1.2 气体分子运动与压强 课件 (3)

课件43张PPT。第2节 气体分子运动与压强1．知道什么是统计规律，体会在研究大量偶然事件时采用统计方法的意义.
2．理解气体分子运动的特点，知道气体分子运动速率的统计分布规律.
3．理解气体压强的产生原因，知道温度、体积等因素对气体压强的影响. 重点：1．理解“统计规律”的物理意义和构建过程.
2．掌握气体分子速率的分布图象及分布规律.
3．理解气体压强的产生原因和掌握气体压强的决定因素.
难点：1.理解气体压强的产生原因.
2.掌握气体压强的决定因素.一、气体分子速率分布规律
1.气体分子运动的特点:气体分子都在永不停息地做_______运
动,每个分子的运动状态_________,每一时刻的运动情况完全是
_____的、_______的.
2.统计规律
(1)现象:某一事件的出现纯粹是_____的,但_______偶然事件却
会表现出一定的规律.
(2)定义:大量偶然事件表现出来的_________.无规则瞬息万变偶然不确定偶然大量的整体规律3.气体分子速率的分布规律
(1)图象(2)规律:在一定_____下,不管个别分子怎样运动,气体的多数
分子的速率都在某个数值附近,表现出“_______________”的
分布规律.当温度升高时,“_______________”的分布规律不
变,气体分子的速率_____,分布曲线的峰值向_______的一方移
动.温度中间多、两头少中间多、两头少增大速率大【判一判】
(1)气体的温度升高时，所有气体分子的速率都增大.( )
(2)某一时刻气体分子向任意一个方向运动的分子数目近似相等. ( )
(3)某一温度下大多数气体分子的速率不会发生变化.( )提示：(1)温度升高时，气体分子的平均速率增大，但有可能个别分子的速率变小，事实上对于某个气体分子来说，其速率大小是时刻变化的，并且也是无法确定的，(1)错误.
(2)虽然每个分子的速率瞬息万变，但是大量分子的速率整体存在着统计规律，由于分子数目巨大，某一时刻向任意一个方向运动的分子数目只有很小的差别，可以认为是相等的，(2)正确.
(3)某一温度下，每个分子的速率仍然是瞬息万变的，只是分子运动的平均速率相同，(3)错误.二、气体的压强
1.产生原因：大量气体分子频繁撞击容器壁，对容器壁产生一
个_____的压力，从而产生压强.
2.压强特点:气体内部压强_________.
3.影响气体压强的两个因素
(1)气体_____.
(2)_________的分子数.稳定处处相等温度单位体积【想一想】
能否用雨滴撞击伞面时影响压力(压强)大小的因素来类比说明影响气体压强的因素？
提示：能.雨滴撞击伞面时，压力(压强)大小与单位时间内落在伞面上的雨滴数有关，雨滴数越多，压力(压强)越大；另外还与雨滴质量大小、速度大小即与雨滴动能大小有关，动能越大，压力(压强)越大.气体压强同上面的原理相似，压强大小与分子平均动能和密集程度有关. 气体分子的运动规律
【探究导引】
从微观的角度看，物体的热现象是由大量分子的热运动所决定的，思考以下问题：
(1)气体的微观结构有什么特点？
(2)气体分子的运动具有什么特点？
(3)气体分子的速率按什么规律分布？【要点整合】
1.气体的微观结构特点
(1)气体分子间的距离较大，大于10r0(10-9 m)，气体分子可看成无大小的质点.
(2)气体分子间的分子力很微弱，通常认为气体分子除了相互碰撞或与器壁碰撞外，不受其他力的作用.2.气体分子运动的特点
(1)标准状态下1 cm3气体中的分子数比地球上的人口总数还要多上许多亿倍.大量气体分子做无规则热运动，因此，分子之间频繁地碰撞、每个分子的速度大小和方向频繁地改变.
(2)正是“频繁碰撞”，造成气体分子不断地改变运动方向，使得每个气体分子可自由运动的行程极短(理论研究指出通常情况下气体分子自由运动行程仅为10-8 m)，整体上呈现为杂乱无章的运动．(3)分子运动的杂乱无章，使分子在各个方向运动的机会均等．
(4)大量气体分子的速率分布呈现“中间多、两头少”的规律，当温度升高时，“中间多”这一高峰向速率大的一方移动，分子的平均速率增大，分子的热运动更剧烈.
