2018-2019學年高中物理第八章氣體課時5氣體熱現(xiàn)象的微觀意義學案新人教版選修3-3

1、學案 5 氣體熱現(xiàn)象的微觀意義目標定位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(guān)聯(lián)系 3 能用氣體分子動理論解釋三個氣體實驗定律.知 i 只探允基礎(chǔ)自學薄實莖點互動探究一、氣體分子運動的特點和氣體溫度的微觀意義問題設計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？3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 8； 1 枚和 3 枚正面1 1朝上的次數(shù)各占總數(shù)的 4,全朝上或全朝下次數(shù)最少，各占總

2、數(shù)的16-說明大量隨機事件的整 體會表現(xiàn)出一定的規(guī)律性.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？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.要點提煉1 統(tǒng)計規(guī)律在一定條件下可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)的事件叫隨機事件；大量隨機事件整體表現(xiàn)出的規(guī)律叫統(tǒng)計規(guī)律.2 氣體分子運動的

3、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.(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.(3) 每個氣體分子都在做永不停息的無規(guī)則運動.(4) 大量氣體分子的速率分布呈“中間多、兩頭少”的規(guī)律.3.氣體溫度的微觀意義(1) 溫度越高，分子的熱運動越激烈溫度升高時，“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.(2) 溫度是分子平均動能的標志.理想氣體的熱力學溫度T與分子

4、的平均動能Ek成正比,即T=a Ek.二、氣體壓強的微觀意義問題設計如圖 1 所示，(1)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.(2)再從相同高度把 100 粒或更多的豆粒連續(xù)地倒在秤盤上，觀察指 針的擺動情況.(3)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.圖 1答案說明氣體壓強的產(chǎn)生跟兩個因素有關(guān)：一個是氣體分子的平均動能，一個是分子的密集程度.要點提煉1._ 氣體壓強的大小等于氣體作用在器壁單位面積上的壓力._2 產(chǎn)生原因：是大量氣體分子對器壁的碰撞引起的.3.決定因素：（

5、1）微觀上決定于分子的平均動能和分子的密集程度，（2）宏觀上決定于氣體的溫度T和體積V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定律？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.要點提煉1 .玻意耳定律的微觀解釋一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度丕變，分子的平均動能不變.體積減小，分子的密集程度增_大（填“增大”或“減小”），單位時間內(nèi)撞擊單位面積器壁的分子數(shù)就增多，氣體的壓強就增大（填“增大”或“減小”）.2. 查理定律的微觀解釋一定質(zhì)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，分子的平均動能增大（填“增大”或“減小”），分

6、子撞擊器壁的作用力變大，所以氣體的壓強增大 _ （填“增 大”或“減小”）.3. 蓋一呂薩克定律一定質(zhì)量的某種理想氣體， 溫度升高，分子的平均動能增大（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，所以氣體的體積增大（填“增大”或“減小”）.、典例精析一、氣體分子運動的特點和氣體溫度的微觀意義【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(nèi)，分子數(shù)目的分布是均勻的

7、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.答案 B【例 2 如圖 2 是氧氣分子在不同溫度（0C和 100C）下的速率分布圖，由圖可得信息（）A. 同一溫度下，氧氣分子呈現(xiàn)出“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律B. 隨著溫度的升高，每一個氧氣分子的速率都增大C. 隨著溫度的升高，氧氣分子中速率小的分子所占的比例增加D. 隨著溫度的升高，氧氣分子的平均速率變小答案

8、 A解析 溫度升高后，并不是每一個氧氣分子的速率都增大，而是氧氣分子的平均速率變大，并且速率小的分子所占的比例減小，則B、C D 錯誤；同一溫度下，氧氣分子呈現(xiàn)出“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律，A 正確.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 關(guān)于氣體的壓強，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解析氣體的壓強在微觀上與兩個因素有關(guān)：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

9、增大，都只強調(diào)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?。煌?，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【例 4 一定質(zhì)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(nèi)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. 以上說法都不對解析壓強與單位時間內(nèi)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(guān)，

10、溫度升高，分子與器壁的平均沖擊力增大，單位時間內(nèi)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自我謚測檢現(xiàn)學雪果體驗成功魅樂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答案 BCD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.

11、2. （氣體分子速率的分布規(guī)律）如圖 3 所示，橫坐標v表示分子速率，縱坐標f（v）表示各等間隔速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比.圖中曲線能正確表示某一溫度下氣體分子麥克斯韋速率分布規(guī)律的是（）A.曲線B .曲線C.曲線D .曲線答案 D解析 根據(jù)麥克斯韋氣體分子速率分布規(guī)律可知，某一速率范圍內(nèi)分子數(shù)量最大，速率過大或過小的數(shù)量較小，曲線向兩側(cè)逐漸減小，曲線符合題意選項D 正確.3.（對氣體實驗定律的微觀解釋）對一定質(zhì)量的理想氣體，下列說法正確的是（）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，氣體的密度一定減小C. 壓強不變，溫度降低時，氣體的密度一定

12、減小D. 溫度升高，壓強和體積都可能不變答案 AB解析 根據(jù)氣體壓強、體積、溫度的關(guān)系可知，體積不變，壓強增大時，溫度升高，氣體分子的平均動能一定增大，選項 A 正確；溫度不變，壓強減小時，氣體體積增大，氣體的密度減小壓強不變，溫度降低時，體積減小，氣體密度增大溫度升高，壓強、體積中至少有一個發(fā)生改變.綜上所述，正確答案為A、B.憲課堂要點小結(jié)|分子不受力的作用，在空間自由移動 氣體分子I分子運動雜亂無章 運動的特點”分子永不停息地運動、溫度越高再分子的熱運動越激烈象”氣體大??；氣體作用在器壁單位面積上的壓力 的壓強 產(chǎn)生原因:大量氣體分子對容器的碰撞引起的的微Q微觀上：分子的平均動能和分觀意

