高中物理人教版選修3-3第八章第4節(jié)氣體熱現(xiàn)象的微觀意義教學(xué)設(shè)計、教案

1、第4節(jié) 氣體熱現(xiàn)象的微觀意義核心素養(yǎng)定位初步了解什么是“隨機事件”和“統(tǒng)計規(guī)律”。知道氣體分子運動的特點。理解氣體溫度的微觀意義，知道氣體分子速率的統(tǒng)訃分布規(guī)律。理解氣體壓強的微觀意義，知道氣體壓強大小的決定因素。理解分子動理論對三個氣體實驗定律的微觀解釋。(M課前自主學(xué)習(xí)KE QIANZlZHUXUEXl一、隨機性與統(tǒng)計規(guī)律隨機性必然事件：若在一定條件下，某事件必然出現(xiàn)，這個事件叫做必然事件。不可能事件：若在一定條件下某事件不可能出現(xiàn)，這個事件叫做不可能 事件。隨機事件：若在一定條件下某事件可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)，這個事件 叫做隨機事件。統(tǒng)計規(guī)律大量隨機事件的整體表現(xiàn)出一定的規(guī)律性，這種規(guī)律

2、就是統(tǒng)訃規(guī)律。熱現(xiàn)象 與大量分子熱運動的統(tǒng)計規(guī)律有關(guān)。二、氣體分子運動的特點運動的自由性：氣體分子之間的距離大約是分子直徑的團匹倍左右,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，在空間內(nèi)可 自山移動。運動的無序性：分子的運動里永不停息,雜亂無章，在某一時刻，向著任何方向運動的分子都有，而且向各個方向運動的氣體網(wǎng)分子數(shù)Ij都相等。運動的高速性：常溫下，大多數(shù)氣體分子的速率都達到數(shù)白米每秒，在 數(shù)量級上相當(dāng)于子彈的速率。三、氣體溫度的微觀意義溫度回越高，分子的熱運動越激烈。理想氣體的熱力學(xué)溫度T與分子的平均動能Ek成図正比，即：叵IT平均動能的標(biāo)志。=a E k（式中。是比例常數(shù)）

3、，因此可以說，溫度是分子四、氣體壓強的微觀意義氣體壓強的形成原因氣體作用在器壁上的壓力是由碰撞產(chǎn)生的，一個氣體分子和器壁的碰撞時間 是極其短暫的，它施于器壁的作用力是不連續(xù)的，但大量分子頻繁地碰撞器壁， 從宏觀上看，可以認(rèn)為氣體對器壁的作用力是持續(xù)的、均勻的。氣體壓強的決定因素（1）分子的平均動能與密集程度從微觀角度來看，氣體分子的質(zhì)量越大，速度越大，即分子的團平均動能 越大，每個氣體分子撞一次器壁的作用力國越大,而單位時間內(nèi)氣體分子撞擊 器壁的次數(shù)國越多，對器壁的總壓力也越大，而這一次數(shù)乂取決于單位體積內(nèi) 的分子數(shù)（分子的密集程度）和平均動能（分子在容器中往返運動著，其平均動能越 大，分子團

4、平均速率也越大,連續(xù)兩次碰撞某器壁的時間間隔團越短,即單 位時間內(nèi)撞擊次數(shù)越多）。可見，從微觀角度看，氣體的壓強決定于氣體分子的 平均動能和分子的密集程度。（2）氣體的溫度和體積從宏觀角度看，一定質(zhì)量的氣體的壓強跟氣體的國體積和回溫度有關(guān)。對于一定質(zhì)量的氣體，體積的大小決定分子的迴密集程度,而溫度的高低是分 子畫平均動能大小的標(biāo)志。五、對氣體實驗定律的微觀解釋玻意耳定律：一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度保持不變時，分子的平均 動能是團一定的。在這種情況下，體積減小時，分子的平均密集程度迴增大, 氣體的壓強就畫增大。查理定律：一定質(zhì)量的某種理想氣體，體積保持不變時，分子的密集程 度網(wǎng)保持不變。在這種

