2012【优化方案】精品课件：鲁科物理选修3-3第4章第2节

(共28张PPT)
第2节　气体实验定律的微观解释
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
第
2
节
课前自主学案
课标定位
学习目标：1.知道理想气体模型，能分别从宏观和微观的角度进行说明．
2．能用分子动理论和统计的观点，解释气体压强和气体实验定律．
重点难点：对理想气体的理解及对气体实验定律的微观解释．
课标定位
课前自主学案
一、理想气体
1．定义：严格遵从_______________的气体．
2．理想气体的内能
(1)由于理想气体分子除了碰撞外，分子间没有相互作用力，因此理想气体不存在__________，其内能只是所有分子热运动动能的总和．
(2)微观上，一定质量的理想气体的内能仅跟分子的__________有关．
3个实验定律
分子势能
平均动能
(3)宏观上，一定质量的理想气体的内能仅跟________有关，而与_________无关．
3．理想气体的压强
(1)从分子动理论和统计观点看，理想气体的压强是大量气体分子不断碰撞容器壁的结果，气体的压强就是大量气体分子作用在器壁
________________的平均作用力．
(2)微观上，理想气体压强与_____________的分子数和分子的_____________有关．
(3)宏观上，一定质量的理想气体压强与_______和________有关．
温度
体积
单位面积上
单位体积
平均动能
体积
温度
注意：(1)因密闭容器中的气体体积一般很小，由气体自身重力产生的压强极小，可忽略不计，故气体压强由气体分子碰撞器壁产生，大小由气体的密度和温度决定，与地球的引力无关，气体对上下左右器壁的压强都是大小相等的．
(2)理想气体是一种理想化模型．实际气体在压强不太大，温度不太低的情况下可以近似看成理想气体．
二、气体实验定律的微观解释
1．玻意耳定律的微观解释
一定质量的理想气体，温度保持不变时，分子的____________也保持不变．当气体体积减小时，_____________的分子数增多，气体的_________也增大；当气体体积增大时，单位体积内的分子数将减少，气体的压强也就减小．
平均动能
单位体积内
压强
2．查理定律的微观解释
一定质量的理想气体，在体积保持不变时，_____________的分子数保持不变．当温度升高时，分子的平均动能________，气体的压强也________；当温度降低时，分子平均动能减小，气体的压强也减小．
单位体积内
增大
增大
3．盖·吕萨克定律的微观解释
一定质量的理想气体，当温度升高时，分子平均动能________，气体的压强随之增大，为了保持压强不变，单位体积的
__________________，分子总数保持不变，气体的体积必然相应增大；当气体的温度降低时，分子平均动能减小，气体的压强减小，为保持气体压强不变，单位体积的分子数相应增大，若分子总数保持不变，气体的体积必然减小．
增大
分子数相应减少
核心要点突破
一、对理想气体模型的理解
1．宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体，实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体．
2．微观上讲，理想气体应有如下性质：分子间除碰撞外无其他作用力；分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间．显然这样的气体是不存在的，只是实际气体在一定程度上的近似．
3．从能量上看，理想气体的微观本质是忽略了分子力，所以其状态无论怎么变化都没有分子力做功，即没有分子势能的变化，于是理想气体的内能只有分子动能，即一定质量的理想气体的内能完全由温度决定．
4．理想气体和力学中的质点，电学中点电荷一样，是一种理想化模型，实际并不存在，在压强不太大，温度不太低的情况下，实际气体可近似看成理想气体．
二、气体压强的产生原因及决定因素
1．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，气体的压强就等于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)气体分子的密度：气体分子密度(即单位体积内气体分子的数目)越大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就越多，气体压强就越大．
(2)气体分子的平均动能：气体的温度越高，气体分子的平均动能就越大，每个气体分子与器壁碰撞(可视作弹性碰撞)时给器壁的冲力就越大；
从另一方面讲，分子的平均速率越大，在单位时间里器壁受气体分子撞击的次数就越多，累计冲力就越大，气体压强就越大．