13、決定因素;：子的密集程度 義II宏觀上；溫度丁和體積V文玻意耳定律對氣體實驗定律的微觀解釋查理定律1蓋一呂薩克定律40 分鐘課時作業(yè)題組一對氣體分子運動的特點和溫度的理解1.關(guān)于氣體分子的運動情況， 下列說法中正確的是（）A. 某一時刻具有任意速率的分子數(shù)目是相等的B. 某一時刻一個分子速度的大小和方向是偶然的C. 某一溫度下，大多數(shù)氣體分子的速率不會發(fā)生變化D. 分子的速率分布毫無規(guī)律答案 B解析 具有某一速率的分子數(shù)目并不是相等的，呈“中間多、兩頭少”的統(tǒng)計規(guī)律分布，故A、D 項錯誤.由于分子之間頻繁地碰撞，分子隨時都會改變自己的運動情況，因此在某一 時刻，一個分子速度的大小和方向完全是偶

14、然的，故 B 項正確.某一溫度下，每個分子的速率仍然是隨時變化的，只是分子運動的平均速率不變，故C 項錯誤.故正確答案為 B.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 、T2時的分子速率分布圖象如圖 1 所示，則隨機性與統(tǒng)計規(guī)律:隨機事件統(tǒng)計規(guī)律Ti_（選填“大于”或“小于”）T2.分子的速率圖 1答案平均動能小于解析 溫度升高時，氣體分子平均速率變大，平均動能增大，即速率較大的分子占總分子數(shù)的比例增大，所以TiPB，乙容器中pc=PDD.當溫度升高時，pA、PB變大，pc、pD也要變大答案 C解析 甲容器壓強產(chǎn)生

15、的原因是水受到重力的作用，而乙容器壓強產(chǎn)生的原因是分子撞擊器壁，AB 錯；水的壓強p=pgh,hAhB,可知pApB，而密閉容器中氣體壓強各處均相等， 與位置無關(guān)，pc=pD, C 對；溫度升高時，PA、pB不變，而pc、PD變大，D 錯.4.兩個相同的密閉容器中分別裝有等質(zhì)量的同種理想氣體，已知容器中氣體的壓強不相同，則下列判斷中正確的是（）A 壓強小的容器中氣體的溫度比較高B.壓強大的容器中氣體單位體積內(nèi)的分子數(shù)比較少C.壓強小的容器中氣體分子的平均動能比較小D.壓強大的容器中氣體分子對器壁單位面積的平均作用力比較大答案 CD解析 相同的密閉容器中分別裝有等質(zhì)量的同種理想氣體，說明它們所含

16、的分子總數(shù)相同，即分子密度相同，B 錯；壓強不同，一定是因為兩容器氣體分子平均動能不同造成的，壓強 小的容器中分子的平均動能一定較小，溫度較低，故A 錯，C 對；壓強大的容器中氣體分子對器壁單位面積的平均作用力比較大，故D 正確.5.x、y兩容器中裝有相同質(zhì)量的氦氣，已知x容器中氦氣的溫度高于y容器中氦氣的溫度，但壓強卻低于y容器中氦氣的壓強.由此可知（）A.x中氦氣分子的平均動能一定大于y中氦氣分子的平均動能B.x中每個氦氣分子的動能一定都大于y中每個氦氣分子的動能C.x中動能大的氦氣分子數(shù)一定多于y中動能大的氦氣分子數(shù)D. x中氦氣分子的熱運動一定比y中氦氣分子的熱運動劇烈答案 ACD解析

17、分子的平均動能取決于溫度，溫度越高，分子的平均動能越大，但對于任一個氦氣分 子來說并不一定成立， 故 A 項正確，B 項錯誤；分子的動能也應遵從統(tǒng)計規(guī)律， 即“中間多、 兩頭少”，溫度較高時，動能大的分子數(shù)一定多于溫度較低時動能大的分子數(shù)，C 項正確;溫度越高，分子的無規(guī)則熱運動越劇烈,D 項正確.6定質(zhì)量的理想氣體，在壓強不變的條件下，體積增大，則（）A. 氣體分子的平均動能增大B. 氣體分子的平均動能減小C. 氣體分子的平均動能不變D. 條件不足，無法判定氣體分子平均動能的變化情況答案 A解析 一定質(zhì)量的理想氣體，在壓強不變時，由蓋一呂薩克定律V=C可知，體積增大，溫度升高，所以氣體分子的

18、平均動能增大，故A 正確.題組三綜合應用7.封閉在氣缸內(nèi)一定質(zhì)量的氣體，如果保持氣體體積不變，當溫度升高時，以下說法正確的是（）A. 氣體的密度增大B. 氣體的壓強增大C. 氣體分子的平均動能減小D. 每秒撞擊單位面積器壁的氣體分子數(shù)增多答案 BDpVp解析 由理想氣體狀態(tài)方程Y=C（常量）可知，當體積不變時，T=常量，T升高，壓強增大，B 對.由于質(zhì)量不變，體積不變，分子密度不變，而溫度升高，分子的平均動能增大，所以單位時間內(nèi)，氣體分子對容器單位面積器壁碰撞次數(shù)增多，D 對，A、C 錯.&對于一定質(zhì)量的理想氣體，下列說法中正確的是（）A. 氣體的體積是所有氣體分子的體積之和B. 氣體溫度越高，氣體分子的熱運動就越劇烈C. 氣體對器壁的壓強是由大量氣體分子對器壁不斷碰撞而產(chǎn)生的D. 當氣體膨脹時，氣體分子之間的勢能減小，因而氣體的內(nèi)能減小答案 BC解析 氣體分子間有