高中物理人教大纲版第二册：12.8 气体的压强（备课资料）.docVIP

备课资料 一、气体分子运动模拟实验器  其中的钢球模拟气体分子，在玻璃筒内放入50～80个钢球，接通电源，选择适中的电压．由于活塞的振动引起钢球的无规则运动，不断地冲击浮动板使之升起到一定的高度，这就定性地模拟了大量气体分子频繁地碰撞器壁产生持续的均匀的压力，形成对器壁的压强． 如果没有上述仪器，可用托盘天平演示，如下图所示： 将托盘天平中的一盘反扣在支架上，调平后，在正放的托盘里放入适当质量的砝码．用小 钢球(如自行车轴承里的钢球，或用豌豆)自反扣托盘的上方徐徐释放，不断地冲击托盘，使天 平达到平衡．这就定性地说明，大量气体分子对器壁的频繁碰撞，产生持续均匀的压力，形成对器壁的压强． 二、气体压强的分析 在宏观上，气体的压强是气体对单位器壁面积的压力，从分子动理论的角度来分析，理想气体的压强是由于大量气体分子不断碰撞器壁，对器壁产生一个持续、恒定的压力所造成的． 由于气体分子向各个方向运动的机会均相同，为了简化，可不考虑分子的斜向运动，而认为分子分别向上、下、左、右、前、后六个方向以平均速率口运动．因此向每一个方向运动的分子数都是总数，研究如右图所示． 面积为S的一块器壁，以S为底做直棱柱A，其棱柱长为vt,则在时间t内，A内向右运动的分子都可与S相碰．A以外的分子都不会与S相碰,设气体分子的质量为m,单位体积内的分子数为n,则A中的分子数为n′=n0vtS，与S相碰的分子数n=n′=n0vtS.理想气体的分子可视为弹性体,因此，理想气体分子在与器壁碰撞过程中无能量损失,为弹性碰撞．由于分子质量远小于器壁质量,所以分子碰后原速率返回,因此每个分子每次碰撞对器壁的冲量为2mv．t s内对器壁的总冲量I=n2mv=n0mv2tS.根据I=Ft，所以F=n0·mv2=n0·mv2=n0Ek. 可见，气体的压强由两个方面因素决定,一是与单位体积内的分子数n0成正比，二是与气体的分子平均动能成正比．温度是分子平均动能的标志，所以温度越高，气体压强越大．