高中物理 8.4 氣體熱現(xiàn)象的微觀意義課件1 新人教版選修33.ppt

第八章氣體 8 4氣體熱現(xiàn)象的微觀意義 1 理解氣體分子運動的特點及氣體分子運動速率的統(tǒng)計分布規(guī)律 2 能用氣體分子動理論解釋氣體壓強的微觀意義 知道氣體的壓強 溫度 體積與所對應的微觀物理量間的相關聯(lián)系 3 能用氣體分子動理論解釋三個氣體實驗定律 學習目標定位 學習探究區(qū) 一 氣體分子運動的特點和氣體溫度的微觀意義 二 氣體壓強的微觀意義 三 對氣體實驗定律的微觀解釋 一 氣體分子運動的特點和氣體溫度的微觀意義 1 把4枚硬幣投擲10次并記錄正面朝上的個數(shù) 比較個人 小組 大組 全班的數(shù)據(jù) 你能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律嗎 問題設計 答案隨著投擲次數(shù)增多 2枚硬幣正面朝上的次數(shù)比例最多 占總數(shù)的 1枚和3枚正面朝上的次數(shù)各占總數(shù)的 全朝上或全朝下次數(shù)最少 各占總數(shù)的 說明大量隨機事件的整體會表現(xiàn)出一定的規(guī)律性 一 氣體分子運動的特點和氣體溫度的微觀意義 2 氣體分子間的作用力很小 若沒有分子力作用 氣體分子將處于怎樣的自由狀態(tài) 答案無碰撞時氣體分子將做直線運動 但由于分子之間的頻繁碰撞 使得氣體分子的速度大小和方向頻繁改變 運動變得雜亂無章 3 溫度不變時 每個分子的速率都相同嗎 答案分子在做無規(guī)則運動 造成其速率有大有小 要點提煉 1 氣體分子運動的特點 1 氣體分子之間的距離很大 大約是分子直徑的10倍 因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外 氣體分子不受力的作用 在空間 2 分子的運動雜亂無章 在某一時刻 向著任何一個方向運動的分子都有 而且向各個方向運動的氣體分子數(shù)目都相等 一 氣體分子運動的特點和氣體溫度的微觀意義 自由移動 3 每個氣體分子都在做的無規(guī)則運動 4 大量氣體分子的速率分布呈 的規(guī)律 一 氣體分子運動的特點和氣體溫度的微觀意義 永不停息 中間多 兩頭少 一 氣體分子運動的特點和氣體溫度的微觀意義 2 氣體溫度的微觀意義 1 溫度越高 分子的熱運動越 當溫度升高時 中間多 的這一 高峰 向速率大的方向移動 即速率大的分子數(shù)目增多 速率小的分子數(shù)目減少 分子的平均速率增大 分子的熱運動更劇烈 2 溫度是分子的標志 理想氣體的熱力學溫度t與分子的平均動能成正比 即t 激烈 平均動能 二 氣體壓強的微觀意義 如圖1所示 把一顆豆粒拿到臺秤上方約10cm的位置 放手后使它落在秤盤上 觀察秤的指針的擺動情況 再從相同高度把100?；蚋嗟亩沽＿B續(xù)地倒在秤盤上 觀察指針的擺動情況 使這些豆粒從更高的位置落在秤盤上 觀察指針的擺動情況 用豆粒做氣體分子的模型 試說明氣體壓強產生的機理 問題設計 圖1 1 氣體壓強的大小等于氣體作用在器壁單位面積上的 2 產生原因 是由于大量氣體分子無規(guī)則運動碰撞器壁 形成對器壁各處均勻的持續(xù)的壓力而產生的 3 決定因素 氣體壓強的大小 微觀上決定于分子的和分子的 宏觀上決定于氣體的溫度t和體積v 要點提煉 二 氣體壓強的微觀意義 壓力 平均動能 密集程度 三 對氣體實驗定律的微觀解釋 問題設計 如何從微觀角度來解釋氣體實驗三定律呢 答案從決定氣體壓強的微觀因素上來解釋 即氣體分子的平均動能和氣體分子的密集程度 三 對氣體實驗定律的微觀解釋 要點提煉 1 玻意耳定律的微觀解釋一定質量的某種理想氣體 不變 分子的平均動能不變 體積減小 分子的密集程度 填 增大 或 減小 單位時間內撞擊單位面積器壁的分子數(shù)就增多 氣體的壓強就 填 增大 或 減小 溫度 增大 增大 三 對氣體實驗定律的微觀解釋 2 查理定律的微觀解釋一定質量的某種理想氣體 體積不變 則分子的密集程度不變 溫度升高 分子的平均動能 填 增大 或 減小 分子撞擊器壁的作用力變大 所以氣體的壓強 填 增大 或 減小 增大 增大 三 對氣體實驗定律的微觀解釋 3 蓋 呂薩克定律一定質量的某種理想氣體 溫度升高 分子的平均動能 填 增大 或 減小 分子撞擊器壁的作用力變大 而要使壓強不變 則需使影響壓強的另一個因素分子的密集程度減小 所以氣體的體積 填 增大 或 減小 增大 增大 例1 在一定溫度下 