1、第2节气体分子运动与压强学 习 目 标知 识 脉 络1.初步了解什么是“统计规律”2理解气体分子运动的特点，知道气体分子速率分布规律(重点)3理解气体压强产生的微观原因，知道影响压强的微观因素(难点)偶 然 中 的 必 然 统 计 规 律1气体分子运动的特点气体分子都在永不停息地做无规则运动，每个分子的运动状态瞬息万变，每一时刻的运动情况完全是偶然的、不确定的2现象某一事件的出现纯粹是偶然的，但大量的偶然事件却会表现出一定的规律3定义大量偶然事件表现出来的整体规律4气体分子速率分布规律(1)图象图121(2)规律在一定温度下，不管个别分子怎样运动，气体的多数分子的速率都在某个数值附近，表现出“
2、中间多、两头少”的分布规律当温度升高时，该分布规律不变，气体分子的速率增大，分布曲线的峰值向速率大的一方移动1气体的温度升高时，所有气体分子的速率都增大()2某一时刻气体分子向任意一个方向运动的分子数目近似相等()3某一温度下大多数气体分子的速率不会发生变化()气体分子运动的统计规律有几个特点？【提示】(1)气体分子沿各个方向运动的机会(几率)相等(2)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)的规律探讨1：为什么气体会充满它能到达的整个空间？【提示】由于气体分子间的距离比较大，分子间作用力很弱通常认为，气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，不受力而做
3、匀速直线运动，因而气体会充满它能达到的整个空间探讨2：为什么说分子的运动是杂乱无章的，但大量分子的运动会表现出一定的规律性？【提示】气体分子的密度很大，分子之间频繁地碰撞，每个分子的速度大小和方向频繁地改变，所以分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着各个方向运动的分子都有，而且向各个方向运动的气体分子数目都相等，所以说大量分子的运动会表现出一定的规律性1气体的微观结构特点(1)气体分子间的距离较大，大于10r0(109m)，气体分子可看成无大小的质点(2)气体分子间的分子力很微弱，通常认为气体分子除了相互碰撞或与器壁碰撞外，不受其他力的作用2气体分子运动的特点(1)气体分子可以在空间自由移动而充
4、满它所能到达的任何空间(2)气体分子间频繁发生碰撞一个空气分子在1 s内与其他分子的碰撞达6.5亿次之多，分子的频繁碰撞使每个分子速度的大小和方向频繁地发生改变，造成气体分子杂乱无章地做无规则运动(3)某时刻，气体分子沿各个方向运动的概率相同某时刻，沿任何方向运动的分子都有，且沿各个方向运动的分子数目是相等的1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，速率也有大有小下表是氧气分别在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，由表能得出结论()按速率大小划分的区间(m/s)各速率区间的分子数占总分子数的百分比(%)0 100 100以下10020
5、0200300300400400500500600600700700800800900900以上1.481170214204151924520090.754119174186167129794639A.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，气体分子的平均速率增大D气体分子的平均速率基本上不随温度的变化而变化E随着温度的升高，速率大的分子数变多【解析】根据表格数据，逐项分析如下：选项分析结论A两种温度下，速率低于200 m/s和高于700 m/s的分子数比例明显较小B分子速率在200 m/s70
6、0 m/s之间的分子数比例较大C比较0 和100 两种温度下，分子速率较大的区间，100 的分子数所占比例较大，而分子速率较小的区间，0 的分子数所占比例较大气体分子的平均速率随温度升高而增大D比较0 和100 两种温度下，可看到气体分子的平均速率随温度的变化而变化E比较0 和100 两种温度下，100 时速率大的分子数占总分子数的百分比变大【答案】BCE2某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图122所示，图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为T、T、T，则T、T、T的高低关系为_. 【导学号：30110006】图122【解析】一定质量的气体，温度升高时，
