人教版高中物理選修3-3第七章第四節(jié)《氣體熱現(xiàn)象的微觀意義》課件

1、4氣體熱現(xiàn)象的微觀意義第八章氣體學科素養(yǎng)與目標要求1.了解什么是統(tǒng)計規(guī)律.2.知道氣體分子運動的特點.物理觀念：1.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互聯(lián)系.2.能用氣體分子動理論解釋三個氣體實驗定律.科學思維：通過將豆粒連續(xù)倒在秤盤上，模擬氣體壓強的產(chǎn)生機理，幫助學生理解氣體壓強.科學探究：自主預習 預習新知 夯實基礎重點探究 啟迪思維 探究重點鞏固練習 檢測評價 達標過關內容索引NEIRONGSUOYIN自主預習預習新知 夯實基礎011.必然事件：在一定條件下 出現(xiàn)的事件.2.不可能事件：在一定條件下 出現(xiàn)的事件.3.隨機事件：在

2、一定條件下可能出現(xiàn)，也可能 的事件.4.統(tǒng)計規(guī)律：大量 的整體會表現(xiàn)出一定的規(guī)律.隨機性與統(tǒng)計規(guī)律一不可能必然不出現(xiàn)隨機事件氣體分子運動的特點二1.氣體分子之間的距離大約是分子直徑的10倍左右，通常認為除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，氣體分子不受力的作用，做勻速直線運動.2.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 .相等氣體溫度的微觀意義三1.溫度越高，分子的熱運動越 .大量氣體分子的速率呈“ ”的規(guī)律分布.當溫度升高時，氣體分子的速率分布圖“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.2.溫

3、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Ta ，式中a是比例常數(shù).激烈中間多、兩頭少平均動能氣體壓強的微觀意義四1.氣體壓強的大小等于大量氣體分子作用在器壁單位面積上的 .2.產(chǎn)生原因：大量氣體分子對器壁的碰撞引起的.3.決定因素：(1)微觀上決定于分子的 和分子的 ；(2)宏觀上決定于氣體的 和 .平均作用力平均動能密集程度溫度T體積V對氣體實驗定律的微觀解釋五1.玻意耳定律的微觀解釋一定質量的某種理想氣體， 保持不變時，分子的平均動能不變.體積減小時，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

4、“減小”).2.查理定律的微觀解釋一定質量的某種理想氣體，體積保持不變時，分子的密集程度保持不變，溫度升高時，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”).增大增大增大增大溫度3.蓋呂薩克定律的微觀解釋一定質量的某種理想氣體，溫度升高時，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即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1.判斷下列說法的正誤.(1)氣體內部所有分子的動能都隨溫度的升高而增大.()(2)溫度相同時，各種氣體分子的平均速

5、率都相同.()(3)密閉容器中氣體的壓強是由于分子間的相互作用力而產(chǎn)生的.()(4)氣體分子的平均動能越大，分子越密集，氣體壓強越大.()(5)一定質量的某種理想氣體，若p不變，V增大，則T增大，是由于分子密集程度減小，要使壓強不變，需使分子的平均動能增大.()即學即用2.密閉在鋼瓶中的理想氣體，溫度升高時壓強增大.從分子動理論的角度分析，這是由于分子熱運動的_增大了.該氣體在溫度T1、T2時的分子速率分布圖象如圖1所示，則T1_(選填“大于”或“小于”)T2.平均動能小于圖1重點探究啟迪思維 探究重點02(1)拋擲一枚硬幣時，其正面有時向上，有時向下，拋擲次數(shù)較少和次數(shù)很多時，會有什么規(guī)律？

6、導學探究對氣體分子運動特點的理解一答案拋擲次數(shù)較少時，正面向上或向下完全是偶然的，但次數(shù)很多時，正面向上或向下的概率是相等的.(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勻速直線運動，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？溫度升高，所有分子運動速率都增大嗎？答案分子在做無規(guī)則運動，造成其速率有大有小.溫度升高時，所有分子熱運動的平均速率增大，即大部分分子的速率增大了，但也有少數(shù)分子的速率減小.1.對統(tǒng)計規(guī)律的理解(1)個別事物的出現(xiàn)具有偶然因素，但大量

