气体的微观意义
8.4气体热现象的微观意义
1.当温度升高时，气体分子的速率分布规律会发生怎样 的变化？ 当温度升高时“中间多”的这一“高峰”向速率大的一 方移动，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.理想气体的热力学温度T与分子的平均动能之间的关系 是什么？ 理想气体的热力学温度T与分子的平均动能成正比，即 T aEk，因此温度是分子平均动能的标志.
3、大气压强是由于空气柱的重力导致的，所以大气压强与 气体压强不是同一个概念，大气压强包含于气体压强。
1.尝试从微观角度解释玻意耳定律. 一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，体积减小分子的 密集程度增大，气体的压强就增大;体积增大分子的密集程度减 小，气体的压强就减小.这就是玻意耳定律的微观解释.
3.封闭汽缸内一定质量的气体，如果保持气体 体积不变，当温度升高时，下列说法正确的是( ) A.气体的密度增大 B.气体的压强增大 C.气体分子的平均动能减小 D.每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多
4.(10分)用打气筒给自行车胎打气越打越费力， 你怎样解释这一现象？ 【解析】决定气体压强的因素有两个，一个因素 是气体分子密集程度，另一个因素是气体的温度. 用打气筒给自行车胎打气过程中，越来越多的空 气进入轮胎，轮胎内气体分子密集程度越来越大. 如果不考虑轮胎内气体温度的变化，分子密集程 度引起轮胎内压强增大，就会感觉到打气越打越 费力.
2.决定气体压强大小的因素有几个？它们怎样影响气体的压 强？ 气体压强由单位体积内气体分子的数目(气体分子的密度)和 平均动能决定.即单位体积内气体分子的数目(气体分子密度 )大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多， 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(可视为弹性碰撞)给器壁的冲力就大；所以分子 密集程度越大，温度越高，气体的压强就越大.
8.4_气体热现象的微观意义
答案： C
工具
第八章
气
体
栏目导引
10.有一空的薄金属筒开口向下静止于恒温透明液体中，筒中 液面与 A 点齐平． 现缓慢将其压到更深处， 筒中液面与 B 点齐平， 2 此时筒中气体长度减为原来的 .若测得 A 点压强为 1.2×105 Pa， 3 不计气体分子间相互作用，且筒内气体无泄漏．
(1)求液体中 B 点的压强． (2)从微观上解释气体压强变化的原因．
工具
第八章 气 体
栏目导引
变式训练1 下列关于气体分子运动的说法正确的是( ) A．分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外，可在空间自由移 动 B．分子的频繁碰撞致使它做杂乱无章的热运动 C．分子沿各个方向运动的机会相等 D．分子的速率分布毫无规律
解析：选ABC.分子的频繁碰撞使其做杂乱无章的无规则 运动，除碰撞外，分子可做匀速直线运动，A、B对．大 量分子运动遵守统计规律，如分子向各方向运动机会均等， 分子速率分布呈“中间多，两头少”的规律，C对，D 错．
统计项目
总共投掷的 次数
4枚硬币中正面朝上的硬币枚数
0
1
2
3
4
10
约占总数的比例
工具
第八章
气
1 16
体
1 8
3 8
1 8
栏目导引
1 16
1、必然事件 在一定条件下，某事件必然出现叫做必然事件 2、不可能事件 某事件不可能出现，这个事件叫做．不可能事件 3、随机事件 若在一定条件下某事件可能出现，也可能不出现，这个事 件叫做随机事件． 4、统计规律． 大量随机事件的整体会表现出一定的规律性，这种规律就 是统计规律．
工具
第八章 气 体
栏目导引
2．(2011年东莞高二检测)关于密闭容器中气体的压强， 下列说法正确的是( ) A．是由于气体分子相互作用产生的 B．是由于气体分子碰撞容器壁产生的 C．是由于气体的重力产生的 D．气体温度越高，压强就一定越大
8.4 气体热现象的微观意义
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__。
一定质量的某种理想气体,温度保持不变时, 分子的_平__均__动__能__是一定的。在这种情况下,体积减小时,分子 的_密__集__程__度__增大,气体的压强就增大。
体积不变，温度升高，分子的平均动能增大，分子运动的剧 烈程度加剧，单位时间内撞击器壁的分子数增多，气体压强 增大.