5、情況下，溫度升高時，分子的平均動能國增大,氣體 的壓強就西增大。3蓋一呂薩克定律：一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度升高時，分子的平均 動能回增大。只有氣體的體積同時增大，使分子的密集程度畫 減小，才能保 持壓強不變。判一判（1）分子沿各個方向運動的機會相等。（）（2）氣體的溫度升高時，所有氣體分子的速率都增大。（）（3）氣體的溫度越高，壓強就一定越大。（）提示：（1）（2）（3）02課堂探究評價 KETANGTANJIUPINGJIA =課堂任務(wù)I氣體分子運動的特點及氣體溫度的微觀意義0團圍統(tǒng)計規(guī)律：由于物體是山數(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(diào)。單獨看來，各個分子的運動都是不規(guī)

6、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，這種規(guī)律叫統(tǒng)計規(guī)律。氣體分子沿各個方向運動的機會（兒率）相等。大量氣體分子的速率分布呈現(xiàn)中間多（占有分子數(shù)目多）、兩頭少（速率大 或小的分子數(shù)目少）的規(guī)律。當(dāng)溫度升高時，“中間多”的這一 “高峰”向速率大的方向移動，分子的平 均速率增大，分子的熱運動變激烈，因此說，溫度是分子平均動能的標(biāo)志。但具 體到某一個氣體分子，速率可能變大也可能變小，無法確定。團圜團國例1在一定溫度下，某種理想氣體的分子速率分布應(yīng)該是（）每個氣體分子速率都相等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)Ll很少每個氣體分子速率一般都不相等，但在不

7、同速率范圍內(nèi)，分子數(shù)的分布 是均勻的每個氣體分子速率一般不相等，速率很大和速率很小的分子數(shù)Ll很多規(guī)范解答物體里大量分子做無規(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，呈現(xiàn)出“中間多、兩頭 少”的分布規(guī)律。故正確答案為B。完美答案B變式訓(xùn)練1某種氣體在不同溫度下的氣體分子速率分布曲線如圖所示， 圖中/（0）表示0處單位速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)百分率，所對應(yīng)的溫度分別為八、T 1【、Tin，貝J（）A TTTwTT, TT答案B解析 溫度是氣體分子平均動能的標(biāo)志。由圖象可以看出，大量分子

8、的平均 速率V m V n V I l因為是同種氣體f則E km E k Eklf T f所課堂任務(wù)氣體壓強的微觀意義以B正確，AX CS D錯誤。-0團圍氣體的壓強與大氣壓強1因密閉容器中的氣體密度一般很小，山氣體自身重力產(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，大小山氣體的密度和溫度決 定，與地球的引力無關(guān)，氣體對上下左右器壁的壓強都是大小相等的。大氣壓卻是由于空氣受到重力作用緊緊包RI地球而對浸在它里面的物體產(chǎn)生的壓強。大氣壓強最終還是通過分子碰撞實現(xiàn)對放入其中的物體產(chǎn)生壓強。;特別提醒宏觀因素和微觀因素要分清f不可交叉考慮;宏觀因素是溫度和體積,微觀因素是單位體積內(nèi)

9、分子個數(shù)（分子密度）和平均動能（沖力）。例2對于一定質(zhì)量的氣體，下列四個論述中正確的是（）當(dāng)分子熱運動變劇烈時，壓強必增大當(dāng)分子熱運動變劇烈時，壓強可以不變當(dāng)分子間平均距離變大時，壓強必變大當(dāng)分子間平均距離變大時，壓強必變小規(guī)范解答影響氣體壓強的是分子的平均動能和氣體的分子數(shù)密度。分子熱運動變劇烈，表明氣體溫度升高，分子平均動能增大，但不知氣體的 分子數(shù)密度怎么變化，故壓強的變化趨勢不明確，A錯誤，B正確；分子間平均 距離變大，表明氣體的分子數(shù)密度變小，但因不知此時分子的平均動能怎么變， 故氣體的壓強變化趨勢不明確，C、D錯誤。完美答案B一規(guī)律點按氣體壓強的分析技巧明確氣體壓強產(chǎn)生的原因大量做

10、無規(guī)則運動的分子對器壁頻繁、持 續(xù)地碰撞。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。明確氣體壓強的決定因素氣體分子的密集程度與平均動能。只有知 道了這兩個因素的變化，才能確定壓強的變化，任何單個因素的變化都不能決定 壓強的變化。變式訓(xùn)練2 定質(zhì)量的氣體，下列敘述中正確的是()如果體積減小，氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰撞次數(shù)一定 增大當(dāng)溫度一定時，如果壓強增大，氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積器壁 的碰撞次數(shù)一定增大如果溫度升高，氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰撞次數(shù)一定 增大如果分子數(shù)密度增大，氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰撞次 數(shù)一定增大答案B解析氣體分子在