7、事物出現(xiàn)的機會卻遵從一定的統(tǒng)計規(guī)律.(2)從微觀角度看，由于物體是由數(shù)量極多的分子組成的，這些分子并沒有統(tǒng)一的運動步調，單獨來看，各個分子的運動都是不規(guī)則的，帶有偶然性，但從總體來看，大量分子的運動卻有一定的規(guī)律.2.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，在空間自由移動.所以氣體沒有確定的形狀和體積，其體積等于容器的容積.(2)分子的運動雜亂無章，在某一時刻，氣體分子沿各個方向運動的機會(機率)相等.(3)每個氣體分子都在做永不停息的無規(guī)則運動，常溫下大多數(shù)氣體分子的速率都達到數(shù)百米每秒，在數(shù)量級上相當于

8、子彈的速率.知識深化3.氣體溫度的微觀意義(1)溫度越高，分子的熱運動越激烈.(2)氣體分子速率呈“中間多、兩頭少”的規(guī)律分布.當溫度升高時，某一分子在某一時刻它的速率不一定增加，但大量分子的平均速率一定增加，而且“中間多”的分子速率值增加(如圖2所示).圖2(3)理想氣體的熱力學溫度T與分子的平均動能 成正比，即：Ta (式中a是比例常數(shù))，這表明，溫度是分子平均動能的標志.例1(多選)對于氣體分子的運動，下列說法正確的是A.一定溫度下某理想氣體的分子的碰撞雖然十分頻繁，但同一時刻，每個分子的速率都相等B.一定溫度下某理想氣體的分子速率一般不相等，但速率很大和速率很小的分子數(shù)目相對較少C.一

9、定溫度下某理想氣體的分子做雜亂無章的運動可能會出現(xiàn)某一時刻所有分子都朝同一方向運動的情況D.一定溫度下某理想氣體，當溫度升高時，其中某10個分子的平均動能可能減小解析一定溫度下某理想氣體分子碰撞十分頻繁，單個分子運動雜亂無章，速率不等，但大量分子的運動遵從統(tǒng)計規(guī)律，速率很大和速率很小的分子數(shù)目相對較少，向各個方向運動的分子數(shù)目相等，A、C錯，B對；溫度升高時，大量分子平均動能增大，但個別或少量(如10個)分子的平均動能有可能減小，D對.總結提升氣體分子的運動是雜亂無章、無規(guī)則的，研究單個的分子無實際意義，我們研究的是大量分子的統(tǒng)計規(guī)律.例2(多選)(2019吉林省實驗中學高二下期中)氧氣分子在

10、0 和100 溫度下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變化分別如圖3中兩條曲線所示.下列說法正確的是A.圖中兩條曲線下面積相等B.圖中虛線對應于氧氣分子平均動能較小的情形C.圖中實線對應于氧氣分子在0 時的情形D.圖中曲線給出了任意單位速率間隔的氧氣分子數(shù)目圖3解析由題圖可知，在0 和100 兩種不同情況下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比與分子速率間的關系圖線與橫軸所圍面積都應該等于1，即相等，故A正確；由題圖可知，具有最大比例的單位速率間隔，0 時對應的速率小，故說明虛線對應于氧氣分子在0 時的情形，實線為100 時的情形，故B正確，C錯誤；圖中曲線給出了任意單位速

11、率間隔的氧氣分子占據(jù)的比例，但無法確定分子具體數(shù)目，故D錯誤.氣體壓強的微觀意義二(1)如圖甲所示，密閉容器內封閉一定質量的氣體，氣體的壓強是由氣體分子間的斥力產(chǎn)生的嗎？導學探究答案不是，是分子撞擊器壁而產(chǎn)生的.(2)把一顆豆粒拿到臺秤上方約10 cm的位置，放手后使它落在秤盤上，觀察秤的指針的擺動情況.如圖乙所示，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(chǎn)生的原理.答案氣體壓強的大小跟兩個因素有關：一個是氣體分子的平均動能，一個是分子的密集程度.1.氣體壓強的產(chǎn)生單個分

12、子碰撞器壁的沖力是短暫的，但是大量分子頻繁地碰撞器壁，就會對器壁產(chǎn)生持續(xù)、均勻的壓力.所以從分子動理論的觀點來看，氣體的壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力.2.決定氣體壓強大小的因素(1)微觀因素氣體分子的密集程度：氣體分子密集程度(即單位體積內氣體分子的數(shù)目)越大，在單位時間內，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就越多，氣體壓強就越大.知識深化氣體分子的平均動能：氣體的溫度越高，氣體分子的平均動能就越大，每個氣體分子與器壁碰撞時(可視為彈性碰撞)給器壁的沖力就越大；從另一方面講，分子的平均速率越大，在單位時間內器壁受氣體分子撞擊的次數(shù)就越多，累計沖力就越大，氣體壓強就越大.(2)宏

