章 任何一个方向运动的气体分子都有 各个方向运动的分子数目基本相等 2 大量气体分子的速率是按一定规律分布 呈 中间多 两头少 的分布规律 尽管大量分子做无规则运动 速率有大有小 但分子的速率却按一定的规律分布 观察与思考 对比0 和100 氧气分子速率分布图象 有什么不同 温度越高 分子平均速率越大 三 气体温度的微观意义 气体温度的微观意义 1 温度升高时 速率大的分子数增加速率小的分子数减少 3 微观意义 温度是分子平均动能的标志 a为比例常数 2 温度越高 分子平均速率越大 通过定量分析得出 理想气体的热力学温度T与分子的平均动能成正比 即 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 B 从微观角度看 气体对容器的压强是如何产生的 压强的大小可能和什么因素有关 是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的 四 气体压强的微观意义 铁珠模拟实验 在某高度 将铁珠连续倒在秤盘上 观察示数 在更高的位置 将铁珠连续倒在秤盘上 观察示数 实验现象 实验一 位置越高 台秤的示数越大 类比 气体分子平均动能越大 气体压强越大 结论 铁珠的动能越大 对秤盘压强越大 温度 在相同高度 将铁珠更密集倒在秤盘上 观察示数 实验二 实验现象 倒在秤盘上的铁珠越密集 示数越大 类比 气体分子越密集 气体压强越大 体积 气体压强的大小跟两个因素有关 体积 温度 结论 气体分子的密集程度 气体分子的平均动能 玻意耳定律的微观解释 T不变 分子平均动能不变 平均每个分子对器壁的撞击力不变 V减小 分子密度增大 单位时间内撞击容器单位面积的分子数增多 气体压强增大 五 对气体实验定律的微观解释 请解释查理定律和盖 吕萨克定律 查理定律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 盖 吕萨克定律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 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 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 D 小结 一 气体分子运动的特点 1 气体分子可以在自由移动 从而可以充满任何容器 2 从总体上看气体分子沿各个方向运动的机会均等 因此对大量分子而言 在任一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等的 3 氧气分子的速率分布图象特点 中间多 两头少 二 气体温度的微观意义 温度是分子平均动能的标志 三 气体压强