【特别提醒】一定量的气体，在某一温度下分子速率按“中间多、两头少”的规律分布，但对某个分子来说，其速率是不确定的.【典例1】气体分子永不停息地做无规则运动，同一时刻都有
向不同方向运动的分子，速率也有大有小.下表是氧气分别在
0 ℃和100 ℃时，同一时刻在不同速率区间内的分子数占总分
子数的百分比，由表得出的下列结论中正确的是( )A．气体分子的速率大小基本上是均匀分布的，每个速率区间的分子数大致相同
B．大多数气体分子的速率处于中间值，少数分子的速率较大或较小
C．随着温度升高，气体分子的平均速率增大
D．气体分子的平均速率基本上不随温度的变化而变化【思路点拨】统计规律是建立在大量观测数据基础之上的，通过表中的数据，结合气体分子的统计规律，通过逐步排查进行选择.
【规范解答】选B、C.由表格可以看出在0 ℃和100 ℃两种温度下，分子速率在200 m/s～700 m/s之间的分子数的比例较大，由此可得出A错误，B正确.再比较 0 ℃ 和100 ℃两种温度下，分子速率较大的区间，100 ℃ 的分子数所占比例较大，而分子速率较小的区间，100 ℃的分子数所占比例较小，故100 ℃的气体分子平均速率高于0 ℃ 的气体分子平均速率，故C正确,D错误.【总结提升】对气体分子速率分布规律的认识
气体分子运动的规律应从两个方面理解.一是个别分子运动的偶然性，二是大量分子整体具有的规律性．不可把大量分子的统计结果用在个别分子上，也不能因为少量的差异去要求整体上规律的严密性．【变式训练】(2011·上海高考)
某种气体在不同温度下的气体分
子速率分布曲线如图所示，图中
f(v)表示v处单位速率区间内的
分子数的百分率，所对应的温度
分别为TⅠ、TⅡ、TⅢ,则( )
A.TⅠ＞TⅡ＞TⅢ B.TⅢ＞TⅡ＞TⅠ
C.TⅡ＞TⅠ,TⅡ＞TⅢ D.TⅠ=TⅡ=TⅢ【解析】选B.曲线下的面积表示分子速率从0→∞所有区间内分子数的百分率之和，显然其值应等于1，当温度升高时，速率增大的分子数增多，所以曲线的高峰向右移动，曲线变宽，但由于曲线下总面积恒等于1，所以曲线的高度相应降低，曲线变得平坦.所以，TⅢ＞TⅡ＞TⅠ. 气体压强的产生原因及决定因素
【探究导引】
如图所示，用酒精灯对气缸内的气体加热，气体的温度升高.假设气缸内活塞能移动.思考以下问题：(1)气缸内气体的温度越高，压强一定越大吗？
(2)气缸内气体温度升高，气体分子密度如何变化？
(3)从微观角度和宏观角度来看，决定气体压强的因素有哪些？【要点整合】
1.气体压强的产生原因: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.决定气体压强大小的因素
(1)微观因素
①气体分子密度(单位体积内气体分子数目)
单位体积内气体的分子数目越多，单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数越多，气体压强越大.②气体分子的平均速率：气体的温度高,气体分子的平均速率就大,每个气体分子与器壁的碰撞(可视为弹性碰撞)给器壁的撞击力就大;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,累计撞击力就大.(2)宏观因素
①气体的体积：一定质量气体的体积越大,气体的分子密度越小,气体的压强越小.
②气体的温度：气体的温度越高,气体分子的平均动能越大,气体的压强越大.
【特别提醒】(1)液体压强和大气压强产生的原因相同，都是由于受到重力而产生的.
