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1、成才之路成才之路 物理物理路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教版人教版 选修选修3-3 气体气体第八章第八章第四节气体热现象的微观意义第四节气体热现象的微观意义第八章第八章学习目标定位学习目标定位1课堂情景切入课堂情景切入2知识自主梳理知识自主梳理3重点难点突破重点难点突破4考点题型设计考点题型设计5课课 时时 作作 业业7易错案例剖析易错案例剖析6学习目标定位学习目标定位知道气体分子运动的特点知道气体分子运动的特点掌握气体压强的微观意义掌握气体压强的微观意义了解气体实验定律的微观解释了解气体实验定律的微观解释课堂情景切入课堂情景切入如如图图所所示示，将将一一个个没没
2、有有充充满满气气的的篮篮球球夹夹在在两两块块木木板板之之间间压压紧紧，用用手手摸摸篮篮球球会会觉觉得得它它很很硬硬。如如果果将将两两块块木木板板拿拿开开再再用用手手摸摸会觉得它很软。你能从微观角度解释这一现象吗？会觉得它很软。你能从微观角度解释这一现象吗？知识自主梳理知识自主梳理随机性与统计规律随机性与统计规律1必然事件必然事件在一定条件下在一定条件下_出现的事件。出现的事件。2不可能事件不可能事件在一定条件下在一定条件下_出现的事件。出现的事件。3随机事件随机事件在一定条件下，在一定条件下，_出现，也出现，也_不出现的事件。不出现的事件。4统计规律统计规律大量的大量的_整体表现出的规律。整体
3、表现出的规律。必然必然不可能不可能可能可能可能可能随机事件随机事件气体分子运动的特点气体分子运动的特点1气体分子运动的三个特性：气体分子运动的三个特性：自自由由性性气体分子间距离比较大，分子间的作用力很弱，除相气体分子间距离比较大，分子间的作用力很弱，除相互碰撞或跟器壁碰撞外，可以认为分子不受力而做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运动，因而气体能充满它能达到的整个空间无无序序性性分子之间频繁地发生碰撞，使每个分子的速度大小和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改变，分子的运动方向频繁地改变，分子的运动_，在某一时刻，在某一
4、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向运动的气体分子数目都_规规律律性性气体分子的速率分布呈现出气体分子的速率分布呈现出“_”的的分布规律。当气体温度升高时，分子的平均速率分布规律。当气体温度升高时，分子的平均速率_匀速直线匀速直线杂乱无章杂乱无章相等相等中间多、两头少中间多、两头少增大增大越高越高温度温度1气体压强的产生原因气体压强的产生原因气体的压强是大量气体分子频繁地气体的压强是大量气体分子频繁地_而产生的。而产生的。2影响气体压强的两个因素影响气体压强的两个因素(1)气体分子的气体分子的_(2)分子的分
5、子的_气体压强的微观意义气体压强的微观意义碰撞器壁碰撞器壁平均动能平均动能密集程度密集程度对气体实验定律的微观解释对气体实验定律的微观解释1玻意耳定律的微观解释玻意耳定律的微观解释一一定定质质量量的的气气体体，温温度度保保持持不不变变时时，分分子子的的_是是一一定定的的。在在这这种种情情况况下下，体体积积减减小小时时，分分子子的的_增增大大，气气体的压强就增大。体的压强就增大。2查理定律的微观解释查理定律的微观解释一一定定质质量量的的气气体体，体体积积保保持持不不变变时时，分分子子的的_保保持持不不变变。在在这这种种情情况况下下，温温度度升升高高时时，分分子子的的_增增大大，气气体的压强就增大
