1、高考资源网（） 您身边的高考专家课时8.4气体热现象的微观意义1.初步了解什么是“统计规律”。2.理解气体分子运动的特点:分子沿各个方向运动的机会均等,分子速率按一定规律分布。3.能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义,知道气体的压强、温度、体积与所对应的微观物理量间的相关联系。4.能用气体分子动理论解释三个气体实验定律。重点难点:用气体分子动理论来解释气体实验定律。微观粒子复杂的运动状态的抽象,气体压强的微观意义。教学建议:教学中要注意教材重视统计规律的应用,及在气体热现象的微观意义上有所加深的特点。通过投掷硬币的实践活动,让学生体会某个事件的出现具有偶然性,但大量随机事件的整体会表现出一
2、定的规律性。还应要求学生从实际生活与社会现象中列举大量具有“统计规律”的生活实验与社会现象,进一步加深对“统计规律”的理解。通过氧气分子在0 和100 时的速率分布图象,使学生更具体并定量化地理解“温度越高,分子热运动越剧烈”的定性解释。对于压强的微观解释,通过“大量雨点的撞击使雨伞受到持续的作用”这一生活经验,形象地演示气体压强产生的原因,理想气体对器壁的压强是大量分子与器壁频繁碰撞的结果,对于单个分子或少量分子是没有意义的。导入新课:如图所示,将一个没有充满气的篮球夹在两块木板之间压紧,用手摸篮球会觉得它很硬。如果将两块木板拿开再用手摸会觉得它很软。你能从微观角度解释这一现象吗?1.气体分
3、子运动的特点(1)理想性:通常认为,气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外,不受力而做匀速直线运动。(2)现实性: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。(3)规律性:分子间距离大、作用力弱,分子会充满它所能达到的空间,向各个方向运动的分子数机会均等,速率分布表现为中间多,两头少 的统计规律。温度越高,分子的热运动越剧烈。(4)温度的微观含义:热力学温度T与分子的平均动能成正比,温度是分子平均动能的标志。2.气体压强的微观意义(1)气体的压强是大量气体分子持续撞击容器壁而产生的。(2)影响气体的压强的两个因素:分子密集程度;分子平均动能。1.抛掷一枚硬币时,其正面有时向上
4、,有时向下,抛掷次数较少和次数很多时,会有什么规律?解答:次数较少时,正面向上或向下完全是偶然的,但次数很多时,正面向上或向下的概率是相等的。2.随着温度的升高,所有气体分子运动的速率都增大吗?解答:不是。温度升高,有的气体分子运动速率增大,有的气体分子运动速率减小,但所有气体分子的平均速率增大。3.判断下列说法是否正确。(1)气体的压强是由气体受到的重力产生的。(2)气体的压强是由气体分子间的相互作用(引力和斥力)产生的。(3)气体的压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁产生的。解答:大量气体分子频繁地碰撞器壁产生气体压强,气体的压强与气体所受重力及分子间的相互作用力无关,故(1)、(2)错误,(
5、3)正确。主题1:探究气体分子运动的特点问题:阅读课本“气体分子运动的特点”和“气体温度的微观意义”标题下面的内容,完成下列问题。(1)少量分子的运动是杂乱无章的,但大量分子的运动遵从统计规律,你能总结出气体分子运动的特点吗?(2)结合“氧气分子在0 和100 时的速率分布图象”,讨论如何理解“温度是分子平均动能的标志”。(3)根据你对气体分子运动特点的认识,你能否设想一下气体分子的微观模型是怎样的?解答:(1)分子沿各个方向运动的机会均等。大量气体分子的速率分布呈现“中间多(占分子数目多)、两头少(速率大或小的分子数目少)”的规律。(2)当温度升高时,分子热运动加剧,同时“中间多”的这一高峰
6、向速率大的一方移动,即大量分子的平均速率增大,分子平均动能增大,所以说温度是分子平均动能的标志。 (3)气体分子间距离大(约为分子直径的10倍),分子力小(可忽略),因此气体没有一定的形态和体积,会充满它能达到的整个空间,所以气体分子可以看作没有相互作用力的质点。知识链接:气体分子沿各个方向运动的机会均等。大量气体分子的速率按“中间多、两头少”的统计规律分布。理想气体分子可被看作相互间无作用力的质点。 主题2:气体压强的微观意义问题:阅读课本“气体压强的微观意义”标题下面的内容,完成下列问题。(1)尝试用分子动理论的观点来解释气体压强产生的原因。(2)决定气体压强大小的因素有几个?它们怎样影响
7、气体的压强?解答:(1)大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生气体的压强,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)气体压强由气体分子的密集程度和平均动能决定。气体分子密度大,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,气体分子的平均动能就大,每个气体分子给器壁的冲力就大,压强也就越大。所以分子密集程度越大,温度越高,气体的压强就越大。知识链接:气体压强与大气压强不同,大气压强由重力产生,并且随高度增大而减小。 主题3:对气体
8、实验定律的微观解释问题:阅读课本“对气体实验定律的微观解释”标题下面的内容,完成下列问题。(1)尝试从微观角度解释玻意耳定律。(2)尝试从微观角度解释查理定律。(3)尝试从微观角度解释盖吕萨克定律。解答:(1)一定质量的某种理想气体,温度保持不变时,分子的平均动能是一定的。在这种情况下,体积减小,分子的密集程度增大,气体的压强就增大;体积增大,分子的密集程度减小,气体的压强就减小。这就是玻意耳定律的微观解释。(2)一定质量的某种理想气体,体积保持不变时,分子的密集程度就不变。在这种情况下,温度升高,分子的平均动能增大,气体的压强就增大;温度降低,分子的平均动能减小,气体的压强就减小。这就是查理
