2019高中物理 第八章 气体 课时5 气体热现象的微观意义学案 新人教版选修3-3.doc
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1、1学案学案 5 5 气体热现象的微观意义气体热现象的微观意义目标定位 1.理解气体分子运动的特点及气体分子运动速率的统计分布规律.2.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.3.能用气体分子动理论解释三个气体实验定律一、气体分子运动的特点和气体温度的微观意义问题设计1把 4 枚硬币投掷 10 次并记录正面朝上的个数比较个人、小组、大组、全班的数据,你能发现什么规律吗?答案 随着投掷次数增多,2 枚硬币正面朝上的次数比例最多,占总数的 ;1 枚和 3 枚正3 8面朝上的次数各占总数的 ,全朝上或全朝下次数最少,各占总数的.说明大量随机
2、事件1 41 16的整体会表现出一定的规律性2气体分子间的作用力很小,若没有分子力作用,气体分子将处于怎样的自由状态?答案 无碰撞时气体分子将做直线运动,但由于分子之间的频繁碰撞,使得气体分子的速度大小和方向频繁改变,运动变得杂乱无章3温度不变时,每个分子的速率都相同吗?温度升高,所有分子运动速率都增大吗?答案 分子在做无规则运动,造成其速率有大有小温度升高时,所有分子热运动的平均速率增大,即大部分分子的速率增大了,但也有少数分子的速率减小要点提炼1统计规律在一定条件下可能出现,也可能不出现的事件叫随机事件;大量随机事件整体表现出的规律叫统计规律2气体分子运动的特点(1)气体分子之间的距离很大
3、,大约是分子直径的 10 倍,因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外,气体分子不受力的作用,在空间自由移动(2)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,而且向各个方向运动的气体分子数目都相等(3)每个气体分子都在做永不停息的无规则运动(4)大量气体分子的速率分布呈“中间多、两头少”的规律23气体温度的微观意义(1)温度越高,分子的热运动越激烈当温度升高时, “中间多”的这一“高峰”向速率大的方向移动,即速率大的分子数目增多,速率小的分子数目减少,分子的平均速率增大(2)温度是分子平均动能的标志理想气体的热力学温度T与分子的平均动能k成正比,E即Tak.E二、气体压强的微观意义
4、问题设计如图 1 所示,(1)把一颗豆粒拿到台秤上方约 10 cm 的位置,放手后使它落在秤盘上,观察秤的指针的摆动情况(2)再从相同高度把 100 粒或更多的豆粒连续地倒在秤盘上,观察指针的摆动情况(3)使这些豆粒从更高的位置落在秤盘上,观察指针的摆动情况用豆粒做气体分子的模型,试说明气体压强产生的原理图 1答案 说明气体压强的产生跟两个因素有关:一个是气体分子的平均动能,一个是分子的密集程度要点提炼1气体压强的大小等于气体作用在器壁单位面积上的压力2产生原因:是大量气体分子对器壁的碰撞引起的3决定因素:(1)微观上决定于分子的平均动能和分子的密集程度,(2)宏观上决定于气体的温度T和体积V
5、.三、对气体实验定律的微观解释问题设计如何从微观角度来解释气体实验定律?答案 从决定气体压强的微观因素上来解释,即气体分子的平均动能和气体分子的密集程度要点提炼1玻意耳定律的微观解释一定质量的某种理想气体,温度不变,分子的平均动能不变体积减小,分子的密集程度3增大(填“增大”或“减小”),单位时间内撞击单位面积器壁的分子数就增多,气体的压强就增大(填“增大”或“减小”)2查理定律的微观解释一定质量的某种理想气体,体积不变,则分子的密集程度不变,温度升高,分子的平均动能增大(填“增大”或“减小”),分子撞击器壁的作用力变大,所以气体的压强增大(填“增大”或“减小”)3盖吕萨克定律一定质量的某种理
6、想气体,温度升高,分子的平均动能增大(填“增大”或“减小”),分子撞击器壁的作用力变大,而要使压强不变,则需使影响压强的另一个因素分子的密集程度减小,所以气体的体积增大(填“增大”或“减小”)一、气体分子运动的特点和气体温度的微观意义例 1 在一定温度下,某种理想气体的分子速率分布应该是( )A每个气体分子速率都相等B每个气体分子速率一般都不相等,速率很大和速率很小的分子数目很少C每个气体分子速率一般都不相等,但在不同速率范围内,分子数目的分布是均匀的D每个气体分子速率一般都不相等,速率很大和速率很小的分子数目很多解析 气体分子做无规则运动,速率大小各不相同,但分子的速率遵循一定的分布规律气体
7、的大多数分子速率在某个数值附近,离这个数值越近,分子数目越多,离这个数值越远,分子数目越少,总体表现出“中间多、两头少”的分布规律答案 B例 2 如图 2 是氧气分子在不同温度(0 和 100 )下的速率分布图,由图可得信息( )图 2A同一温度下,氧气分子呈现出“中间多、两头少”的分布规律B随着温度的升高,每一个氧气分子的速率都增大C随着温度的升高,氧气分子中速率小的分子所占的比例增加D随着温度的升高,氧气分子的平均速率变小答案 A解析 温度升高后,并不是每一个氧气分子的速率都增大,而是氧气分子的平均速率变大,4并且速率小的分子所占的比例减小,则 B、C、D 错误;同一温度下,氧气分子呈现出
8、“中间多、两头少”的分布规律,A 正确二、气体压强的微观意义和对气体实验定律的微观解释例 3 关于气体的压强,下列说法正确的是( )A气体分子的平均速率增大,则气体的压强一定增大B气体分子的密集程度增大,则气体的压强一定增大C气体分子的平均动能增大,则气体的压强一定增大D气体分子的平均动能增大,气体的压强有可能减小解析 气体的压强在微观上与两个因素有关:一是气体分子的平均动能,二是气体分子的密集程度,密集程度或平均动能增大,都只强调问题的一方面,也就是说,平均动能增大的同时,分子的密集程度可能减小,使得压强可能减小;同理,当分子的密集程度增大时,分子的平均动能也可能减小,气体的压强变化不能确定
9、,故正确答案为 D.答案 D例 4 一定质量的理想气体,在压强不变的条件下,温度升高,体积增大,从分子动理论的观点来分析,正确的是( )A此过程中分子的平均速率不变,所以压强保持不变B此过程中每个气体分子碰撞器壁的平均冲击力不变,所以压强保持不变C此过程中单位时间内气体分子对单位面积器壁的碰撞次数不变,所以压强保持不变D以上说法都不对解析 压强与单位时间内碰撞到器壁单位面积的分子数和每个分子的冲击力有关,温度升高,分子与器壁的平均冲击力增大,单位时间内碰撞到器壁单位面积的分子数应减小,压强才可能保持不变答案 D1(气体分子的运动特点)下列对气体分子运动的描述正确的是( )A气体分子的运动是杂乱
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