6、。体的压强就增大。平均动能平均动能密集程度密集程度密集程度密集程度平均动能平均动能3盖盖吕萨克定律的微观解释吕萨克定律的微观解释一一定定质质量量的的气气体体，温温度度升升高高时时，分分子子的的_增增大大。在在这这种种情情况况下下只只有有气气体体的的_同同时时增增大大，使使分分子子的的_减小，才能保持压强不变。减小，才能保持压强不变。平均动能平均动能体积体积密集程度密集程度重点难点突破重点难点突破一、统计规律与气体分子运动特点一、统计规律与气体分子运动特点1对统计规律的理解对统计规律的理解(1)个个别别事事件件的的出出现现具具有有偶偶然然因因素素，但但大大量量事事件件出出现现的的机机会会，却遵从
7、一定的统计规律。却遵从一定的统计规律。(2)从从微微观观角角度度看看，由由于于气气体体是是由由数数量量极极多多的的分分子子组组成成的的，这这些些分分子子并并没没有有统统一一的的运运动动步步调调，单单独独来来看看，各各个个分分子子的的运运动动都都是是不不规规则则的的，带带有有偶偶然然性性，但但从从总总体体来来看看，大大量量分分子子的的运运动动却有一定的规律。却有一定的规律。2如何正确理解气体分子运动的特点如何正确理解气体分子运动的特点(1)气气体体分分子子距距离离大大(约约为为分分子子直直径径的的10倍倍)，分分子子力力小小(可可忽忽略略)，可以自由运动，所以气体没有一定的体积和形状。，可以自由
8、运动，所以气体没有一定的体积和形状。(2)分分子子间间的的碰碰撞撞十十分分频频繁繁，频频繁繁的的碰碰撞撞使使每每个个分分子子速速度度的的大大小小和和方方向向频频繁繁地地发发生生改改变变，造造成成气气体体分分子子做做杂杂乱乱无无章章的的热热运运动，因此气体分子沿各个方向运动的机会动，因此气体分子沿各个方向运动的机会(几率几率)相等。相等。(3)大大量量气气体体分分子子的的速速率率分分布布呈呈现现中中间间多多(占占有有分分子子数数目目多多)两头少两头少(速率大或小的分子数目少速率大或小的分子数目少)的规律。的规律。特别提醒：特别提醒：单单个个或或少少量量分分子子的的运运动动是是“个个性性行行为为”
9、，具具有有不不确确定定性性。大大量分子运动是量分子运动是“集体行为集体行为”，具有规律性即遵守统计规律。，具有规律性即遵守统计规律。(大大庆庆市市铁铁人人中中学学20142015学学年年高高二二下下学学期期期期中中)某某种种气气体体在在不不同同温温度度下下的的气气体体分分子子速速率率分分布布曲曲线线如如图图所所示示，图图中中f(v)表表示示v处处单单位位速速率率区区间间内内的的分分子子数数百百分分率率，所所对对应应的的温温度度分分别别为为 T，T，T，则，则()A. TTTB. TTTCTT，TTDTTT答案：答案：B解解析析：温温度度越越高高分分子子热热运运动动越越激激烈烈，分分子子运运动动
10、激激烈烈是是指指速速率率大大的的分分子子所所占占的的比比例例大大，图图腰腰最最粗粗，速速率率大大的的分分子子比比例例最最大，温度最高。大，温度最高。二、气体压强的微观意义二、气体压强的微观意义1产生原因产生原因单单个个分分子子碰碰撞撞器器壁壁的的冲冲力力是是短短暂暂的的，但但是是大大量量分分子子频频繁繁地地碰碰撞撞器器壁壁，就就对对器器壁壁产产生生持持续续、均均匀匀的的压压力力。气气体体的的压压强强等等于于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力。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决定气体压强大小的因素(1)微观因素微观因素气气体体分分子子的的密密集集程
11、程度度：气气体体分分子子密密集集程程度度(即即单单位位体体积积内内气气体体分分子子的的数数目目)大大，在在单单位位时时间间内内，与与单单位位面面积积器器壁壁碰碰撞撞的的分子数就多，气体压强就越大；分子数就多，气体压强就越大；气气体体分分子子的的平平均均动动能能：气气体体的的温温度度高高，气气体体分分子子的的平平均均动动能能就就大大，每每个个气气体体分分子子与与器器壁壁的的碰碰撞撞(可可视视为为弹弹性性碰碰撞撞)给给器器壁壁的的冲冲力力就就大大；从从另另一一方方面面讲讲，分分子子的的平平均均速速率率大大，在在单单位位时时间间内内器器壁壁受受气气体体分分子子撞撞击击的的次次数数就就多多，累累计计冲