7、速率增大的分子数目增加，曲线的峰值向速率增大的方向移动，且峰值变小，由此可知TTT.【答案】TTT气体分子速率分布规律表中只是给出了氧气在0 和100 两个温度下的速率分布情况，通过分析比较可得出：1在一定温度下，气体分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布2温度越高，速率大的分子比例较大这个规律对任何气体都是适用的气 体 的 压 强1产生原因大量气体分子频繁撞击器壁，对器壁产生一个稳定的压力，从而产生压强2压强特点气体内部压强处处相等3决定因素(1)气体的温度(2)单位体积内的分子数1气球内气体压强是由于气体重力作用产生的()2影响气体压强的因素有温度、体积()3当温度升高时，气体压强一定变大
8、()用小滚珠作空气分子模型，把装有滚珠的杯子拿到秤盘上方某处，把1粒滚珠倒在秤盘上，秤的指针会摆动一下再在相同的高处把100粒或更多的滚珠快速倒在秤盘上，秤的指针会在一个位置附近摆动，如图123，如果使这些滚珠从更高的位置倒在秤盘上，可以观察到秤的指针所指示的压力更大想一想，为什么？图123【提示】释放位置越高，滚珠对秤盘的冲击力越大探讨1：气体压强是由气体分子间的相互作用产生的吗？【提示】不是气体压强是由大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的探讨2：气体压强和大气压是一回事吗？【提示】不是气体压强由气体分子频繁地碰撞器壁产生，大小由气体的体积和温度决定，与地球引力无关；大气压强是由于空气受到重力
9、作用而对浸在其中的物体产生的压强，随高度的升高而减小，如果没有地球引力作用，地球表面就没有大气，也就没有大气压强1产生原因大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生了气体的压强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、均匀的压力所以从分子动理论的观点来看，气体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2气体压强的决定因素宏观因素微观因素温度体积气体分子密度气体分子平均速率在体积不变的情况下，温度越高，气体分子的平均速率越大，气体的压强越大在温度不变的情况下，体积越小，气体分子的密度越大，气体的压强越大气体分子密度(即单位体积内气体分子的数
10、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的温度高，气体分子的平均速率就大，单个气体分子与器壁的碰撞(可视作弹性碰撞)给器壁的撞击力就大；从另一方面讲，分子的平均速率大，在单位时间里器壁受气体分子撞击的次数就多，累计撞击力就大3.气体压强与大气压强的区别与联系：气体压强大气压强区别(1)因密闭容器的气体分子的密集程度一般很小，由气体自身重力产生的压强极小，可忽略不计，故气体压强由气体分子碰撞器壁产生(1)由于空气受到重力作用紧紧包围地球而对浸在它里面的物体产生的压强如果没有地球引力作用，地球表面就没有大气，从而也不会有大气压强区别(2)大小由气体分子的密集程度和温度决定，与地球的
11、引力无关(3)气体对上下左右器壁的压强大小都是相等的.(2)地面大气压强的值与地球表面积的乘积，近似等于地球大气层所受的重力值(3)大气压强最终还是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强.联系两种压强最终都是通过气体分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物体而实现的.3封闭在气缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是()【导学号：30110007】A气体的密度增大B气体的压强增大C气体分子的平均速率减小D每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增加E气体分子的疏密程度不变【解析】气体的体积不变，对一定质量的气体，单位体积内的分子数不变，当温度升高时，分子的平均速率增大，每秒内撞