多选1.对于气体分子的运动，下列说法正确的是( BD )
A．一定温度下某理想气体的分子的碰撞虽然十分频繁但同 一时刻，每个分子的速率都相等 不相等
B．一定温度下某理想气体的分子速率一般不等，但速率很 大和速率很小的分子数目相对较少 各个方向运动的分子数目相等 C．一定温度下某理想气体的分子做杂乱无章的运动可能会 出现某一时刻所有分子都朝同一方向运动的情况
(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．
1.图中氧气分子速率分布是否存在统计规律？
存在统计规律
2. 0℃和100℃氧气 分子速率分布有什么相同 的统计规律？
影响气体压强的两个 因素
气体分子的密集程度 气体分子的平均动能
单选
3．如图所示，一定质量的理想气体由状态A沿平行于 纵轴的直线变化到状态B，则在此状态变化过程中( B )
A．气体的温度不变
等容变化
B．气体的内能增大
C．气体分子的平均速率减小
查理定律 p C
D．气体分子在单位时间内与
84气体热现象的微观意义讲述式
结语
谢谢大家！
气体分子的平均动能
五、对气体实验定律的微观解释
1、玻意耳定律的微观解释： (一定质量的气体等温变化)
p1V1=p2V2
T不变
分子平均动能不变，平均每个分 子对器壁的撞击力不变
V减小
分子密集程度增大
单位时间内撞击容器单位面积的分子数增多
气体压强增大
2.查理定律(等容变化)
p1 p 2
T1
T2
一定质量的气体,体积不变
观
角 度
2、分子密集程度
从宏观上
如何改变？
温度 宏 观
体积 角 度
2.对于一定质量的理想气体，下列四个叙述中正确的是( B ) 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
气体分子的密集程度 影响气体压强的两个因素
大量分子平均动能增大，但对个别或 少量(如10个)分子的动能有可能减少
四、气体压强的微观意义
1.气体压强的产生原因（微观解释）：
大量分子频繁地碰撞器壁，对器壁产生持续、均匀的压力，产生压强
气体压强：大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力
影响气体压强的两个因素:
从宏观上 如何改变？
微 1、分子的平均动能
撞次数一定增大 但分子的平均动能变化未知
影响气体压强的因素
宏观上 微观上
体积
温度 气体分子的密集程度 气体分子的平均动能
练一练
3. 一定质量的某种理想气体，在压强不变的条件下，如果体
积增大，则( A ) A．气体分子的平均动能增大
盖—吕萨克定律
V T
一课一练气体热现象的微观意义
2011学年第二学期每课导学要点第4节气体热现象的微观意义主备人：王富根一、教学目标．在物理知识方面的要求：（1）能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义，并能知道气体的压强、温度、体积与所对应的微观物理量间的相关联系。
（2）能用气体分子动理论解释三个气体实验定律。
．通过让学生用气体分子动理论解释有关的宏观物理现象，培养学生的微观想像能力和逻辑推理能力，并渗透“统计物理”的思维方法。
．通过对宏观物理现象与微观粒子运动规律的分析，对学生渗透“透过现象看本质”的哲学思维方法。
二、重点、难点分析．用气体分子动理论来解释气体实验定律是本节课的重点，它是本节课的核心内容。
．气体压强的微观意义是本节课的难点，因为它需要学生对微观粒子复杂的运动状态有丰富的想像力。
三、教具计算机控制的大屏幕显示仪；自制的显示气体压强微观解释的计算机软件。
【典型例题】气体压强大小反映了气体分子运动的哪些特征呢？这应从气体对容器器壁压强产生的机制来分析。
先让学生看用计算机模拟气体分子运动撞击器壁产生压强的机制：显示出如图1所示的图形：向同学介绍：如图所示是一个一端用活塞（此时表示活塞部分的线条闪烁3～5次）封闭的气缸，活塞用一弹簧与一固定物相连，活塞与气缸壁摩擦不计，当气缸内为真空时，弹簧长为原长。