11、單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰撞次數(shù),是由單位體積內(nèi) 的分子數(shù)和分子的平均速率共同決定的，A和D都是單位體積內(nèi)的分子數(shù)增大, 但分子的平均速率如何變化卻不知道；對C ,由溫度升高可知分子的平均速率增 大，但單位體積內(nèi)的分子數(shù)如何變化未知，所以A、C、D都不正確。當(dāng)溫度一定時，氣體分子的平均速率一定，此時氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積器壁的 碰撞次數(shù)正是氣體壓強的微觀表現(xiàn)Z所以B正確。課堂任務(wù)對氣體實驗定律的微觀解釋0團圍玻意耳定律宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在溫度保持不變時，體積減小, 壓強增大，體積增大，壓強減小。微觀解釋：溫度不變，分子的平均動能不變。體積越小，分子越密集, 單位時間內(nèi)

12、撞到單位面積器壁上的分子數(shù)就越多，氣體的壓強就越大。查理定律宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在體積保持不變時，溫度升高， 壓強增大，溫度降低，壓強減小。微觀解釋：體積不變，則分子密度不變，溫度升高，分子平均動能增大, 分子撞擊器壁的作用力變大，所以氣體的壓強增大。蓋一呂薩克定律宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在壓強不變時，溫度升高，體積 增大，溫度降低，體積減小。微觀解釋：溫度升高，分子平均動能增大，撞擊器壁的作用力變大，而 要使壓強不變，則需影響壓強的另一個因素分子密度減小，所以氣體的體積增大。例3 (多選)對于一定質(zhì)量的理想氣體，下列論述中正確的是()若單位體積內(nèi)分子個數(shù)不變，當(dāng)分子熱

13、運動加劇時，壓強一定變大若單位體積內(nèi)分子個數(shù)不變，當(dāng)分子熱運動加劇時，壓強可能不變?nèi)魵怏w的壓強不變而溫度降低時，則單位體積內(nèi)分子個數(shù)一定增加若氣體的壓強不變而溫度降低時，則單位體積內(nèi)分子個數(shù)可能不變規(guī)范解答若單位體積內(nèi)分子個數(shù)不變，說明體積不變，當(dāng)分子熱運動加 劇時，壓強一定變大，A正確，B錯誤；若氣體的壓強不變而溫度降低時，體積 減小，則單位體積內(nèi)分子個數(shù)一定增加，C正確，D錯誤。完美答案AC一Kt律點拔正確理解決定三個狀態(tài)參量的微觀因素間的關(guān)系對一定質(zhì)量的理想氣體來說Z分子密度和分子平均動能兩個量中,只有一個 變化時,都會導(dǎo)致壓強變化,因此描述氣體的三個狀態(tài)參量變化時,至少有兩個 同時發(fā)生

14、了變化。變式訓(xùn)練3在一定的溫度下，一定質(zhì)量的氣體體積減小時，氣體的壓強 增大，這是由于（）單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，單位時間內(nèi)分子對器壁碰撞的次數(shù)增多氣體分子的密度變大，分子對器壁的吸引力變大每個氣體分子對器壁的平均撞擊力變大氣體分子數(shù)密度增大，單位體積內(nèi)分子重量變大答案A解析 氣體壓強的微觀表現(xiàn)是氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰 撞次數(shù)與每個氣體分子對器壁的平均撞擊力的積,是由分子的平均動能和單位體 積內(nèi)的分子數(shù)共同決定。溫度一定說明氣體分子的平均動能不變，氣體體積減小 時Z單位體積內(nèi)分子數(shù)增多,故單位時間內(nèi)分子對器壁碰撞的次數(shù)增多,氣體的 壓強增大。故A正確。03課后課時作業(yè) KEHO

15、UKESHlZUoYE :A組：合格性水平訓(xùn)練（氣體分子速率的分布規(guī)律）1859年麥克斯韋從理論上推導(dǎo)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(biāo)表示分子速率， 縱坐標(biāo)/）表示各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的白分比。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（）答案D解析 分子的速率分布遵循“中間多兩頭少”的統(tǒng)計規(guī)律,即分子平均速率 附近的分子最多，與平均速率差距越大的分子越少，故D正確。（氣體分子速率的分布規(guī)律）對一定質(zhì)量的氣體，通過一定的方法得到了 某一速率的分子數(shù)IdN與速率的兩條關(guān)系圖線，如圖所示，下列說法正確的 是（）曲線【對應(yīng)的溫度C高于曲線