12、击单位面积器壁的分子数增加，撞击力增大，压强必增大所以B、D、E项正确，A、C均不正确【答案】BDE4在某一容积不变的容器中封闭着一定质量的气体，对此气体的压强，下列说法中正确的是()A气体压强是由重力引起的，容器底部所受的压力等于容器内气体所受的重力B气体压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞引起的C容器以9.8 m/s2的加速度向下运动时，容器内气体压强不变D由于分子运动无规则，所以容器内壁各处所受的气体压强相等E容器以9.8 m/s2的加速度向上运动时，容器内气体的压强增大【解析】气体压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞引起的，它由气体的温度和单位体积内的分子数决定，与容器的运动状态无关故
13、A、E错误，B、C、D正确【答案】BCD气体压强的分析技巧(1)明确气体压强产生的原因大量做无规则运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞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. (2)明确气体压强的决定因素气体分子的密集程度与温度(3)只有知道了这两个因素的变化，才能确定压强的变化，不能根据任何单个因素的变化确定压强是否变化学业分层测评(二)(建议用时：45分钟)学业达标1在研究热现象时，我们采用统计方法这是因为()A每个分子的运动速率随温度的变化是有规律的B个别分子的运动不具有规律性C在一定温度下，大量分子的速率分布是确定的D在一定温度下，大量分子的速率分布也随时间而变化E大量随机事
14、件的整体会表现出一定的规律性【解析】大量分子运动的速率分布是有规律的，可以用统计方法，而个别分子的运动速率瞬息万变，极无规律，故B、C、E选项正确【答案】BCE2下列关于气体分子运动的特点，正确的说法是 ()A气体分子运动的平均速率与温度有关B当温度升高时，气体分子的速率分布不再是“中间多，两头少”C气体分子的运动速率不能由牛顿运动定律求得D气体分子的平均速度随温度升高而增大E气体分子的平均速率随温度升高而增大【解析】气体分子的运动与温度有关，温度升高时，平均速率变大，但仍遵循“中间多，两头少”的统计规律，A、E项正确，B项错误；分子运动无规则，而且牛顿定律是宏观定律，不能用它来求微观分子的运
15、动速率，C项正确；大量分子向各个方向运动的概率相等，所以稳定时，平均速度几乎为零，与温度无关，D项错误【答案】ACE3下列物理量哪些不能决定气体的压强() 【导学号：30110008】A温度B分子密集程度C分子总数D分子种类E分子的大小【解析】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)，在单位时间内撞击单位面积的器壁分子就越多，则气体的压强越大温度越高，整体上分子运动更加剧烈，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气体的温度，故不能决定气体压强的是C、D、E选项【答案】CDE4下面对气体压强的理解
16、，正确的是()A气体压强是由于气体分子不断撞击器壁而产生的B气体压强取决于单位体积内分子数和气体的温度C单位面积器壁受到大量气体分子的碰撞的作用力就是气体对器壁的压强D大气压强是由地球表面空气重力产生的，因此将开口瓶密闭后，瓶内气体脱离大气，它自身重力太小，会使瓶内气体压强远小于外界大气压强E在分析容器内气体的压强时，气体的重力不能忽略不计【解析】气体压强是由于气体分子不断撞击器壁而产生的，A正确，E错误；气体压强的大小取决于气体分子密度和气体分子的平均速率，即取决于单位体积内的分子数和气体的温度，B正确；由p知，C正确；虽然大气压强是由地球表面空气重力产生的，但最终还是通过分子碰撞实现对放入
17、其中的物体产生压强，将开口瓶密封后，瓶内气体脱离大气，瓶内气体压强仍等于外界大气压强，D错误【答案】ABC5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 () 【导学号：30110009】A空气分子密集程度减小B空气分子的平均速率增大C空气分子的速率都增大D空气质量减小E空气质量增大【解析】温度升高，气体分子的平均速率增大，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、B项正确，E项错误；温度升高，并不是所有空气分子的速率都增大，C项错误【