(2)由于气体分子向各个方向运动的概率相等，因而气体内部压强处处相等.【典例2】对于一定质量的气体，下列叙述正确的是( )
A．如果体积减小，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增多
B．如果压强增大，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增多
C．如果温度升高，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增多
D．如果分子密度增大，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增多【思路点拨】解答本题时应把握以下两点：
【规范解答】选B.气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数，是由单位体积内的分子数和分子的平均速率共同决定的．A、D都是单位体积内的分子数增多，但分子的平均速率如何变化却不知道；C由温度升高可知分子的平均速率增大，但单位体积内的分子数如何变化却不知道，故A、C、D都错．气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数是气体压强的微观表示，故B对．【变式训练】关于气体的下列说法中，正确的是( )
A．由于气体分子运动的无规则性，密闭容器的器壁在各个方向上的压强不同
B．气体的温度升高时，所有的气体分子的速率都增大
C．一定质量的气体，体积一定时，升高温度，气体分子的平均动能增大
D．气体的分子数越多，气体的压强就越大【解析】选C.正是由于大量气体分子运动的无规则性.所以，从统计的观点看，它们沿各个方向运动的机会是均等的，在各个方向对器壁碰撞而产生的压强是相等的，A错误.当气体的温度升高时，速率小的分子数减少，速率大的分子数增多，气体分子的平均速率、平均动能增加，但仍呈“中间多、两头少”的分布规律，并不是所有分子的速率都一定增大，B错误.由决定气体压强的两个因素可知，C正确.应该是单位体积内的分子数越多，气体的压强才有可能越大.气体的分子数虽然很多，但若气体的体积很大，单位体积内的分子数少，则气体压强不一定大，D错误.【变式备选】(2012·桂林高二检测)对于一定量的气体，下列论述中正确的是( )
A.体积变大时，压强必变大
B.体积变大时，压强一定变小
C.温度升高时，压强一定变大
D.温度升高时，压强不一定变大 【解析】选D.从宏观上看，决定气体压强大小的因素有两个，一个是气体的体积，另一个是气体的温度.当气体的体积变大时，由于气体的温度如何变化不能确定，故气体的压强如何变化不能确定，A、B错；同理，气体的温度升高时，由于气体的体积如何变化不能确定，故气体的压强如何变化不能确定，C错，D对.【温馨提示】气体分子的速率分布曲线是近几年高考命题的一个热点，如2010年福建高考，2011年上海高考均对此知识点进行了考查，应予以关注.
【典例】如图所示为氧气分子在不同温度(0 ℃和100 ℃)下的速率分布图象，由图象可得到的信息为( )A.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，氧气分子中速率大的分子所占的比例升高
D.随着温度的升高，氧气分子的平均速率变小【思路点拨】解答本题可按以下思路分析：统计规律气体分子速率分布规律中间多两头少分析判断【规范解答】选A、C.图象呈峰状，这表明，不论是在 0 ℃ 还是在100 ℃，氧气分子均呈现“中间多，两头少”的分布规律，即分子速率较大或较小的分子所占比例都较小，绝大多数分子具有中等的速率.又由题图知t=100 ℃时，“峰”值向右移动，表明速率较大的分子所占比例增大了，但仍有速率较小的分子，只是这些分子所占的比例较t=0 ℃时有所减小，故A、C正确.气体压强与大气压强的区别
(1)密闭容器中的气体密度一般很小，由气体自身重力产生的压强可忽略不计，密闭气体的压强是由于气体分子频繁地撞击器壁产生的，大小是由温度和体积决定的，与地球引力无关，所以说，密闭气体对上下、左右、前后器壁的压强大小都相等，不随高度而变化，测量气体压强用压强计.(2)大气压强是由于包围着地球的空气受到重力作用，而对浸在其中的物体产生的压强，其数值随高度的增加而减小.大气压强最终还是通过分子碰撞实现对浸入其中的物体产生的压强.大气压强的测量用气压计.【案例展示】在某一容器中封闭着一定质量的气体，对此气体的压强，下列说法中正确的是( )
A.气体压强是由重力引起的，容器底部所受的压力等于容器内气体所受的重力
B.气体压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞引起的
C.容器以9.8 m/s2的加速度向下运动时，容器内气体压强为零
D.由于分子运动无规则，所以容器内壁各处所受的气体压强不一定相等【规范解答】选B.气体压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞引起的，它由气体的平均动能和单位体积内的分子数决定，故A、C、D错误，B正确.【易错分析】本题易错选项及错误原因分析如下：将气体压强的产生原因和大气压强产生的原因相混淆.应明确大气压强是由于空气受到地球的引力作用而产生的，而气体压强是由于气体分子频繁碰撞器壁而产生的 误认为失重状态下容器中气体将不再运动，也就不再产生压强，实际上，失重状态下容器内气体分子的平均动能和单位体积内的分子数，并未发生变化，故容器内气体的压强应不变