气体分子运动与压强课件

1、第二节 气体分子运动与压强课 标 解 读1.了解什么是统计规律,知道统计规律的特点.2.了解气体分子的麦克斯韦速率分布规律.3.了解气体压强的微观解释.阅读教材自主梳理 (2)伽尔顿板演示的统计规律如图所示,在一块竖直木板上部均匀钉上许多铁钉,木板下部用竖直隔板隔成等宽的狭槽,装置前有玻璃遮挡,从入口处投入一小钢珠,小钢珠下落过程中,多次与铁钉碰撞落入某一狭槽中,重复实验几次,发现小钢珠落入哪一个槽完全是_的.当大量小钢珠从入口缓缓倒入,发现落入中央狭槽的钢珠多,落入两边狭槽的钢球少.这说明,单个小钢球落入哪个狭槽是_的,少量钢珠在狭槽内分布情况也是_的,但大量钢珠在狭槽的分布能表现出一定的统

2、计规律,即“_”.不确定偶然不确定中间多,两侧少(3)抛硬币的统计规律每一次抛硬币时,出现正面还是反面完全是_,不确定的,抛掷次数较少时,出现正面反面的_也是不确定的.抛掷次数很多时,出现正面和反面的次数约各为抛掷总次数的_.抛掷次数越多,越接近这个百分率.偶然的比例50%2.气体分子速率分布规律(1)由分子动理论可知,气体分子都在永不停息地做_运动,分子之间发生着频繁地_,因此每一个分子的运动状态_,研究某一个分子的运动是没有意义的.虽然每一个分子运动速率是不确定的,但物质的分子数目是非常巨大的,因此大量气体分子的速率存在着一定的统计规律.无规则碰撞时刻在改变 (2)麦克斯韦速率分布规律3.

3、气体的压强(1)气体压强的微观解释容器内大量气体分子都在做高速无规则运动,每个分子撞击容器壁的冲力是_的不连续的,但大量气体分子频繁的碰撞器壁,就能对器壁产生持续的稳定的_,这是气体压强产生的原因.由于大量气体分子运动的无规则性,气体分子向各个方向运动的机会_,因此气体内部压强处处相等.短暂压力均等b.单位体积内的分子数增大,气体压强增大若容器内单位体积内的分子数增大,在单位时间内,气体分子对单位器壁面积上的碰撞次数也_,因而气体的压强也_.总之,气体的压强与_ 和_ _有关,_ _越高, _越多,气体的压强越大.增多增大气体温度分子密度温度单位体积内的分子数1.气体分子动理论的基本观点(1)

4、一般来说气体分子之间的距离很大,大约是分子直径的10倍以上,因此分子之间的相互作用力非常微弱,可以认为是零,因此除了相互碰撞或跟器壁碰撞外,气体分子不受力的作用,在空间自由移动.这是少量气体也能充满容器空间的原因. (2)大量气体分子的运动是杂乱无章的,气体分子间发生着频繁的碰撞,因此在某一时刻,向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都相等,换句话说,气体分子向各个方向运动的机会均等.(3)气体分子都在做永不停息的运动,对于单个分子某时刻的速率大小是偶然的,但大多数分子在常温下的速率都达到数百米每秒,温度升高,气体分子的热运动越剧烈,大多数分子的速率要增大.2.大量气体分

5、子运动的速率分布规律统计规律是大量的偶然事件所表现出来的整体规律,对个别事件或少量事件,没有统计规律可言.对于气体分子的运动速率也是如此,单个分子某时刻的运动速率是偶然的,研究单个分子运动也是没有意义的.但是大量分子的速率却遵循一定的统计规律,1859年,麦克斯韦从理论上推导出了气体分子的速率分布规律,陆续有许多实验方案证实了这个规律.这就是麦克斯韦速率分布规律.在一定温度下,速率在某值附近的分子数在总分子数中占的比例最大,而速率很大或很小的分子数占总分子数的比例很小,也就是说气体分子在这个速率出现的几率最大,离这个速率值越远出现的几率就越小.这种分布规律是“中间多,两头少”,当温度升高,这种

6、分布规律没变,多数气体分子的速率变大了,也就是说速率大的分子数增多了,速率小的分子数减少了,分子运动的平均速率增大了,分子热运动变得更加剧烈了.这种规律对研究热现象具有重要作用.3.气体压强的产生和决定因素(1)气体压强的产生大量做无规则热运动的分子对器壁频繁持续地碰撞,虽然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看来,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.当一定质量的气体,体积不变时,温度升高,分子热运动加剧,平均速率增大,那么,每个分子撞击器壁的平均作用增大,而气体分子热运动加剧时,单位时间撞击单位

7、器壁面积的分子数也会增多,单位器壁面积上的气体压力就会增大,即气体的压强就增大.典 例 剖 析A.图线对应的温度T1低于图线对应的温度T2B.从图线可看出气体分子速率在v1附近的分子数占气体分子总数的比例最大C.从图线可看出,气体分子速率在温度为T2时,出现在速率v2附近的几率最大D.从图线可看出气体在温度T1时的平均速率大于气体在温度T2时的平均速率解析:从图象看气体在温度T1时,速率出现在v1附近的分子数占大多数,气体在温度T2时出现在v2附近的分子数占大多数.由于v1v2,所以气体在温度T1时的平均速率小于气体在温度v2时的平均速率,显然T1T2.选项AB正确,D错误.根据统计观点,气体

8、分子在温度T1T2时出现的几率最大的速率是v1,v2,选项C正确.答案:ABC变式训练1:在一定温度下,某种理想气体的速率分布应该是( )A.每个分子速率都相等B.每个分子速率一般都不相等,速率很大和速率很小的分子数目都很少C.每个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:由麦克斯韦气体分子速率分布规律知,气体分子速率大部分集中在某个数值附近,速率很大的和速率很小的分子数目都很少,所以B正确.答案:B题型二 关于气体压强的问题例2:(2006全国高考)对一定质量的气体,若用N表示单位时间内器壁单位面积碰撞的