从宏观上看，气体压强与温度和体积有关．
3．气体压强和液体压强
(1)产生原因不同：液体压强是由于液体受到重力而产生的，气体压强是气体分子撞击器壁而产生的．
(2)大小不同：液体内部压强随深度的增加而增大，同一深度压强处处相等，而气体内压强处处相同．
三、对气体实验定律微观解释的理解
1．从微观实质解释玻意耳定律
玻意耳定律的条件是：气体的质量一定，温度保持不变．换句话说，气体分子的总数和分子的平均动能不变．因此，当气体的体积增大到原来的几倍时，分子密度就减小到原来的几分之一，于是在单位时间内气体分子对单位面积器壁的碰撞次数也就减少到原来的几分之一，所以气体的压强就减小到原来的几分之一．体积减小时，情况相反．所以说，一定质量的气体在等温过程中，其压强与体积成反比．
2．从微观实质解释查理定律
查理定律的条件是：气体的质量一定，体积保持不变，即分子的密度不变．在这种情况下，若气体的温度升高，则分子的平均动能随之增大，于是分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数将增多，并且每次碰撞给器壁的作用力增大，因而气体的压强也增大，这就得出了与查理定律的表述相一致的结论．
3．从微观实质解释盖·吕萨克定律
盖·吕萨克定律条件是：一定质量的气体，压强保持不变，则当温度升高时，其体积必增大．这是因为温度升高，气体分子的平均速率增大了，使得分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数增多，且每次碰撞给器壁的作用力也增大了，于是有使压强增大的倾向；但是，如果体积同时适当增大，即分子的密度减小，使得分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数相应减少，这就使气体的压强又有减小 的倾向．
这两种倾向相互抵消，从而可以保持气体的压强不变．所以说，一定质量的气体在等压过程中，其体积与热力学温度成正比．
特别提醒：对气体实验定律的解释要紧紧围绕决定气体压强的两个因素：气体分子密度与平均动能进行讨论．
课堂互动讲练
对理想气体的理解
下列说法正确的是(　　)
A．常温下氢气、氧气、氮气等气体就是理想气体
B．理想气体是可以被无限压缩的
C．理想气体的分子势能为零
D．只有在压强不太大、温度不太低时，实际气体才能当作理想气体来处理
例1
【思路点拨】　紧紧抓住理想气体的概念和特点逐项分析判断．
【精讲精析】　像氢气等是自然界实际存在的气体，而理想气体并不存在，所以氢气、氧气等实际气体永远也成不了理想气体．但是，当压强不太大、温度不太低时，实际气体才能较好地符合气体实验定律，这时才可把它们当理想气体看待，因此选项A不正确，选项D正确．由于理想气体分子间无作用力，所以理想气体可被无限压缩且无分子势能，故选项B、C均正确．本题答案应为B、C、D.
【答案】　BCD
【方法总结】　在压强不太大，温度不太低的情况下，实际气体可近似看成理想气体．
对气体压强和气体实验定律的微观解释
对于一定质量的理想气体，下列说法中正确的是(　　)
A．体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能一定增大
B．温度不变，压强减小时，气体分子的密集程度一定减小
C．压强不变，温度降低时，气体分子的密集程度一定减小
D．温度升高，压强和体积可能都不变
例2
【思路点拨】　决定气体压强大小的因素：气体分子的密度，气体分子的平均动能．
【精讲精析】　根据气体压强、体积、温度的关系可知，体积不变，压强增大时，气体分子的平均动能一定增大，选项A正确．温度不变，压强减小时，气体体积增大，气体分子的密集程度减小，B正确．压强不变，温度降低时，体积减小，气体分子的密集程度增大，C错误．温度升高，压强、体积中至少有一个发生改变，D不正确．综上所述，正确选项为A、B.
【答案】　AB
【方法总结】　要明确温度由分子热运动的平均动能决定，对一定质量的气体而言，单位体积中的分子数由气体体积决定，而压强则由两个因素共同决定．
理想气体的内能
一定质量的理想气体，如果保持温度不变而吸收了热量，则(　　)
A．体积一定增大，内能一定改变
B．体积一定减小，内能一定不变
C．压强一定增大，内能一定改变
D．压强一定减小，内能一定不变
例3
【思路点拨】　一定质量的气体，内能只与温度有关．
【自主解答】　质量一定的理想气体，其分子总数不变，保持温度不变，则分子的平均动能不变，而理想气体的内能是所有分子的动能总和，故内能不变，A、C选项错；气体吸热，欲使内能不变，只能膨胀对外做功，使得体积增大，压强减小，所以B选项错，D选项正确．
【答案】　D
知能优化训练
本部分内容讲解结束
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