16、I【對應(yīng)的溫度乃曲線【對應(yīng)的溫度門可能等于曲線I【對應(yīng)的溫度門曲線I對應(yīng)的溫度C低于曲線I對應(yīng)的溫度無法判斷兩曲線對應(yīng)的溫度關(guān)系答案C解析 溫度越高,分子的平均速率越大,從題圖中可以看出II的平均速率大, 故II的溫度局,C正確。 （氣體壓強的微觀意義）密閉容器中氣體的壓強是（）由于氣體的重力產(chǎn)生的由于分子間的相互作用力產(chǎn)生的大量氣體分子頻繁碰撞器壁產(chǎn)生的在失重的情況下，密閉容器內(nèi)的氣體對器壁沒有壓強答案C解析密閉容器中的氣體由于自身重力產(chǎn)生的壓強很小，可忽略不計。其壓 強是由氣體分子頻繁碰撞器壁產(chǎn)生的，大小由氣體的溫度和分子數(shù)密度決定A B錯誤，C正確；失重時，氣體分子仍具有分子動能，對密閉

17、容器的器壁仍然有 壓強的作用,D錯誤。（纟宗合）（多選）x、y兩容器中裝有相同質(zhì)量的氨氣，已知X容器中氮氣的溫 度高于y容器中氨氣的溫度,但壓強卻低于y容器中氨氣的壓強。由此可知（）X中氨氣分子的平均動能一定大于y中氨氣分子的平均動能X中每個氨氣分子的動能一定都大于y中每個氨氣分子的動能X中動能大的氨氣分子數(shù)一定多于y中動能大的氨氣分子數(shù)X中氨氣分子的熱運動一定比y中氨氣分子的熱運動激烈答案ACD解析 分子的平均動能取決于溫度，遍度越高，分子的平均動能越大，但對 于任一個氮氣分子來說并不一定成立，故A正確，B錯誤；分子的動能也應(yīng)遵 從統(tǒng)計規(guī)律，即“中間多、兩頭少”，遍度較高時，動能大的分子數(shù)一

18、定多于溫 度較低時動能大的分子數(shù)，C正確；溫度越高,分子的無規(guī)則熱運動越激烈,D 正確。 （氣體壓強的微觀意義）（多選）下列說法中正確的是（）一定質(zhì)量的氣體被壓縮時，氣體壓強不一定增大一定質(zhì)量的氣體溫度不變，壓強增大時，其體積必減小氣體壓強是由氣體分子間的斥力產(chǎn)生的一定質(zhì)量的氣體，在壓強不變時，分子每秒對器壁單位面積平均碰撞次 數(shù)隨著溫度降低而增加答案ABD解析一定質(zhì)量的氣體壓強由溫度和體積共同決定，體積減小,溫度變化不 明確，故氣體壓強變化不明確，A正確；遍度不變，壓強增大，則體積必減小， B正確；氣體的壓強是由氣體分子頻繁地撞擊器壁而產(chǎn)生的，C錯誤；溫度降低, 分子的平均動能減小，但氣體體

19、積變化不明確，所以壓強變化不明確，故D正 確。（氣體壓強的微觀意義）如圖所示，一定質(zhì)量的某種氣體的等壓線，等壓 線上的心b兩個狀態(tài)比較，下列說法正確的是（）O在相同時間內(nèi)撞在單位面積上的分子數(shù)方狀態(tài)較多在相同時間內(nèi)撞在單位面積上的分子數(shù)狀態(tài)較多在相同時間內(nèi)撞在相同面積上的分子數(shù)兩狀態(tài)一樣多單位體積的分子數(shù)兩狀態(tài)一樣多答案B解析 由題圖可知一定質(zhì)量的氣體、b兩個狀態(tài)，壓強相等，而狀態(tài)溫 度低Z分子的平均動能小，平均每個分子對器壁的撞擊力小,而壓強不變，則相 同時間內(nèi)撞在單位面積上的分子數(shù)狀態(tài)一定較多，故A、C錯誤” B正確；_ 定質(zhì)量的氣體Z分子總數(shù)不變,1 ,單位體積的分子數(shù)“狀態(tài)多，故D錯誤