13、觀因素與溫度有關：體積一定時，溫度越高，氣體的壓強越大.與體積有關：溫度一定時，體積越小，氣體的壓強越大.3.氣體壓強與大氣壓強的區(qū)別與聯(lián)系氣體壓強大氣壓強區(qū)別因密閉容器內的氣體分子的密集程度一般很小，由氣體自身重力產(chǎn)生的壓強極小，可忽略不計，故氣體壓強由氣體分子碰撞器壁產(chǎn)生大小由氣體分子的密集程度和溫度決定，與地球的引力無關氣體對上下左右器壁的壓強大小都是相等的由于空氣受到重力作用緊緊包圍地球而對浸在它里面的物體產(chǎn)生的壓強.如果沒有地球引力作用，地球表面就沒有大氣，從而也不會有大氣壓強地面大氣壓強的值與地球表面積的乘積，近似等于地球大氣層所受的重力值大氣壓強最終還是通過分子碰撞實現(xiàn)對放入其中

14、的物體產(chǎn)生壓強聯(lián)系兩種壓強最終都是通過氣體分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物體而產(chǎn)生的例3(多選)一定質量的理想氣體，經(jīng)等溫壓縮，氣體的壓強增大，用分子動理論的觀點分析，這是因為A.氣體分子每次碰撞器壁的平均沖力增大B.單位時間內單位面積器壁上受到氣體分子碰撞的次數(shù)增多C.氣體分子的總數(shù)增加D.氣體分子的密集程度增大解析理想氣體經(jīng)等溫壓縮，壓強增大，體積減小，分子密集程度增大，則單位時間內單位面積器壁上受到氣體分子的碰撞次數(shù)增多，但氣體分子每次碰撞器壁的平均沖力不變，故B、D正確，A、C錯誤.對氣體實驗定律的微觀解釋三(1)如何從微觀角度來解釋氣體實驗定律？答案從決定氣體壓強的微觀因素上來解釋，即

15、氣體分子的平均動能和氣體分子的密集程度.導學探究(2)自行車的輪胎沒氣后會變癟，用打氣筒向里打氣，打進去的氣越多，輪胎會越“硬”.你怎樣用分子動理論的觀點來解釋這種現(xiàn)象？(假設輪胎的容積和氣體的溫度不發(fā)生變化)答案輪胎的容積不發(fā)生變化，隨著氣體不斷地打入，輪胎內氣體分子的密集程度不斷增大，溫度不變意味著氣體分子的平均動能沒有發(fā)生變化，單位時間內單位面積上碰撞次數(shù)增多，故氣體壓強不斷增大，輪胎會越來越“硬”.1.用氣體分子動理論解釋玻意耳定律一定質量(m)的理想氣體，其分子總數(shù)(N)是一個定值，當溫度(T)保持不變時，則分子的平均速率(v)也保持不變，當其體積(V)增大為原來的n倍時，單位體積內

16、的分子數(shù)(N0)則變?yōu)樵瓉淼膎分之一，因此氣體的壓強也減為原來的n分之一；反之若體積減小為原來的n分之一，壓強則增大為原來的n倍，即壓強與體積成反比.這就是玻意耳定律.2.用氣體分子動理論解釋查理定律一定質量(m)的氣體的總分子數(shù)(N)是一定的，體積(V)保持不變時，其單位體積內的分子數(shù)(N0)也保持不變，當溫度(T)升高時，其分子運動的平均速率(v)也增大，則氣體壓強(p)也增大；反之當溫度(T)降低時，氣體壓強(p)也減小.這與查理定律的結論一致.知識深化3.用氣體分子動理論解釋蓋呂薩克定律一定質量(m)的理想氣體的總分子數(shù)(N)是一定的，要保持壓強(p)不變，當溫度(T)升高時，氣體分子運動的平均速率(v)會增加，那么單位體積內的分子數(shù)(N0)一定要減小(否則壓強不可能不變)，因此氣體體積(V)一定增大；反之當溫度降低時，同理可推出氣體體積一定減小.這與蓋呂薩克定律的結論是一致的.例4(多選)關于一定質量的理想氣體，下列說法中正確的是A.體積不變，壓強增大時，氣體分子的平均動能一定增大B.溫度不變，壓強減小時，氣體的密集程度一定減小C.壓強不變，溫度降低時，氣體的密集程度一定減小D.溫度升高，壓強和體積可