如果在气缸内密封了一定质量的理想气体。
由于在任一时刻气体分子向各方向上运动的分子数相等，为简化问题，我们仅讨论向活塞方向运动的分子。
大屏幕上显示图2，即图中显示的仅为总分子数的合，（图中显示的“分子”暂呈静态）先看其中一个（图2中涂黑的“分子”闪烁2～3次）分子与活塞碰撞情况，（图2中涂黑的“分子”与活塞碰撞且以原速率反弹回来，活塞也随之颤抖一下，这样反复演示3～5次）再看大量分子运动时与活塞的碰撞情况：大屏幕上显示“分子”都向活塞方向运动，对活塞连续不断地碰撞，碰后的“分子”反弹回来，有的返回途中与别的“分子”相撞后改变方向，有的与活塞对面器壁相碰改变方向，但都只显示垂直于活塞表面的运动状态，而活塞被挤后有一个小的位移，且相对稳定，如图3所示的一个动态画面。
气体热现象的微观意义 课件
一 二 三四 五
一、随机性与统计规律
1.必然事件:在一定条件下,若某事件必然出现,这个事件叫作必然事件。 2.不可能事件:在一定条件下,不可能出现的事件叫作不可能事件。 3.随机事件:在一定条件下可能出现,也可能不出现的事件叫作随机事 件。 4.统计规律:大量随机事件的整体表现出的规律。
率大或小的分子数目少)的规律。 (6)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,这也是统计规律的体现。
探究一
探究二
例题 1
根据气体分子动理论,气体分子运动的剧烈程度与温度有关,下列表格 中的数据是研究氧气分子速率分布规律而列出的。
按速率大小划 各速率区间的分子数占总分子数的百分比(%)
探究一
探究二
2.结合教材中提供的“氧气分子在 0 ℃和 100 ℃时的速率分布图象” 想一想,如何理解“温度是分子平均动能的标志”?
氧气分子的速率分布图象
提示当温度升高时,分子热运动加剧,同时“中间多”的这一“高峰” 向 速 率大的一方移动,即大量分子的平均速率增大,分子平均动能增大,所以 说 温 度是分子平均动能的标志。
探究一
探究二
答案:(1)甲由液体压强决定,乙决定于气体的密度和温度。 (2)甲容器侧壁上所受压强变为零;乙容器侧壁上所受压强不变。
题后反思
明确气体压强与液体压强的产生原因及大小的决定因素是正确分析 本题的关键。
问题导引
1.少量分子的运动是杂乱无章的,但大量分子的运动却遵从统计规律, 通过阅读教材上的相关内容你能总结出气体分子运动的特点吗?
提示(1)无 序 性: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。
8.4气体热现象的微观意义(作者晓木)
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
按速率大小划 分的区间/m•s-1 100以下 100 ~ 200 200 ~ 300 300 ~ 400
各速率区间的分子数占总分子数 的百分比/％ 0℃ 1.4 8.1 17.0 21.4 100℃ 0.7 5.4 11.9 17.4
人教物理选修3-3
第 八 章 气 体
4
气体热现象的微观意义
一 随机性与统计规律
1、必然事件： 在一定条件下，若某事件必然出现，这个事件 叫做必然事件。
2、不可能事件： 若某事件不可能出现，这个事件叫做不可能事件。 3、随机事件： 若在一定条件下某事件可能出现，也肯能不出现，
这个事件叫做随机事件。 4、统计规律： 大量随机事件的整体会表现出一定的规律，这种
4、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 分子平均动能的标志。
T Ek（ 式中α是比例常 数），因此可以说，温度是
Ek 成正比，即：
提示： 理想气体没有分子势能，所以其内能仅由温度决
定，温度越高，分子内能越大，温度越低，分子
B
）
D.当分子间的平均距离变大时，压强必变大