12、冲力力就就大大，气气体体压压强就越大。强就越大。(2)宏观因素宏观因素与温度有关：温度越高，气体的压强越大；与温度有关：温度越高，气体的压强越大；与体积有关：体积越小，气体的压强越大。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。大气压强由重力而产生，随高度增大而减小。气气体体压压强强是是由由大大量量分分子子撞撞击击器器壁壁产产生生的的，大大小小不不随随高高度度而而变化。变化。试试用用气气体体分分子子热热运运动动的的观观点点解解释释：在在炎炎热热的的夏夏天天，打打足足了了气的自行车轮胎在日光的曝晒下容易胀破。气的
13、自行车轮胎在日光的曝晒下容易胀破。答答案案：在在日日光光曝曝晒晒下下，胎胎内内气气体体温温度度显显著著升升高高，气气体体分分子子热热运运动动加加剧剧，分分子子的的平平均均动动能能增增大大，使使气气体体压压强强进进一一步步加加大大，这样气体的压强一旦超过轮胎的承受能力，轮胎便胀破。这样气体的压强一旦超过轮胎的承受能力，轮胎便胀破。三、气体实验定律的微观解释三、气体实验定律的微观解释1玻意耳定律玻意耳定律(1)宏宏观观表表现现：一一定定质质量量的的气气体体，在在温温度度保保持持不不变变时时，体体积积减小，压强增大，体积增大，压强减小。减小，压强增大，体积增大，压强减小。(2)微微观观解解释释：温温
14、度度不不变变，分分子子的的平平均均动动能能不不变变。体体积积减减小小，分分子子越越密密集集，单单位位时时间间内内撞撞到到单单位位面面积积器器壁壁上上的的分分子子数数就就越越多多，气体的压强就越大，如图所示。气体的压强就越大，如图所示。2查理定律查理定律(1)宏宏观观表表现现：一一定定质质量量的的气气体体，在在体体积积保保持持不不变变时时，温温度度升高，压强增大，温度降低，压强减小。升高，压强增大，温度降低，压强减小。(2)微微观观解解释释：体体积积不不变变，则则分分子子密密度度不不变变，温温度度升升高高，分分子子平平均均动动能能增增大大，分分子子撞撞击击器器壁壁的的作作用用力力变变大大，所所以
15、以气气体体的的压压强增大，如图所示。强增大，如图所示。3盖盖吕萨克定律吕萨克定律(1)宏宏观观表表现现：一一定定质质量量的的某某种种理理想想气气体体，在在压压强强不不变变时时，温度升高，体积增大，温度降低，体积减小。温度升高，体积增大，温度降低，体积减小。(2)微微观观解解释释：温温度度升升高高，分分子子平平均均动动能能增增大大，撞撞击击器器壁壁的的作作用用力力变变大大，而而要要使使压压强强不不变变，则则需需影影响响压压强强的的另另一一个个因因素素分分子密度减小，所以气体的体积增大，如图所示。子密度减小，所以气体的体积增大，如图所示。考点题型设计考点题型设计如如图图所所示示，两两个个完完全全相
16、相同同的的圆圆柱柱形形密密闭闭容容器器，(甲甲)中中恰恰好好装装满满水水，(乙乙)中中充充满满空空气气，则则下下列列说说法法中正确的是中正确的是(容器容积恒定容器容积恒定)()A两容器中器壁的压强都是由于分子撞击器壁而产生的两容器中器壁的压强都是由于分子撞击器壁而产生的B两容器中器壁的压强都是由所装物质的重力而产生的两容器中器壁的压强都是由所装物质的重力而产生的对气体压强的理解对气体压强的理解C(甲甲)容容器器中中pApB，(乙乙)容容器器中中pCpDD当当温温度度升升高高时时，pA、pB变变大大，pC、pD也要变大也要变大解析：解析：逐项分析如下：逐项分析如下：答案：答案：C选项选项诊断诊断
17、结论结论A对对(甲甲)容器压强产生的原因是由于液体受容器压强产生的原因是由于液体受到重力作用，而到重力作用，而(乙乙)容器压强产生的原因容器压强产生的原因是分子撞击器壁产生的是分子撞击器壁产生的BC液体的压强液体的压强pgh，hAhB，可知，可知pApB，而密闭容器中气体压强各处均相等，与位而密闭容器中气体压强各处均相等，与位置无关，置无关，pCpDD温度升高时，温度升高时，pA、pB不变，而不变，而pC、pD增大增大点评：点评：解决此类问题的关键是：解决此类问题的关键是：(1)了了解解气气体体压压强强产产生生的的原原因因大大量量做做无无规规则则运运动动的的分分子子对对器器壁壁频频繁繁持持续续