9、分子数,则( )A.当体积减小时,N必定增加B.当温度升高时,N必定增加C.当压强不变而体积和温度变化时,N必定变化D.当压强不变而体积和温度变化时,N可能不变规律技巧:一定量的气体单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数和分子碰撞器壁的平均冲力是决定气体压强大小的微观因素.从宏观上讲就是气体的体积和温度.变式训练2:对于一定量的气体,下列四个论述中正确的是( )A.当气体温度升高时,压强必变大B.当气体温度升高时,压强可以不变C.当气体体积变大时,压强必变小D.当气体体积变大时,压强必变大答案:B解析:一定量的气体的压强,从微观角度看决定于分子热运动的剧烈程度和单位体积内的分子数,温度和体积分别

10、决定了分子热运动的剧烈程度和分子密度,因此这两个因素中只知道一个因素的变化情况,而另一个因素的变化情况不知道,就不能确定气体压强的变化情况,故上述四个选项中只有B选项正确.课内针对性训练(学生用书P11)1.关于封闭在容器内的一定质量的气体,当温度升高时,下列说法正确的是( )A.气体中的每个分子的速率必定增大B.有的分子的速率可能减小C.速率大的分子数目增加D.“中间多,两头少”的分布规律改变解析:根据大量气体分子麦克斯韦速率分布规律,温度升高,速率大的分子数目增多,速率小的分子数目减少,但“中间多,两头少”的分布规律没变,选项AD错,选项C正确.对于单个分子的速率如何变化具有偶然性,无法判

11、断,选项B正确.答案:BC2.汽缸内封入一定质量的气体,若使其减小体积,降低温度,关于压强变化的判断,下列说法正确的是( )A.一定增大B.一定减小C.可能增大,也可能减小D.可能不变解析:由于气体压强的大小与温度和气体的分子密度有关,体积减小,使分子密度增大,但温度降低,又使分子的平均速率减小,对气体压强的影响程度无法确定,故AB错误,CD正确.答案:CD3.封闭在气缸内的一定质量的气体,如果保持气体体积不变,当温度升高时( )A.气体的密度增大B.气体的压强增大C.气体分子的平均速率减小D.每秒撞击单位器壁面积的气体分子数不变答案:B课外梯度练习 (学生用书P11)A组 基础知识 强化训练

12、1.关于伽尔顿板实验,下列说法正确的是( )A.在入口处投入一个小钢珠,钢珠落入哪个狭槽完全是偶然的B.在入口处投入几个小钢珠,钢珠在狭槽内的分布情况也是不确定的C.钢珠落入任何一个狭槽的机会是均等的D.大量钢珠倒入伽尔顿板,钢珠在狭槽内分布的统计规律是“中间多,两侧少”答案:ABD2.对于封闭在大型气罐内的氧气对器壁的压强,下列说法正确的是( )A.由于分子向上运动的数目多,因此上部器壁的压强大B.气体分子向水平方向运动的数目少,则侧壁的压强小C.由于氧气的重力会对下部器壁产生一个向下的压力,因此下部器壁的压强大D.气体分子向各个方向运动的可能性相同,撞击情况相同,器壁各处的压强相等解析:由

13、于气体对器壁的压强是大量分子对器壁撞击的宏观表现,而气体分子向各个方向运动的机会相等.因此,器壁各处的压强相等,由此知,ABC错误;D正确.答案:D3.关于密闭容器中气体的压强,下列说法正确的是( )A.是由气体的重力产生的B.是由大量分子频繁碰撞器壁产生的C.压强的大小只取决于气体分子数量的多少D.容器运动速度越大,气体的压强也越大解析:气体的压强是由于大量分子对器壁频繁碰撞造成的,在数值上就等于在单位面积上气体分子的平均碰撞作用力.答案:B4.堵住打气筒的出气口,下压活塞使气体体积减小,你会感到越来越费力,其原因是( )A.气体的密度增大,使得在相同时间内撞击活塞的气体分子数目增大B.分子

14、间没有可压缩的空间C.压缩气体要克服分子力做功D.分子力表现为斥力,且越来越大,所以越来越费力解析:在常温常压下,气体分子之间的距离约为10-9 m,分子之间的分子力认为是零.所以BCD错,感到越来越费力的原因是气体的体积减小,分子密度增大,与原来相比,相同时间内撞击活塞的气体分子数增大,气体的压强增大.答案:A5.对于一定量的气体,下列四个论述中正确的是( )A.当分子热运动变剧烈时,压强必变大B.当分子热运动变剧烈时,压强可以不变C.当分子间的平均距离变大时,压强必变小D.当分子间的平均距离变大时,压强必变大解析:一定量气体的压强,从宏观角度看是由温度和分子密度共同决定的,从微观角度看是由

15、分子热运动的剧烈程度和分子间的平均距离共同决定的,在这两个影响气体压强的因素中,若仅已知其中某一个因素的变化情况,而另一个因素的变化情况不知道,就不能确定气体压强的变化情况,故上述的四个选项中只有B是正确的.答案:BB组 知识能力 提高训练6.如图所示为某大型商场从早8点开始营业后,各时刻商场人数分布图线,根据图线你能得到哪些信息?解析:对于某一个人,哪天去商场,什么时间去商场完全是偶然的,但对于大量到商场的人在各时间段内的分布却出现了一个统计规律,即在中午12点时客流量最大,从11:30-1330商场内顾客人数最多,到16:00时,商场内顾客减小到300人,在18:00时客流量又出现一次小高峰,1