【创新设计】2015-2016学年高中物理第八章气体第5讲气体热现象的微观意义学案新人教版选修3-3论述.doc

第5讲　气体热现象的微观意义 [目标定位]　1.初步了解统计规律.2.知道气体分子运动的特点.3.理解气体压强的微观意义.4.能对气体实验定律进行微观解释，并能用微观观点解释气体状态变化． 一、随机性与统计规律 1．随机事件：在一定条件下可能出现，也可能不出现的事件． 2．统计规律：大量随机事件整体表现出的规律． 二、气体分子运动的特点 1．气体的微观结构特点 (1)气体分子之间的距离很大，大约是分子直径的10倍左右． (2)气体分子间的相互作用力十分微弱． 2．气体分子运动的特点 对个别分子，在某一时刻速度的大小与方向有偶然性，因大量分子频繁碰撞，对大量分子来说，它们向各个方向运动的几率是相等的，分子速率呈现“中间多、两头少”．当温度升高时，对某一分子在某一时刻它的速率不一定增加，但大量分子的平均速率一定增加，而且“中间多”的分子速率值在增加(如图1所示)． 图1 3.气体分子的热运动与温度的关系 (1)温度越高，分子的热运动越激烈． (2)理想气体的热力学温度T与分子的平均动能Ek成正比，即：T＝aEk(式中a是比例常数)，这表明，温度是分子平均动能的标志． 三、气体压强的微观意义 1．气体的压强是大量气体分子频繁地对容器的碰撞引起的． 2．影响气体压强的两个因素：(1)气体分子的平均动能； (2)分子的密集程度． 一、气体分子运动与统计规律 1．气体分子运动特点的理解 (1)气体分子之间的距离很大，大约是分子直径的10倍，因此除相互碰撞或者跟器壁碰撞外，气体分子不受力而做匀速直线运动，因而气体会充满它能达到的整个空间． (2)分子的运动永不停息，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运动，常温下大多数气体分子的速率都达到数百米每秒，在数量级上相当于子弹的速率． (4)温度是分子平均动能的标志． 2．统计规律的理解 (1)个别事物的出现具有偶然性，但大量事物出现的机会，却遵从一定的统计规律． (2)从微观角度看，由于物体是由数量极多的分子组成的，这些分子并没有统一的运动步调，单独来看，各个分子的运动都是不规则的，带有偶然性，但从总体来看，大量分子的运动却有一定的规律． 例1　图2(a)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中射出的银原子蒸汽穿过屏上S缝后进入狭缝N，在圆筒转动半个周期的时间内相继到达并沉积在薄膜上．展开的薄膜如图(b)所示，NP和PQ间距相等．则(　　) 图2 A．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．位于PQ区间的分子百分率大于位于NP区间的分子百分率 D．位于PQ区间的分子百分率小于位于NP区间的分子百分率 答案　AC 解析　根据分子速率分布规律“中间多、两头少”的特征可知：M附近的银原子速率较大，故选项A正确，B错误．PQ区间的分子百分率最大，故选项D错误，C正确． 借题发挥　气体分子的运动特点：一是统计规律上看是大量分子的表现出来的“中间多、两头少”的速率分布规律，每个分子因频繁的碰撞，速度的大小和方向不断的改变；二是从温度上看温度是分子平均动能标志，温度升高使分子的平均速率变大，或说速率大的分子占的比例增大，速率小的分子占的比例减少，而不是大部分分子的速率增大了，少数分子的速率减小了． 二、正确理解气体压强的微观意义 1．气体压强的产生 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．决定气体压强大小的因素 (1)微观因素 ①气体分子的密集程度：气体分子密集程度(即单位体积内气体分子的数目)大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多，气体压强就越大； ②气体分子的平均动能：气体的温度高，气体分子的平均动能就大，每个气体分子与器壁的碰撞给器壁的冲力就大；从另一方面讲，分子的平均速率大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就多，累计冲力就大，气体压强就越大． (2)宏观因素 ①与温度有关：温度越高，气体的压强越大； ②与体积有关：体积越小，气体的压强越大． 3．大气压强的理解 大气压强可以从宏观和微观两个方面理解：宏观上，可以看作由大气的重力引起的；微观上，可以认为是大气分子对地面或对某一平面无规则的碰撞引起的． 例2　下列说法正确的是(　　) A．气体对器壁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 B．气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均作用力 C．气体分子热运动的平均动能减小，气体的压强一定减小 D．单位体积的气体分子数增加，气