3、一定质量的气体，下列说法正确的是（ A ） A.压强增大，体积增大，分子平均动能一定增大 B.压强减小，体积减小，分子平均动能一定减小 C.压强减小，体积增大，分子平均动能一定增大
D.压强增大，体积减小，分子平均动能一定增大
4、如图所示，一定质量的理想气体由状态A沿平行于纵轴的直线 变化到状态B，则他的状态变化过程是（ A.气体的温度不变 B.气体的内能增加 C.气体分子的平均速率减小
气体热现象的微观意义
温度是分子平均动能的标志 T aEk 三、气体压强的微观意义
影响因素:
密集程度(V) 平均动能(T)
四、对气体实验定律的微观解释
【练习1】对于一定质量的气体，如果保持气体的 体积不变，温度升高，那么下列说法中正确的是 （） A.气体的压强增大 B.单位时间内气体分子对器壁碰撞的次数增多 C.每个分子的速率都增大 D.气体分子的密集程度增大
【练习2】对一定质量的理想气体，下列说法正确 的是（ ） A.压强增大，体积增大，分子的平均动能一定增大 B.压强减小，体积减小，分子的平均动能一定增大 C.压强减小，体积增大，分子的平均动能一定增大 D.压强增大，体积减小，分子的平均动能一定增大
T Ek a为比例常数
② 温度越高， 分子的热运动越剧烈； ③ 温度是分子平均动能的标志。
2.气体压强 的微观意义
密闭容器中的气体对器壁有压强，且对各 个器壁的压强相等。气体压强究竟是如何产生 的呢？
1.气体压强的概念： ——就是气体对于容器器壁的压强
2.气体压强的产生原因（微观解释）： ——大量分子频繁地碰撞器壁，对器壁产生
持续、均匀的作用力，从而产生压强 3.气体压强的微观意义：
—— 大量气体分子作用在器壁单位面积上的 平均作用力
【思考】压强的大小可能和什么因素有关？
“大米模拟实验”——气体压强 在某高度， 将大米连续倒在秤盘上 在更高的位置，将大米连续倒在秤盘上， 观察示数
实验现象： 位置越高，台秤的示数越大 结论：大米的动能越大，对秤盘压强越大 类比：气体分子平均动能越大，气体压强越大
3、若在一定条件下某事件可能出现，也可能不出现，
这个事件叫做随机事件
那么随机事件有没有一定的规律呢？
个别随机事件的出现 具有偶然性； 大量随机事件的整体会表现出一定的规律性。 这种规律就是 统计规律。
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气体的微观意义
【教学设计】
第八章第4节
一、教材分析
用微观解释宏观，离不开统计规律。
本节教材有意识地渗透统计观点，提出什么是统计规律。
教学时可以举出学生比较熟悉的生活中的事例，帮助学生理解统计规律的意义，并理解压强以及气体实验定律的微观解释。
通过分析气体分子运动的特点，去学习压强的产生原因。
二、教学目标
知识与技能
能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义，并能知道气体的压强、温度、体积与所对应的微观物理量间的相关联系。
过程与方法
通过让学生用气体分子动理论解释有关的宏观物理现象，培养学生的微观想像能力和逻辑推理能力，并渗透“统计物理”的思维方法。
情感态度价值观
通过对宏观物理现象与微观粒子运动规律的分析，对学
生渗透“透过现象看本质”的哲学思维方法。
三、教学重点、难点
1．用气体分子动理论来解释气体实验定律是本节课的重点。
2．气体压强的微观意义是本节课的难点，因为它需要学生对微观粒子复杂的运动状态有丰富的想像力。
四、学情分析
根据学生的情况教师可以先让学生课前完成“抛币实验”然后进行全班交流家与评价，让学生发表自己的看法，从中领略到自然与社会的奇妙与和谐，增加对科学的求知欲和好奇心。
五、教学方法
讨论、谈话、练习、多媒体辅助
六、课前准备
．学生的学习准备：预习
．教师的教学准备：多媒体制作，课前预习学案，准备实验器材。
七、课时安排：1课时
八、教学过程
预习检查、总结疑惑
检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。