9、定律的微观解释。(3)一定质量的某种理想气体,温度升高,分子的平均动能增大,只有体积同时增大,使得分子密集程度减小,才能保持压强不变。这就是盖吕萨克定律的微观解释。知识链接:从微观的角度分析一定质量的理想气体的压强、体积和温度可知,不可能只有一个状态参量发生变化。1.(考查对气体实验定律的微观解释)一定质量的气体,在等温变化的过程中,下列物理量发生变化的是()。A.分子的平均速率B.单位体积内的分子数C.气体的压强D.分子总数【解析】气体的质量一定,故气体的分子总数不变;气体发生等温变化,即气体的温度不变,则分子的平均速率不变;气体发生等温变化,则气体的压强和体积必发生变化。由此可知,选项B、
10、C符合题意。【答案】BC【点评】解决此类问题的关键:了解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;明确气体压强的决定因素气体分子的密集程度与平均动能。2.(考查对气体实验定律的微观解释)充足气的自行车内胎在阳光下暴晒时容易爆裂,与暴晒前相比,爆裂前车胎内气体()。A.内能增加B.密度增大C.压强增大D.分子间引力增大【解析】爆裂前与暴晒前相比,车内气体温度升高,因体积几乎不变,内能增加的同时压强增大,而密度和分子间引力不变,故正确选项为A、C。【答案】AC【点评】本题要抓住气体发生等容变化,温度与分子运动剧烈程度的关系,要理解并掌握气体热现象的微观解释。3.(考查对气体实验
11、定律的微观解释)一定质量的理想气体,在压强不变的条件下,体积增大,则()。A.气体分子平均动能增大B.气体分子平均动能减小C.气体分子平均动能不变D.条件不够,无法判断分子平均动能【解析】根据盖吕萨克定律可知,气体压强不变、体积增大时,温度升高,故气体分子的平均动能增大。【答案】A【点评】本题要抓住气体温度的微观意义和等压变化的规律来解决。从微观角度看,温度是分子平均动能的标志。先由等容变化确定宏观温度的变化,再结合微观意义进行判断。4.(考查气体分子运动的特点)图示是氧气分子在0 和100 下的速率分布图线,由图可知()。A.随着温度升高,氧气分子的平均速率变小B.随着温度升高,每一个氧气分
12、子的速率都增大C.随着温度升高,氧气分子中速率小的分子所占比例增大D.同一温度下,氧气分子速率分布呈现“中间多,两头少”的规律【解析】根据图线可以看出,随着温度升高,氧气分子中速率大的分子所占比例增大,同一温度下,氧气分子速率分布呈现“中间多、两头少”的规律,选项A、B、C错,D对。【答案】D【点评】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,同时表明理想气体的热力学温度T与分子的平均动能成正比,因此说,温度是分子平均动能的标志。拓展一:气体分子运动的特点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
13、,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。下面各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()。【分析】掌握气体分子运动的特点是解决此类问题的关键。热力学统计规律显示气体分子的速率分布呈现“中间多、两头少”的特点,且温度升高,分子的平均速率增大,速率大的分子所占比例增大。【解析】气体分子速率分布规律是中间多、两头少,且分子不停地做无规则运动,没有速度为零的分子,故选D。【答案】D【点拨】气体分子速率分布规律:(1)在一定温度下,所有气体分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布。(2)温度越高,速率大的分子所占比例越大
14、。(3)温度升高,气体分子的平均速率变大,但具体到某一个气体分子,速率可能变大也可能变小,无法确定。拓展二:正确理解气体压强的微观意义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【分析】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。【解析】分子热运动变剧烈,表明气体温度升高,分子平均动能增大,但不知道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
15、,但因不知道此时分子的平均动能如何变化,故气体压强的变化不明确,C、D错。【答案】B【点拨】分析气体压强的技巧:(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在单位时间内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平均动能。(3)只有知道了这两个因素的变化,才能确定压强的变化,任何单个因素的变化都不能决定压强是否变化。拓展三:从微观角度解释气体实验定律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
16、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【分析】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。【解析】根据气体压强、体积、温度的关系可知,体积不变,压强增大时,气体的温度升高,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。【答案】AB【点拨】对气体实验定律的微观解释。等温变化:一定质量的理想气体,温度不变,分子的平均动能不变,若体积增大,则分子的密集程度减小,与单位面积撞击的分子数减少,故压强减小。等压变化:一定质量的理想气体,当温度升高时,气体分子的平均动能增大,压强有增大的趋势,体积膨胀,而气体分子密集程度减小,压强有减小的趋势;两者效果抵消,气体压强保持不变。等容变化:一定质量的理想气体,气体的体积不变,则气体分子的密集程度保持不变,当温度升高时,气体分子的平均动能增大,因此单位面积上的压力会变大,气体的压强将增大。气体热现象的微观意义- 6 - 版权所有高考资源网
