第2节气体实验定律的微观解释
学案2：第2课时 理想气体、气体实验定律的微观解释
第2课时 理想气体、气体实验定律的微观解释【学习目标】1.了解理想气体的模型，并知道实际气体看成理想气体的条件。
2.掌握理想气体状态方程的内容和表达式，并能应用方程解决实际问题。
3.能用气体分子动理论解释三个气体实验定律。
【基础知识梳理】 一、理想气体 1．定义在 温度、 压强下都严格遵从气体实验定律的气体。
2．理想气体与实际气体在温度不低于零下几十摄氏度、压强不超过大气压的几倍时，可以把实际气体当成理想气体来处理。
如图所示。
二、理想气体的状态方程 1．内容一定质量的某种理想气体，在从一个状态变化到另一个状态时，压强跟体积的 与热力学温度的 保持不变。
2．公式p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2或pVT ＝C (恒量)。
3．适用条件一定 的理想气体。
三、气体实验定律的微观解释【基础题组自测】 1．判一判(1)一定质量的某种理想气体,在压强不变时,其V -T 图像是过原点的直线。
( )(2)查理定律的数学表达式pT =C ,其中C 是一个与气体的质量、压强、温度、体积均无关的恒量。
( )(3)实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下,可看成理想 气体。
( )(4)能用气体实验定律来解决的问题不一定能用理想气体状态方程来求解。
( ) (5)气体由状态1变到状态2时,一定满足方程p 1V 1T 1=p 2V 2T 2。
( )(6)一定质量的理想气体压强增大到原来的2倍,可能是体积不变,热力学温度也增大到原来的2倍。
( )(7)一定质量的某种理想气体,若p 不变,V 增大,则T 增大,是由于分子密集程度减小,要使压强不变,需使分子的平均动能增大。
( ) 2．议一议(1)在实际生活中理想气体是否真的存在？有何意义？(2)对于一定质量的理想气体，当其状态发生变化时，会不会只有一个状态参量变化，其余两个状态参量不变呢，为什么？(3)在理想气体状态方程的推导过程中，先后经历了等温变化、等容变化两个过程，是否表示始末状态参量的关系与中间过程有关？【考点突破探究】考点一、理想气体状态方程的应用 1．理想气体状态方程的分态式(1)一定质量的理想气体的pV T 值，等于其各部分pV T 值之和。
气体微观解释
气体是由分子或原子组成的物质的一种状态。
在气体状态下，分子或原子之间存在大量的间隙，它们以高速运动，并且彼此之间相互碰撞。
气体的微观解释涉及到以下几个方面：
1.分子运动：气体分子以高速无规则运动，沿直线路径做匀速直线运动，同时也做碰撞运动。
这种运动是随机的，即分子的速度和方向是无规则的。
2.分子间相互作用：在气体状态下，分子之间存在较弱的相互作用力，通常为范德华力。
由于这种力较弱，分子之间的距离较大。
因此，气体分子间相互作用力的影响相对较小。
3.分子间碰撞：由于分子的高速运动和无规则运动，它们会频繁地相互碰撞。
这些碰撞是弹性碰撞，即在碰撞后分子的动能和总能量守恒，但方向和速度可能发生变化。
4.气体的体积：由于气体分子之间存在较大的间隙，并且分子运动是无规则的，气体没有固定的形状和体积，能够充满容器的全部可用空间。
综上所述，气体的微观解释是指气体分子的高速无规则运动、分子间相互作用力的较弱和碰撞的弹性特性。
这些特性使得气体表现出其宏观性质，如可压缩性、扩散性和可变形性。
第三章第2节 气体实验定律的图像表示及微观解释精品PPT课件
活动二 从微观角度解释气体实验定律
问题1
气体实验定律既能用公式表示，也能用图像表示，它 反映了气体宏观物理之间的关系。怎样从微观分子分布与 运动的角度来解释气体实验定律呢？
问题2
气体压强是由于气体分子对容器壁的频繁碰撞造成的， 从微观上看取决于气体分子的密集程度和分子的平均动能 这两个方面。当气体的状态参量发生Βιβλιοθήκη 化时，以上两个方 面如何相互制约呢？
1、 对玻意耳定律的解释：
pV c
一定质量的气体做等温变化时，气体分子的平 均动能是一定的，气体体积越小，分子的密集程 度越大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数 越多，故而压强越大。
2、 对查理定律的解释：
p c T
一定质量的气体做等容变化时，气体分子的密 集程度不变，当温度升高时，分子热运动的平均 动能增大，分子运动速率增大，这一方面使得分 子撞击到器壁上单位面积上的分子数增多，同时 撞击力也增大，从而使得气体压强增大。
判天地之美，析万物之理
物理学家费尔德曾指出： 当你领悟一个出色的公式时，你会得到
如同听巴哈的乐曲一样的感受。
问题
气体实验定律除了可用十分简洁的公式 表示，还可用什么数学工具更加直观地表 示呢？
2 气体实验定律的图像表示及微观解释
活动一 气体实验定律的图象表示 问题1 气体实验定律的图像一般有三种：p-V图像、
讨论2 一定质量的某种气体装在容积分别为V1、V2、
V3的三个容器中，发生等容变化，相对应的三条等 容线如图所示，则V1、V2、V3的大小关系如何？
V1 V2 V3
问题2
等温变化、等容变化和等压变化可以在其他 两种坐标中表示出来吗？ 1、等温线