情景导入、展示目标。
设问：气体的状态变化规律？从微观方面如何解释？
合作探究、精讲点拨
统计规律
气体分子运动的特点
设问：气体分子运动的特点有哪些？
弱，可以认为气体分子除相互碰撞及与器壁碰撞外不受力作用，每个分子都可以在空间自由移动，一定质量的气体的分子可以充满整个容器空间。
碰撞都可看成是完全弹性碰撞。
气体通过这种碰撞可传递能量，其中任何一个分子运动方向和速率大小都是不断变化的，这就是杂乱无章的气体分子热运动。
因此对大量分子而言，在任一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等的。
多，两头少”的分布规律，且这个分布状态与温度有关，温度升高时，平均速率会增大。
律来解释气体实验定律。
3、气体压强微观解释
温度、体积与反映气体分子运动的微观状态物理量间的联系：
而言，温度与分子运动的平均速率有关，温度越高，反映气体分子热运动的平均速率
体而言，分子总数N是一定的，当体积为V时，单位体积内
n越小。
哪些特征呢？
生压强的机制：
1所示的图形：
向同学介绍：器材，实验
大量分子对器壁连续不断地碰撞所产生的。
v越大则平均冲击力就越大，而单位时间内单位面积上碰撞的次数既与分子密度n有关，又与分子的平均速率有关，分子密度n越大，v也越大，则碰撞次数就越多，因此从气体分子动理论的观点看，气体压强的大小由分子的平均速率v和分子密度n共同决定，n越大，v 也越大，则压强就越大。
4用气体分子动理论解释实验三定律
用气体分子动理论解释实验定律的基本思维方法和简易符号表述形式。
解释玻意耳定律。
一定质量的理想气体，其分子总数是一个定值，当温度保持不变时，则分子的平均速率也保持不变，当其体积增大几倍时，则单位体积内的分子数变为原来的几分之一，因此气体的压强也减为原来的几分之一；反之若体积减小为原来的几分之一，则压强增大几倍，即压强与体积成反比。
这就是玻意耳定律。
理量与表示气体分子运动状态的微观物理量间的相关关系，从气体实验定律成立的条件所述的宏观物理量推出相关不
变的微观物理量，再根据宏观自变量的变化推出有关的微观量的变化，再依据推出的有关微观量的变与不变的情况推出宏观因变量的变化情况，结论是否与实验定律的结论相吻合。
若吻合则实验定律得到了微观解释。
详细文字叙述和用符号简易表述的方法来对查理定律进行微观解释，然后由平时物理成绩较好的学生口述，与下面正确答案核对。
书面或口头叙述为：一定质量的气体的总分子数是一定的，体积保持不变时，其单位体积内的分子数也保持不变，当温度升高时，其分子运动的平均速率也增大，则气体压强也增大；反之当温度降低时，气体压强也减小。
这与查理定律的结论一致。
克定律。
再用更短的时间让学生练习详细表述和符号表示，然后让物理成绩为中等的或较差的学生口述自己的练习，与下面标准答案核对。
压强不变，当温度升高时，全体分子运动的平均速率v会增加，那么单位体积内的分子数一定要减小，因此气体体积一定增大；反之当温度降低时，同理可推出气体体积一定减小。
这与盖•吕萨克定律的结论是一致的。
号简易表示为：
四、当堂检测
九、板书设计
一、统计规律
二、气体分子运动的特点
三、气体压强微观解释
四、用气体分子动理论解释实验三定律
十、教学反思
本课的设计采用了课前下发预习学案，学生预习本节内容，找出自己迷惑的地方。
课堂上师生主要解决重点、难点、疑点、考点、探究点以及学生学习过程中易忘、易混点等，最后进行当堂检测，课后进行延伸拓展，以达到提高课堂效率的目的。
本节课时间45分钟，其中情景导入、展示目标、检查预习5分钟，讲解统计规律10分钟，气体分子运动的特点5分钟，气体压强微观解释10分钟，学生分组实验5分钟左右，反思总结当堂检测5分钟左右，其余环节5分钟，能够完成教学内容。
在后面的教学过程中会继续研究本节课，争取设计的更科学，更有利于学生的学习，也希望大家提出宝贵意见，共同完善，共同进步!
十一、学案设计。