20、。（對氣體實驗定律的微觀解釋）（多選）汽缸內(nèi)封閉著一定質(zhì)量的理想氣體， 如果保持氣體體積不變，當(dāng)溫度升高時（）氣體的分子數(shù)密度增大氣體的壓強增大氣體分子的平均動能減小每秒鐘撞擊器壁單位面積上的氣體分子數(shù)增多答案BD解析 一定質(zhì)量的理想氣體，體積不變，分子數(shù)密度一定,當(dāng)溫度升高時分 子的平均動能變大，平均速率變大，每秒鐘撞擊器壁單位面積上的氣體分子數(shù)增 多，沖力增大Z因而氣體壓強一定增大，故A、C錯誤，B、D正確。（綜合）（多選）對于一定質(zhì)量的理想氣體，下列說法正確的是（）溫度升高，氣體中每個分子的動能都增大在任一溫度下，氣體分子的速率分布呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的分布規(guī) 律從微觀角度看，氣體的壓

21、強取決于氣體分子的平均動能和分子的密集程 度溫度不變時，氣體的體積減小，壓強一定增大氣體的壓強由分子數(shù)密度、分子平均動能、重力共同來決定答案BCD解析 溫度升高時Z分子平均動能增大，但每個分子的動能不一定增大,A 錯誤；氣體分子的速率分布規(guī)律是“中間多,兩頭少”，B正確；氣體的壓強由 分子數(shù)密度和分子平均動能決定,與重力無關(guān)，C正確、E錯誤；溫度不變，體 積減小時Z由玻意耳定律可知Z壓強一定增大Z D正確。B組：等級性水平訓(xùn)練（纟宗合）用一導(dǎo)熱的可自由滑動的輕隔板把一圓柱形容器分隔成A、B兩部 分，如圖所示。A和B中分別封閉有質(zhì)量相等的氮氣和氧氣，均可視為理想氣體, 則可知兩部分氣體處于熱平衡

22、時（）內(nèi)能相等分子的平均動能相等分子的平均速率相等分子數(shù)相等答案B解析 兩種理想氣體的溫度相同，所以分子的平均動能相同，而氣體種類不 同,其分子質(zhì)量不同,所以分子的平均速率不同，故B正確，C錯誤。兩種氣體 的質(zhì)量相同，而摩爾質(zhì)量不同，所以分子數(shù)不同，故D錯誤。兩種氣體的分子 平均動能相同，但分子個數(shù)不同，故內(nèi)能也不相同，故A錯誤。（綜合）下列關(guān)于氣體的說法中，正確的是（）由于氣體分子運動的無規(guī)則性，所以密閉容器的器壁在各個方向上的壓 強可能會不相等氣體的溫度升高時，所有的氣體分子的速率都增大一定質(zhì)量的氣體體積不變，氣體分子的平均動能越大，氣體的壓強就越 大氣體的分子數(shù)越多，氣體的壓強就越大答案

23、C解析 氣體分子一直做無規(guī)則運動Z但是由于在同一時刻,向各個方向運動 的概率相同，故對器壁在各個方向上的壓強相等，A錯誤；遍度升高時,氣體分 子的平均速率增大，但不是所有的氣體分子速率都增大，B錯誤；體積不變f分子的平均動能越大說明溫度越高，壓強越大，C正確；氣體壓強由氣體分子數(shù)密 度和平均動能共同決定Z D錯誤。（纟宗合）（多選）對一定質(zhì)量的理想氣體，下列說法正確的是（）A.B.C.D.體積不變,溫度不變,壓強不變,溫度升高,壓強增大時，氣體分子的平均動能一定增大壓強減小時，氣體的密度一定減小溫度降低時，氣體的密度一定減小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Z體積不變，壓強增大時,氣 體的溫度升高，氣體分子的平均動能一定增大，A正確；遍度不變，壓強減小時, 氣體體積增大Z氣體的密度減小Z故B正確；壓強不變Z溫度降低時Z體積減 小,氣體密度增大，故C錯誤；溫度升高Z壓強、體積中至少有一個會發(fā)生改 變，故D錯誤。（綜合）（多選）對于一定質(zhì)量的理想氣體，下列說法中正確的是（）溫度不變時，壓