18、的的碰碰撞撞产产生生的的。压压强强就就是是大大量量气气体体分分子子在在单单位位时间内作用在器壁单位面积上的平均作用力。时间内作用在器壁单位面积上的平均作用力。(2)明明确确气气体体压压强强的的决决定定因因素素气气体体分分子子的的密密集集程程度度与与平平均动能。均动能。把把打打气气筒筒的的出出气气口口堵堵住住，往往下下压压活活塞塞，越越往往下下压压越越费费力力，主要原因是因为往下压活塞时主要原因是因为往下压活塞时()A空气分子间的引力变小空气分子间的引力变小B空气分子间的斥力变大空气分子间的斥力变大C空气与活塞分子间的斥力变大空气与活塞分子间的斥力变大D单位时间内空气分子对活塞碰撞次数变多单位时
19、间内空气分子对活塞碰撞次数变多答案：答案：D解解析析：气气体体分分子子间间距距离离大大于于10r0，分分子子间间相相互互作作用用力力可可忽忽略略不不计计，故故A、B、C错错，下下压压活活塞塞费费力力，是是因因一一定定质质量量的的空空气气，体体积积减减小小，压压强强增增大大，分分子子密密度度增增大大，空空气气分分子子对对活活塞塞在在单单位位时间内的碰撞次数增多，时间内的碰撞次数增多，D正确。正确。试试从从微微观观角角度度解解释释：一一定定质质量量的的理理想想气气体体的的压压强强、体体积积和和温温度度，只只有有一一个个参参量量发发生生变变化化，而而其其余两个参量保持不变是不可能的。余两个参量保持不
20、变是不可能的。解解析析：气气体体的的压压强强是是由由气气体体分分子子的的密密度度和和分分子子平平均均动动能能决决定的，对一定质量的理想气体，其分子总数定的，对一定质量的理想气体，其分子总数N不变。不变。(1)若若体体积积和和温温度度不不变变，则则分分子子的的密密度度和和分分子子平平均均动动能能不不变变，故压强不可能发生变化。故压强不可能发生变化。气体状态变化的微观解释气体状态变化的微观解释(2)若若压压强强和和温温度度不不变变，则则压压强强和和分分子子的的平平均均动动能能不不变变，必必有分子的密度不变，即体积不可能发生变化。有分子的密度不变，即体积不可能发生变化。(3)若若压压强强和和体体积积
21、不不变变，则则压压强强和和分分子子的的密密度度不不变变，必必有有分分子的平均动能不变，即温度不可能发生变化。子的平均动能不变，即温度不可能发生变化。对一定质量的理想气体，下列说法正确的是对一定质量的理想气体，下列说法正确的是()A体体积积不不变变、压压强强增增大大时时，气气体体分分子子的的平平均均动动能能一一定定增增大大B温度不变、压强减小时，气体的密度一定减小温度不变、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温度升高、压强和体积都可能不变答案：答案：AB解解析析：根根据据气气体体压压强强、
22、体体积积、温温度度的的关关系系可可知知，体体积积不不变变、压压强强增增大大时时，气气体体分分子子的的平平均均动动能能一一定定增增大大，选选项项A正正确确。温温度度不不变变、压压强强减减小小时时，气气体体体体积积增增大大，气气体体的的密密度度减减小小。压压强强不不变变、温温度度降降低低时时，体体积积减减小小，气气体体密密度度增增大大。温温度度升升高高，压压强强、体体积积中中至至少少有有一一个个发发生生改改变变。综综上上所所述述，正正确确选选项项为为A、B。根根据据你你的的理理解解谈谈一一谈谈气气体体压压强强与与大气压强有哪些区别？大气压强有哪些区别？答答案案：因因密密闭闭容容器器中中的的气气体体
23、密密度度一一般般很很小小，由由气气体体自自身身重重力力产产生生的的压压强强极极小小，可可忽忽略略不不计计，故故气气体体压压强强由由气气体体分分子子碰碰撞撞器器壁壁产产生生，大大小小由由气气体体的的密密度度和和温温度度决决定定，与与地地球球的的引引力力无无关关，气体对上下左右器壁的压强都是大小相等的。气体对上下左右器壁的压强都是大小相等的。探究探究应用应用大大气气压压却却是是由由于于空空气气受受到到重重力力作作用用紧紧紧紧包包围围地地球球而而对对浸浸在在它它里里面面的的物物体体产产生生的的压压强强。如如果果没没有有地地球球引引力力作作用用，地地球球表表面面就就没没有有大大气气，从从而而也也不不会
