学案5 气体热现象的微观意义
[目标定位] 1.理解气体分子运动的特点及气体分子运动速率的统计分布规律.2.能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义；知道气体的压强、温度、体积与所对应的微观物理量间的相关联系.3.能用气体分子动理论解释三个气体实验定律．
一、气体分子运动的特点和气体温度的微观意义 [问题设计]
1．把4枚硬币投掷10次并记录正面朝上的个数．比较个人、小组、大组、全班的数据，你能发现什么规律吗？
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答案 随着投掷次数增多，2枚硬币正面朝上的次数比例最多，占总数的；1枚和3枚正面
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朝上的次数各占总数的，全朝上或全朝下次数最少，各占总数的.说明大量随机事件的整
416体会表现出一定的规律性．
2．气体分子间的作用力很小，若没有分子力作用，气体分子将处于怎样的自由状态？ 答案 无碰撞时气体分子将做直线运动，但由于分子之间的频繁碰撞，使得气体分子的速度大小和方向频繁改变，运动变得杂乱无章．
3．温度不变时，每个分子的速率都相同吗？温度升高，所有分子运动速率都增大吗？ 答案 分子在做无规则运动，造成其速率有大有小．温度升高时，所有分子热运动的平均速率增大，即大部分分子的速率增大了，但也有少数分子的速率减小． [要点提炼] 1．统计规律
在一定条件下可能出现，也可能不出现的事件叫随机事件；大量随机事件整体表现出的规律叫统计规律．
2．气体分子运动的特点
(1)气体分子之间的距离很大，大约是分子直径的10倍，因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，气体分子不受力的作用，在空间自由移动．
(2)分子的运动杂乱无章，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无规则运动．
(4)大量气体分子的速率分布呈“中间多、两头少”的规律．
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3．气体温度的微观意义
(1)温度越高，分子的热运动越激烈．当温度升高时，“中间多”的这一“高峰”向速率大的方向移动，即速率大的分子数目增多，速率小的分子数目减少，分子的平均速率增大． (2)温度是分子平均动能的标志．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.
二、气体压强的微观意义 [问题设计]
如图1所示，(1)把一颗豆粒拿到台秤上方约10 cm的位置，放手后使它落在秤盘上，观察秤的指针的摆动情况．(2)再从相同高度把100粒或更多的豆粒连续地倒在秤盘上，观察指针的摆动情况．(3)使这些豆粒从更高的位置落在秤盘上，观察指针的摆动情况．用豆粒做气体分子的模型，试说明气体压强产生的原理．
图1
答案 说明气体压强的产生跟两个因素有关：一个是气体分子的平均动能，一个是分子的密集程度． [要点提炼]
1．气体压强的大小等于气体作用在器壁单位面积上的压力． 2．产生原因：是大量气体分子对器壁的碰撞引起的．
3．决定因素：(1)微观上决定于分子的平均动能和分子的密集程度，(2)宏观上决定于气体的温度T和体积V.
三、对气体实验定律的微观解释 [问题设计]
如何从微观角度来解释气体实验定律？
答案 从决定气体压强的微观因素上来解释，即气体分子的平均动能和气体分子的密集程度． [要点提炼]
1．玻意耳定律的微观解释
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一定质量的某种理想气体，温度不变，分子的平均动能不变．体积减小，分子的密集程度增大(填“增大”或“减小”)，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数就增多，气体的压强就增大(填“增大”或“减小”)． 2．查理定律的微观解释
一定质量的某种理想气体，体积不变，则分子的密集程度不变，温度升高，分子的平均动能增大(填“增大”或“减小”)，分子撞击器壁的作用力变大，所以气体的压强增大(填“增大”或“减小”)． 3．盖—吕萨克定律
一定质量的某种理想气体，温度升高，分子的平均动能增大(填“增大”或“减小”)，分子撞击器壁的作用力变大，而要使压强不变，则需使影响压强的另一个因素分子的密集程度减小，所以气体的体积增大(填“增大”或“减小”)．
一、气体分子运动的特点和气体温度的微观意义
例1 在一定温度下，某种理想气体的分子速率分布应该是( ) A．每个气体分子速率都相等
B．每个气体分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子数目很少
C．每个气体分子速率一般都不相等，但在不同速率范围内，分子数目的分布是均匀的 D．每个气体分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子数目很多
解析 气体分子做无规则运动，速率大小各不相同，但分子的速率遵循一定的分布规律．气体的大多数分子速率在某个数值附近，离这个数值越近，分子数目越多，离这个数值越远，分子数目越少，总体表现出“中间多、两头少”的分布规律． 答案 B
例2 如图2是氧气分子在不同温度(0 ℃和100 ℃)下的速率分布图，由图可得信息( )
图2
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，氧气分子中速率小的分子所占的比例增加 D．随着温度的升高，氧气分子的平均速率变小 答案 A
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人教版2020高中物理 第八章 气体 课时5 气体热现象的微观意义学案 新人教版选修3-3