某種理想氣體的分子速率分布應該是 a 每個氣體分子速率都相等b 每個氣體分子速率一般都不相等 速率很大和速率很小的分子數(shù)目很少c 每個氣體分子速率一般都不相等 但在不同速率范圍內 分子數(shù)目的分布是均勻的d 每個氣體分子速率一般都不相等 速率很大和速率很小的分子數(shù)目很多 一 氣體分子運動的特點和氣體溫度的微觀意義 典例精析 解析氣體分子做無規(guī)則運動 速率大小各不相同 但分子的速率遵循一定的分布規(guī)律 氣體的大多數(shù)分子速率在某個數(shù)值附近 離這個數(shù)值越近 分子數(shù)目越多 離這個數(shù)值越遠 分子數(shù)目越少 總體表現(xiàn)出 中間多 兩頭少 的分布規(guī)律 一 氣體分子運動的特點和氣體溫度的微觀意義 典例精析 答案b 二 氣體壓強的微觀意義和對氣體實驗定律的微觀解釋 例2 有關氣體壓強 下列說法正確的是 a 氣體分子的平均速率增大 則氣體的壓強一定增大b 氣體分子的密集程度增大 則氣體的壓強一定增大c 氣體分子的平均動能增大 則氣體的壓強一定增大d 氣體分子的平均動能增大 氣體的壓強有可能減小 典例精析 二 氣體壓強的微觀意義和對氣體實驗定律的微觀解釋 典例精析 解析氣體的壓強在微觀上與兩個因素有關 一是氣體分子的平均動能 二是氣體分子的密集程度 密集程度或平均動能增大 都只強調問題的一方面 也就是說 平均動能增大的同時 分子的密集程度可能減小 使得壓強可能減小 同理 當分子的密集程度增大時 分子的平均動能也可能減小 氣體的壓強變化不能確定 故正確答案為d 答案d 二 氣體壓強的微觀意義和對氣體實驗定律的微觀解釋 例3 一定質量的理想氣體 在壓強不變的條件下 溫度升高 體積增大 從分子動理論的觀點來分析 正確的是 a 此過程中分子的平均速率不變 所以壓強保持不變b 此過程中每個氣體分子碰撞器壁的平均沖擊力不變 所以壓強保持不變c 此過程中單位時間內氣體分子對單位面積器壁的碰撞次數(shù)不變 所以壓強保持不變d 以上說法都不對 典例精析 二 氣體壓強的微觀意義和對氣體實驗定律的微觀解釋 典例精析 解析壓強與單位時間內碰撞到器壁單位面積的分子數(shù)和每個分子的沖擊力有關 溫度升高 分子與器壁的平均沖擊力增大 單位時間內碰撞到器壁單位面積的分子數(shù)應減小 壓強才可能保持不變 答案d 自我檢測區(qū) 1 2 課堂要點小結 3 1 氣體分子的運動特點 下列對氣體分子運動的描述正確的是 a 氣體分子的運動是雜亂無章的沒有一定的規(guī)律b 氣體分子間除相互碰撞外 幾乎無相互作用c 大量氣體分子的運動符合統(tǒng)計規(guī)律d 氣體之所以能充滿整個空間 是因為氣體分子間相互作用的引力和斥力十分微弱 氣體分子可以在空間自由運動 1 2 3 1 2 解析氣體分子間距離很大 相互作用的引力和斥力很弱 能自由運動 氣體分子的運動是雜亂無章的 但大量氣體分子的運動符合統(tǒng)計規(guī)律 故a錯 b c d正確 答案bcd 3 2 氣體分子速率的分布規(guī)律 1859年麥克斯韋從理論上推導出了氣體分子速率的分布規(guī)律 后來有許多實驗驗證了這一規(guī)律 若以橫坐標v表示分子速率 縱坐標f v 表示各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比 下面四幅圖中能正確表示某一溫度下氣體分子速率分布規(guī)律的是 1 2 3 1 2 解析氣體分子速率分布規(guī)律是 中間多 兩頭少 且分子不停地做無規(guī)則運動 沒有速度為零的分子 故選d 答案d 3 3 氣體壓強的微觀意義 下列各組物理量中能決定氣體的壓強的是 a 分子的平均動能和分子種類b 分子密集程度和分子的平均動能c 分子總數(shù)和分子的平均動能d 分子密集程度和分子種類 1 2 3 解析氣體的壓強是由大量分子碰撞器壁而產起的 氣體分子的密集程度越大 即單位體積內分子數(shù)越多 在單位時間內撞擊器壁單位面積的分子數(shù)就越多 則氣體的壓強越大 另外氣體分子的平均動能越大 分子撞擊器壁對器壁產生的作用力越大 氣體的壓強就越大 故決定氣體壓強的因素是分子密集程度和分子的平均動能 故b項正確 答案b 1 2 3 課堂要點小結 氣體熱現(xiàn)象的微觀意義 隨機性與統(tǒng)計規(guī)律 隨機事件 統(tǒng)計規(guī)律 分子不受力的作用 在空間自由移動 氣體分子運動的特點 分子運動雜亂無章 分子永不停息地運動溫度越高 分子的熱運動越激烈