24、会有有大大气气压压。地地面面大大气气压压的的值值与与地地球球表表面面积积的的乘乘积积，近近似似等等于于地地球球大大气气层层所所受受的的重重力力值值。大大气气压压强强最最终还是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强。终还是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强。下面的表格是某地区下面的表格是某地区17月份气温与气压的对照表：月份气温与气压的对照表：月份月份/月月1234567平均最高平均最高气温气温/1.43.910.719.626.730.230.8平均大气平均大气压压/105Pa1.0211.0191.0141.0081.0030.998 40.996 07月份与月份与1月份相比较，正确
25、的是月份相比较，正确的是()A空气分子无规则热运动的情况几乎不变空气分子无规则热运动的情况几乎不变B空气分子无规则热运动减弱了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地面撞击次数减少了单位时间内空气分子对单位面积地面撞击次数减少了答案：答案：D解解析析：由由表表中中数数据据知知，7月月份份与与1月月份份相相比比，温温度度升升高高，压压强强减减小小，温温度度升升高高使使气气体体分分子子热热运运动动更更加加剧剧烈烈，空空气气分分子子与与地地面面撞撞击击一一次次对对地地面面的的冲冲量量增增大大，而而压压
26、强强减减小小，单单位位时时间间内内空空气气分分子子对对单单位位面面积积地地面面的的冲冲量量减减小小。所所以以单单位位时时间间内内空空气气分分子子对对单位面积地面的撞击次数减少了，因而只有单位面积地面的撞击次数减少了，因而只有D项正确。项正确。易错案例剖析易错案例剖析易错点：易错点：对气体热现象的微观意义理解不透对气体热现象的微观意义理解不透案例：案例：下列说法正确的是下列说法正确的是()A一一定定质质量量的的气气体体温温度度升升高高时时，每每个个气气体体分分子子的的速速率率都都会增大会增大B气体的压强与大气压强都与重力有关气体的压强与大气压强都与重力有关C气气体体的的三三个个状状态态参参量量中
27、中，可可以以只只有有一一个个发发生生变变化化，另另外两个保持不变外两个保持不变D描描述述气气体体的的三三个个状状态态参参量量变变化化时时，至至少少有有两两个个同同时时发发生了变化生了变化易错分析：易错分析：易错选项及错误原因具体分析如下：易错选项及错误原因具体分析如下：易错选项易错选项错误原因错误原因A没有正确理解分子速率的分布规律及其与没有正确理解分子速率的分布规律及其与温度的关系温度的关系B没有正确理解气体的压强和大气压强二者没有正确理解气体的压强和大气压强二者的决定因素的决定因素C没有正确理解决定三个状态参量的微观因没有正确理解决定三个状态参量的微观因素间的关系素间的关系正正确确解解答答
28、：温温度度升升高高时时，分分子子平平均均速速率率增增大大，但但并并不不是是每每个个分分子子的的速速率率都都增增大大，一一部部分分气气体体分分子子的的速速率率可可能能减减小小，A错错；气气体体压压强强由由分分子子密密度度和和分分子子平平均均动动能能共共同同决决定定，大大气气压压强强由由地地球球表表面面的的大大气气层层所所受受的的重重力力决决定定，B错错；对对一一定定质质量量的的理理想想气气体体来来说说，分分子子密密度度和和分分子子平平均均动动能能两两个个量量中中，只只有有一一个个变变化化时时，都都会会导导致致压压强强变变化化，因因此此描描述述气气体体的的三三个个状状态态参参量量变变化化时时，至至少有两个同时发生了变化，少有两个同时发生了变化，C错错D对。对。正确答案：正确答案：D
