山东省德州市武城二中高中物理 第八章第4节 气体学案 新人教版选修3(1).doc

山东省德州市武城二中高中物理 第八章第4节 气体学案 新人教版选修3【学习目标导航】目标定位核心提示1.知道气体分子运动的特点2.了解气体压强的微观意义3.了解气体实验定律的微观解释重点：1.气体分子运动的特点及气体压强产生的微观机理2对气体实验定律的微观解释难点：气体压强的微观意义 【课前基础梳理】一、随机性与统计规律1.必然事件：在一定条件下 出现的事件。2不可能事件：在一定条件下 出现的事件。3随机事件：在一定条件下， 出现，也 不出现的事件。4统计规律：大量的 整体表现出的规律。二、气体分子运动的特点1.气体分子运动的三性(1)理想性：气体分子距离比较 ，分子间的作用力 ，除相互碰撞或跟器壁碰撞外，可以认为分子不受力而做 运动，因而气体能充满它能达到的整个空间。(2) 现实性：分子之间频繁地发生碰撞，使每个分子的速度大小和方向频繁地 ，分子的运动 。(3)规律性分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子都有，而且向着各个方向运动的气体分子数目都 。气体分子的速率各不相同，但遵守速率分布规律，即出现“ ”的分布规律。2气体分子的热运动与温度的关系(1)温度 ，分子的热运动越剧烈。(2)理想气体的热力学温度t与分子的平均动能k成正比，即：tak(式中a是比例常数)，因此可以说， 是分子平均动能的标志。 三、气体压强的微观意义1. 气体的压强是大量气体分子频繁地 而产生的。2影响气体压强的两个因素(1)气体分子的 (2)分子的 【课堂互动探究】一、统计规律与气体分子运动特点1对统计规律的理解(1)个别事件的出现具有偶然因素，但大量事件出现的机会，却遵从一定的统计规律。(2)从微观角度看，由于气体是由数量极多的分子组成的，这些分子并没有统一的运动步调，单独来看，各个分子的运动都是不规则的，带有偶然性，但从总体来看，大量分子的运动却有一定的规律。2如何正确理解气体分子运动的特点(1)气体分子距离大(约为分子直径的10倍)，分子力小(可忽略)，可以自由运动，所以气体没有一定的体积和形状。(2)分子间的碰撞十分频繁，频繁的碰撞使每个分子速度的大小和方向频繁地发生改变，造成气体分子做杂乱无章的热运动，因此气体分子沿各个方向运动的机会(几率)相等。(3)大量气体分子的速率分布呈现中间多(占有分子数目多)两头少(速率大或小的分子数目少)的规律。(4)当温度升高时，“中间多”的这一“高峰”向速率大的一方移动，即速度大的分子数目增多，速率小的分子数目减小，分子的平均速率增大，分子的热运动剧烈，定量的分析表明理想气体的热力学温度t与分子的平均动能成正比，即ta，因此说，温度是分子平均动能的标志。特别提醒：单个或少量分子的运动是“个性行为”，具有不确定性。大量分子运动是“集体行为”，具有规律性即遵守统计规律。【典例1】1859年麦克斯韦从理论上推导出了气体分子速率的分布规律，后来有许多实验验证了这一规律。若以横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比。下面四幅图中能正确表示某一温度下气体分子速率分布规律的是()【审题指导】由气体分子速率分布规律分析判断.【自主解答】【变式训练】气体分子永不停息地做无规则运动，同一时刻都有向不同方向运动的分子，速率也有大有小，如表是氧气分别在0 和100 时，同一时刻在不同速率区间内的分子数占总分子数的百分比，由表得出下列结论( )a.气体分子的速率大小基本上是均匀分布的，每个速率区间的分子数大致相同b.大多数气体分子的速率处于中间值，少数分子的速率较大或较小c.随着温度升高,所有气体分子的速率都增大d.气体分子的平均速率基本上不随温度的变化而变化 二、气体压强的微观意义(1)产生原因：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。气体的压强等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力。(2)决定气体压强大小的因素微观因素a气体分子的密集程度：气体分子密集程度(即单位体积内气体分子的数目)大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多，气体压强就越大；b气体分子的平均动能：气体的温度高，气体分子的平均动能就大，每个气体分子与器壁的碰撞(可视为弹性碰撞)给器壁的冲力就大；从另一方面讲，分子的平均速率大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就多，累计冲力就大，气体压强就越大。