18、答案】ABD6图124是氧分子在不同温度(0 和100 )下的速率分布规律图，由图可得出哪些结论？(至少答出两条)图124【解析】一定温度下，氧气分子的速率呈现出“中间多，两头少”的分布规律；温度越高，氧气分子热运动的平均速率越大(或温度越高，氧气分子运动越剧烈)【答案】见解析7气体压强和通常所说的大气压强是不是同一回事？若不是有何区别与联系？【解析】因密闭容器中的气体密度一般很小，由气体自身重力产生的压强极小，可忽略不计，故气体压强由气体分子碰撞器壁产生，大小由气体的密度和温度决定，与地球的引力无关，气体对上下左右器壁的压强都是大小相等的大气压强却是由于空气受到重力作用紧紧包围地球而对浸在它
19、里面的物体产生的压强如果没有地球引力作用，地球表面就没有大气，从而也不会有大气压地面大气压的值与地球表面积的乘积，近似等于地球大气层所受的重力值，大气压强最终还是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强【答案】见解析能力提升8小刚同学为了表演“轻功”，用打气筒给4只相同的气球充以相等质量的空气，然后将它们放置在水平木板上，再在气球的上方平放一块轻质塑料板，如图125所示小刚同学在慢慢站上轻质塑料板中间位置的过程中，气球一直没有破裂球内气体温度可视为不变下列说法正确的是 ()图125A气球内气体的压强是由于气体重力而产生的B气球内气体的压强是由于气体分子频繁碰撞器壁产生的C球内气体分子间的分子力
20、约为零D气球内气体分子运动速率的分布规律不变E气球内气体的体积是所有气体分子的体积之和【解析】气体的压强是由于气体分子频繁地碰撞器壁产生的，与分子的重力无关，故A错，B对；在常温常压下，气体分子之间的距离约为109 m，分子之间的分子力认为是零，故C对；温度不变，因此气体分子运动速率的分布规律不变，故D对；气体分子之间的距离远大于气体分子的大小，因此气体的体积要大于所有气体分子的体积之和，故E错【答案】BCD9图126甲为测量分子速率分布的装置示意图，圆筒绕其中心匀速转动，侧面开有狭缝N，内侧贴有记录薄膜，M为正对狭缝的位置从原子炉R中射出的银原子蒸气穿过屏上S缝后进入狭缝N，在圆筒转动半个周
21、期的时间内相继到达并沉积在薄膜上展开的薄膜如图乙所示，NP，PQ间距相等，则 ()图126A到达M附近的银原子速率较大B到达Q附近的银原子速率较大C到达Q附近的银原子速率为“中等”速率D位于PQ区间的分子百分率大于位于NP区间的分子百分率E位于PQ区间的分子百分率小于位于NP区间的分子百分率【解析】根据分子速率分布规律的“中间多，两头少”特征可知：M附近的银原子速率较大，故选项A、C正确，B错误；PQ区间的分子百分率最大，故选项E错误，D正确【答案】ACD10对一定量的气体，若用N表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数，则() 【导学号：30110010】A当体积减小时，N必定增加B当体积减
22、小时，N可能减小C当温度升高时，N不一定增加D当压强不变而体积和温度变化时，N必定变化E当压强不变而体积和温度变化时，N可能不变【解析】单位时间内与器壁单位面积相碰的分子数N既与分子密度有关，还与分子的平均速率有关当气体体积减小时，分子密度增加，但若温度降低，分子平均速率变小，N也不一定增加，A错误，B正确；当温度升高时，分子的平均速率增大，但若体积增大，分子密度减小，N也不一定增加，C正确；当气体压强不变，则器壁单位面积受到的压力不变，由于温度变化，平均每个分子对器壁的冲力变化，N只有变化才能保持压强不变，故D正确，E错误【答案】BCD11从宏观上看，一定质量的气体仅温度升高或仅体积减小都会
23、使压强增大，从微观上看，这两种情况有什么区别？【解析】因为一定质量的气体的压强是由单位体积内气体的分子数和气体的温度决定的气体温度升高，即气体分子运动加剧，分子的平均速率增大，分子撞击器壁的作用力增大，故压强增大气体体积减小时，虽然分子的平均速率不变，但单位体积内的分子数增多，单位时间内撞击容器的分子数增多，故压强增大，所以这两种情况在微观上是有区别的【答案】见解析12如图127所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中装有与容器容积等体积的水，乙中充满空气，试问：图127(1)两容器各侧壁压强的大小关系及压强的大小决定于哪些因素？(容器容积恒定)(2)若让两容器同时做自由落体运动，容器侧壁上所受压强将怎么变？【解析】(1)对甲容器，上壁的压强为零，底面的压强最大，其数值为pgh(h为上下底面间的距离)侧壁的压强自上而下，由小变大，其数值大小与侧壁上各点距上底面的竖直距离x的关系是pgx；对乙容器，各处器壁上的压强大小都相等，其大小决定于气体的分子数密度和温度(2)甲容器做自由落体运动时器壁各处的压强均为零乙容器做自由落体运动时，器壁各处的压强不发生变化【答案】见解析
