高中物理 1.4气体课件 新人教版选修1-2

高中物理 1.4气体课件 新人教版选修1-2内容摘要：

1、四、气体 情境导入 课程目标 你做过 “ 干手取硬币 ” 的实验吗 ? 在大而平的碟子上放一枚硬币 , 然后倒一些水 , 水深恰好能淹没硬币即可。 你的手能不沾水 , 而顺利取出水中的硬币吗 ? 提示 : 我们用着火的纸片和茶杯 , 就可完成这一实验。 首先 ,把着火的纸片丢入杯中 , 然后迅速将茶杯颠倒过来 , 不要盖住碟中的硬币。 当火熄灭时 , 杯中就会充满白色的烟雾 , 碟中的水就会被吸到茶杯中 , 这时就可用手轻松取出硬币了。 1 . 知道气体压强的微观意义 ; 了解气体压强与温度的关系。 2 . 了解气体分子运动速率的统计分布规律 , 了解日常生活中表现统计规律的事例。 一 二 三 一、 2、气体分子运动的特点 1 . 与固体、液体相比 , 气体很容易被压缩 , 这说明气体分子之间有很大的空隙。 2 . 气体能够充满整个容器 , 这表明气体分子除了在相互碰撞的短暂时间外 , 相互作用力十分微弱 , 气体分子可以 自由 地运动。 一 二 三 二、气体的压强 1 . 概念 气体作用在器壁单位面积上的 压力 叫作气体的压强。 2 . 单位 在国际单位制中 , 压强的单位是 帕斯卡 , 简称 帕 , 符号是 3 . 产生原因 气体的压强是大量气体分子 频繁碰撞 器壁而产生的。 4 . 决定因素 ( 1 ) 微观上 : 决定于气体分子的 平均动能 和分子的 密集程度。 ( 2 ) 宏观上 3、 : 决定于气体的 温度 和 体积。 一 二 三 思考 打足气的自行车在烈日下曝晒 , 常常会爆胎 , 原因是什么 ? 提示 :该过程可认为气体体积不变 ,即气体分子的密集程度不变 ,当车胎内气体的温度升高时 ,气体分子的平均动能增大 ,故而压强增大 ,有时就会造成爆胎。 一 二 三 三、气体分子速率的分布和统计规律 1 . 气体分子的速率分布规律 在 大量分子的热运动中 , 分子速率按一定规律分布 , 即在一定温度下 , 处于一定速率范围内的分子数所占的 百分比 是确定的。 当温度升高时 , 速率较大 的分子所占的比例变大 , 速率较 小 的分子所占的比例变小。 一 二 三 2 . 统计规律 4、 ( 1 ) 定义 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 , 单独看来 , 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 , 这种规律叫作统计规律。 ( 2 ) 意义 由于我们在研究大量分子的热运动时 , 不可能跟踪每个分子的运动 , 也没有必要知道每个分子在某一时刻的运动状态 , 需要 知道是 大量 分子 整体所遵循的统计规律 , 所以 , 统计规律在研究热现象时具有重要作用。 探究 一 探究 二 对气体压强的理解 问题导引气体的压强是怎样产生的 ? 它的大小与哪些因素有关 ? 把一张硬纸片轻轻地盖到一个空 5、杯子的杯口上 ( 如图所示 ), 被封闭在杯内的空气质量比杯外空气的质量小得多 , 杯内空气的压强与外界大气压强是否相等 ? 为什么 ? 探究 一 探究 二 提示 :气体的压强是由于大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的 ;它的大小与两个因素有关 :一个是分子的平均动能 ,一个是分子的密集程度 ;由于杯内、外空气分子的密集程度和平均动能都相同 ,所 以杯内空气的压强与外界大气压强相等。 探究 一 探究 二 名师精讲1 . 气体分子运动的特点 ( 1 ) 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。 尽管个别分子的运动有它的不确定性 , 但大量分子的运动情况会遵从一定的统计规律。 ( 6、2 ) 气体分子之间的距离比较大 , 分子之间的作用力非常微弱 , 由分子之间的相互作用而产生的势能通常认为是零 , 气体分子除了相互碰撞或者跟器壁的碰撞之外不受力的作用 , 可以在空间内自由地移动。 因此气体能够充满它所能到达的空间 , 没有一定的体积和形状。 探究 一 探究 二 ( 3 ) 气体分子运动的统计规律 : 任一时刻 , 气体分 子沿各方向运动的机会均等 , 即沿各个方向运动的分子数目相同 ; 大量分子的无规则运动 , 其速率按一定规律分布 , 出现 “ 中间多、两头少 ” 的分布规律 ( “ 中间多 ” 是指处于中间速率的分子数多 ; “ 两头少 ” 是指速率很大的和速率很小的分 7、子数少 )。 ( 4 ) 温度升高 , 速率大的分子增多。 分子的平均速率增大 , 平均动能增大。 但也有少数分子的速率减小 , 这也是统计规律的体现。 因此可以说 , 温度是分子平均动能的标志。 温馨提醒 单个或少数分子的运动是 “ 个别行为 ” , 具有不确定性。 大量分子的运动是 “ 集体行为 ” , 具有规律性 , 即遵守统计规律。 探究 一 探究 二 3 . 气体的压 强 ( 1 ) 产生原因 大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生了气体的压强。 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 8、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。 探究 一 探究 二 ( 2 ) 决定因素 微观因素 a. 