宏观因素a与温度有关：温度越高，气体的压强越大； b与体积有关：体积越小，气体的压强越大。(3)气体压强与大气压强不同大气压强由重力而产生，随高度增大而减小；气体压强是由大量分子撞击器壁产生的，大小不随高度而变化。【典例2】对于一定质量的气体，下列四个论述中正确的是 ( )a.当分子热运动变剧烈时，压强必增大 b.当分子热运动变剧烈时，压强可以不变c.当分子间平均距离变大时，压强必变大 d.当分子间平均距离变大时，压强必变小【审题指导】解答本题应注意以下两点：(1)气体分子的平均动能.(2)气体分子的密集程度.【自主解答】三、气体实验定律的微观解释1玻意耳定律(1)宏观表现：一定质量的气体，在温度保持不变时，体积减小，压强增大，体积增大，压强减小.(2)微观解释：温度不变，分子的平均动能不变.体积减小，分子越密集，单位时间内撞到单位面积器壁上的分子数就越多，气体的压强就越大.2查理定律(1)宏观表现：一定质量的气体，在体积保持不变时，温度升高，压强增大，温度降低，压强减小.(2)微观解释：体积不变，则分子密度不变，温度升高，分子平均动能增大，分子撞击器壁的作用力变大，所以气体的压强增大.3盖吕萨克定律(1)宏观表现：一定质量的气体，在压强不变时，温度升高，体积增大，温度降低，体积减小.(2)微观解释：温度升高，分子平均动能增大，撞击器壁的作用力变大，而要使压强不变，则需影响压强的另一个因素分子密度减小，所以气体的体积增大.【典例3】对一定质量的理想气体，下列说法正确的是( )a.体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能一定增大b.温度不变，压强减小时，气体的密度一定减小c.压强不变，温度降低时，气体的密度一定减小d.温度升高，压强和体积都可能不变【审题指导】对气体实验定律的解释要紧紧围绕决定气体压强的两个因素：气体分子的密集程度与分子平均动能进行分析讨论.【自主解答】【变式训练】对一定质量的气体，若用n表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数，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.当体积不变而压强和温度变化时，n可能不变【基础知识达标】3.教室内的气温会受到室外气温的影响，如果教室内上午10时的温度为15 ，下午2时的温度为25 ，假设大气压强无变化，则下午2时与上午10时相比较，房间内的( )a.空气分子密集程度增大 b.空气分子的平均动能增大c.空气分子的速率都增大 d.空气质量增大4.气体能够充满密闭容器，说明气体分子除相互碰撞的短暂时间外( )a.气体分子可以做布朗运动b.气体分子的动能都一样大c.相互作用力十分微弱，气体分子可以自由运动d.相互作用力十分微弱，气体分子间的距离都一样大5.下列说法正确的是( )a.气体对器壁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b.气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁上的平均作用力c.气体分子热运动的平均动能减小，气体的压强一定减小d.单位体积的气体分子数增加，气体的压强一定增大【知能巩固作业】1. 一定质量的气体，在等温状态变化过程中，发生变化的是 ( )a.分子的平均速率 b.单位体积内的分子数c.分子的平均动能 d.分子总数2. 一定质量的理想气体，在压强不变的条件下，体积增大，则( )a.气体分子的平均动能增大 b.气体分子的平均动能减小c.气体分子的平均动能不变 d.条件不足，无法判定气体分子平均动能的变化情况3.一定质量的理想气体经历等温压缩过程时，气体压强增大，从分子动理论观点来分析，这是因为 ( )a.气体分子的平均动能增大 b.单位时间内，器壁单位面积上分子碰撞的次数增多c.气体分子数增加 d.气体分子对器壁的碰撞力变大4.如图的表格是某地区17月份气温与气压的对照表，7月份与1月份相比较，正确的是( )a.空气分子无规则热运动的情况不变b.空气分子无规则热运动减弱了c.单位时间内空气分子对地面的撞击次数增多了d.单位时间内空气分子对单位面积的地面撞击次数减少了5一定质量的理想气体由状态a经状态b变成状态c，其中ab过程为等压变化，bc过程为等容变化已知va0.3 m3，tatc300 k，tb400 k.(1)求气体在状态b时的体积(2)说明bc过程压强变化的微观原因 【课后反思提升】第4节 气体热现象的微观意义【课前基础梳理】一、1. 必然 2.不可能3.可能、可能 4.随机事件二、1.(1) 大 很弱 匀速直线运动（2）改变 杂乱无章 （3）相等 中间多，两头少 2.（1）越高 （2）温度三、1.碰撞器壁 2.(1)平均动能 （2）密集程度四、1.平均动能 密集程度 2.密集程度 平均动能 3.密集程度 体积 平均动能【课堂互动探究】【典例1】【解析】选d.各速率区间的分子数占总分子数的百分比不能为负值，a、b错；气体分子速率的分布规律呈现“中间多，两头少”的趋势，速率为0的分子几乎不存在，故c错、d对。【变式训练】【解析】选b.由表格可以看出在0 和100 两种温度下，分子速率在200700 m/s之间的分子数的比例较大，由此可得出a错误，b正确.温度升高时速率大的分子数占的百分比增大，故d错.由表中数据得不出每个分子的运动情况，故不能确定所有分子的速率都增大，故c项错误.【典例2】【解析】选b.分子热运动变剧烈，表明气体温度升高，分子平均动能增大，但不知气体的分子密集程度如何变化，故压强的变化趋势不明确，a错b对；分子间平均距离变大，表明气体的分子密集程度变小，但因不知此时分子的平均动能如何变,故气体的压强不知如何变化，c、d错.【变式训练】【解析】选c.甲容器压强产生的原因是液体受到重力的作用，而乙容器压强产生的原因是分子撞击器壁，a、b错，液体的压强p=gh，hahb，可知papb，而密闭容器中气体压强各处均相等，与位置无关，pc=pd，c对；温度升高时，pa、pb不变，而pc、pd增大，d错.【典例3】【解析】选a、b.根据气体压强、体积、温度的关系可知，体积不变，压强增大时，气体的温度增大，气体分子的平均动能增大，选项a正确；温度不变，压强减小时，气体体积增大，气体的密集程度减小，b正确；压强不变，温度降低时，体积减小，气体的密集程度增大，c错；温度升高，压强、体积中至少有一个发生改变，d错.【变式训练】【解析】选c.一定质量的气体，在单位时间内与器壁单位面积的碰撞次数，取决于分子的密集程度和分子运动的剧烈程度，即与体积和温度有关，故a、b错；压强不变，说明气体分子对器壁单位面积上的撞击力不变，若温度改变，则气体分子平均动能必改变，要保持撞击力不变，则碰撞次数必改变，故c项正确；若体积不变，单位体积内分子数不变，但温度变了，即分子运动剧烈程度变了，则n一定改变，故d项错误.【基础知识达标】1.【解析】选b.气体的压强是由大量分子碰撞器壁而引起的，气体分子的密集程度越大(即单位体积内分子数越多)，在单位时间内撞击器壁单位面积的分子就越多，则气体的压强越大.另外气体分子的平均动能越大，分子撞击器壁时对器壁产生的作用力越大，气体的压强就越大.故决定气体压强的因素是分子密集程度和分子的平均动能，故b项正确.2. 【解析】选c.温度越高，分子的平均速率越大，从图中可以看出的平均速率大，故的温度高，c项正确.3.【解析】选b.温度升高，气体分子的平均动能增大，平均每个分子对器壁的冲力将变大，但气压并未改变，可见单位体积内的分子数一定减小，故a项、d项错误，b项正确；温度升高，并不是所有空气分子的速度都增大，c项错误.4. 【解析】选c.布朗运动本身并不是分子运动，因此a错；分子做无规则的热运动，各个分子的动能不同，b错；气体分子平均距离较远，所以分子力十分微弱，气体分子可以自由运动，c正确；由于无规则的热运动，每个气体分子之间的距离是变化的，d错.5. 【解析】选a.由气体压强的微观解释可知，a对；平均作用力不是压强，b错；气体压强的大小与气体分子的平均动能和单位体积的分子数两个因素有关，c、d均错，故选a.【知能巩固作业】1.【解析】选b.气体的质量不变则分子总数不变，故d项错.温度不变则分子的平均动能不变,平均速率不变，故a、c均错.等温变化中体积变化而分子总数不变，故单位体积内的分子数变化，b项正确.2.【解析】选a.从微观角度来分析，体积增大，气体分子密度减小，要想压强不变，分子平均动能必须增大，即撞击器壁的作用力变大，a项正确.本题也可由盖吕萨克定律得出，体积增大，温度升