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 ) 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 ; b. 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 与器壁的碰撞 ( 可视为弹性碰撞 ) 给器壁的冲力就越大 ; 从另一方面讲 , 分子的平均速率越大 , 在单位时间内 , 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。 探究 一 探究 二 宏观因素 a. 9、 与温度有关 : 在体积不变的情况下 , 温度越高 , 气体的平均动能越大 , 气体的压强越大 ; b. 与体积有关 :在温度不变的情况下 , 体积越小 , 气体分子越密集 , 气体的压强越大。 探究 一 探究 二 【例题 1 】 对于一定质量的气体 , 下列四个论述中正确的是 ( ) A . 当分子热运动变剧烈时 , 压强必变大 B . 当分子热运动变剧烈时 , 压强可以不变 C . 当分子间的平均距离变大时 , 压强必变小 D . 当分子间的平均距离变大时 , 压强必变大 点拨 :气体的压强从微观角度看是由分子的平均动能和分子的密集程度共同决定的 ,从宏观角度看是由温度和体积共同决定的。 10、解析 :一定质量的气体的压强 ,是由气体分子的平均动能和分子的密集程度共同决定的 ,在这两个影响气体压强的因素中 ,若仅已知其中某一个因素的变化情况 ,而另一个因素的变化情况不知道 ,就不能确定气体压强的变化情况 ,故上述的四个选项中只有 B 是正确的。 答案 : B 探究 一 探究 二 题后反思 根据决定气体压强的两个因素 , 分析判断气体压强的变化情况是本节的重点 , 解答此类问题一定要 同时分析分子的平均动能和分子的密集程度这两个因素对压强的影响 , 如果只根据其中的一个因素进行分析 , 就可能得出错误的判断。 探究 一 探究 二 气体分子速率的分布和统计规律 问题导引从大量气体分子速率 11、分布的角度如何理解 “ 温度越高 , 分子的热运动越剧烈 ” 这句话的意思 ? 提示 :无论气体的温度较高还是较低 ,大量气体分子中 ,速率较大和速率较小的分子都各占一定比例。 只不过 ,温度越高 ,速率较小的分子所占的比例越小 ,速率较大的分子所占的比例越大罢了。 这好比甲、乙两个平行班级的成绩 ,在某次考试中 ,甲班成绩总体上比乙班好一 些 ,但甲班也有成绩不理想的学生存在是一个道理 ,只不过大量气体分子的数目远远大于一个班级学生的数目罢了。 名师精讲 1 . 统计规律 ( 1 ) 定义 在大量的偶然事件背后 , 隐藏着一种规律 , 这种规律要通过搜集大量资料并加以整理分析后才能显示出来 , 12、这种规律叫作统计规律。 ( 2 ) 特点 它是在大量的随机 ( 偶然 ) 事件的集合中起作用的规律 , 它揭示的是大量事件在整体上的性质及这些事件间的必然联系。 在这里 , 个别事件的性质及它们之间的偶然联系已退居次要地位。 统计规律只能在有大量事件的情况下才显示出来 , 它的可靠性跟统计 事件的数量有关 , 事件的数量越多 , 统计规律就显示得越明显。 实测的概率与用统计理论得出的值总会有一定的偏差 , 叫作 “ 涨落 ” ,这是统计规律所特有的。 一般来说 , 被统计的事件数量越多 , 涨落的现象越不显著。 探究 一 探究 二 探究 一 探究 二 2 . 气体分子的速率分布 ( 1 ) 规律 13、在一定状态下 , 气体的大多数分子的速率都在某个数值附近 , 速率离开这个数值越远 , 具有这种速率的分子就越少 , 即气体分子速率总体上呈现出“ 中间多 , 两头少 ” 的分布特征 , 很像伽耳顿板实验中狭槽内落入小球数目的分布规律。 ( 2 ) 气体分子速率分布规律的重大意义 统计方法在物理学思想史上具有重大 意义。 它向人们指出 , 对于一个由大量微观粒子组成的系统 , 利用统计方法 , 一旦找出了其某个微观量的分布函数 ,便可求出这个微观量的统计平均值 , 而这个统计平均值正好等于该系统的相应宏观量。 这样 , 就把分子的微观运动跟物体的宏观表现紧密地联系起来。 因此 , 人们称颂统计方法 14、“ 标志着物理学新纪元的开始 ”。 探究 一 探究 二 【例题 2 】 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 , 由表得出下列结论正确的是 ( ) 按速率 大小 划分的区间 ( m /s ) 各速率区间的分子数占总 分子数的百分比 ( % ) 0 1 0 0 1 0 0 以下 1 0 0 2 0 0 2 0 0 3 0 0 3 0 0 4 0 0 4 0 0 5 0 0 5 0 0 6 0 0 6 0 0 7 0 0 7 0 0 8 0 0 8 15、 0 0 9 0 0 9 0 0 以上 1 . 4 8 . 1 1 7 . 0 2 1 . 4 2 0 . 4 1 5 . 1 9 . 2 4 . 5 2 . 0 0 . 9 0 . 7 5 . 4 1 1 . 9 1 7 . 4 1 8 . 6 1 6 . 7 1 2 . 9 7 . 9 4 . 6 3 . 9 探究 一 探究 二 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 点拨 :本题主要考查气体分子运动的特点 ,注意气体分子速率的分布规律。 探究 一 探究 二 解析 :由表格可以看出在 0 和 10 0 两种温度下 ,分子速率在200 700 m / s 之间的分子数的比例较大 ,由此可得出 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 ,。