2、等容线
3、等压线
第二章 第4节 气体实验定律的图像表示及微观解释
1.[多选]如图所示为一定质量的气体在不同温度
下的两条 p -V1图线。由图可知
()
பைடு நூலகம்
A．一定质量的气体在发生等温变化时，其压
强与体积成正比
B．一定质量的气体在发生等温变化时，其 p -V1图线的延长 线是经过坐标原点的
C．T1>T2 D．T1<T2
解析：这是一定质量的气体在发生等温变化时的 p -V1图线，
[思路点拨] 由压强的微观解释和影响压强的因素进行
分析、判断。 [解析] 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动能共同决定的。 选项 A 和 D 中都是单位体积内的分子数增大，但分子的平均 动能如何变化却不知道；选项 C 中由温度升高可知分子的平 均动能增大，但单位体积内的分子数如何变化未知，所以选项 A、C、D 都不能选。
p -V 图像的应用 [例 1] 如图所示，一定质量的理想气体由状态 A 沿直线 AB 变化到状态 B，在此过程中气体温度的变化情况是 ( )
A．一直升高 C．先升高后降低
B．一直降低 D．先降低后升高
[思路点拨] (1)图线上的一段表示一个变化过程，图线 上的一个点表示气体的一个状态。
(2)pV 值越大，气体的温度越高。 [解析] 由于同一等温线上的各点 pV 值相同，而 pV 值较 大的点所在的双曲线离坐标原点较远，因而对应的温度也较高。 由图可知 A、B 两点的 pV 值相同，A、B 两点应在同一等温线 上，而 AB 直线中点 C 对应的 pV 值比气体在 A、B 状态时的 pV 值大，即温度比气体在 A、B 状态时高，故气体由状态 A 沿 直线 AB 变化到状态 B 的过程中，温度先升高后降低。 [答案] C
知识讲解 气体热现象的微观意义
气体热现象的微观意义【学习目标】1．知道气体分子的运动特点，知道气体分子的运动遵循统计规律．2．知道气体压强的微观意义．3．知道三个气体实验定律的微观解释．4．了解气体压强公式和推导过程．【要点梳理】要点一、统计规律1．统计规律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，这种规律叫做统计规律．2．分子的分布密度分子的个数与它们所占空间的体积之比叫做分子的分布密度，通常用n 表示．3．气体分子运动的特点（1）气体分子之间的距离很大，失约是分子直径的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运动，常温下大多数气体分子的速率都达到数百米每秒，在数量级上相当于子弹的速率．（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k E 成正比，即：k T aE （式中a 是比例常数），因此可以说，温度是分子平均动能的标志．要点诠释：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，内能越大，温度越低，内能越小．要点二、对气体的微观解释1．气体压强的微观意义（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：大量气体分子无规则运动碰撞器壁，形成对器壁各处均匀的持续的压力而产生．（3）决定因素：一定气体的压强大小，微观上决定于分子的平均动能和单位体积内的分子数；宏观上决定于气体的温度T 和体积V2．对气体实验定律的微观解释（1）一定质量的气体，分子的总数是一定的，在温度保持不变时，分子的平均动能保持不变，气体的体积减小到原来的几分之一，气体的密度就增大到几倍，因此压强就增大到几倍，反之亦然，所以气体压强与体积成反比，这就是玻意耳定律．（2）一定质量的气体，体积保持不变而温度升高时，分子的平均动能增大，因而气体压强增大，温度降低时，情况相反，这就是查理定律所表达的内容．（3）一定质量的气体，温度升高时要保持压强不变，只有增大气体体积，减小分子的分布密度才行，这就是盖一吕萨克定律所表达的内容．要点三、分子的平均动能1．分子的平均动能物体分子动能的平均值叫分子平均动能．温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大．物体内部各个分子的运动速率是不相同的，所以分子的动能也不相等．在研究热现象时，有意义的不是一个分子的动能，而是物体内所有分子动能的平均值——分子平均动能．物体的温度是大量分子热运动剧烈程度的特征，分子热运动越剧烈，物体的温度越高，分子平均动能就越大，所以说温度是分子平均动能的标志这是对温度这一概念从物体的冷热程度的简单认识，进一步深化到它的微观含义、本质的含义．2．判断气体分子平均动能变化的方法（1）判断气体的平均动能的变化，关键是判断气体温度的变化，因为温度是气体分子平均动能的标志．（2）理解气体实验定律的微观解释关键在于理解压强的微观意义．要点四、宏观、微观的区别与联系1．宏观、微观的区别与联系从宏观上看，一定质量的气体仅温度升高或仅体积减小都会使压强增大，从微观上看，这两种情况有没有什么区别？分析：因为一定质量的气体的压强是由单位体积内的分子数和气体的温度决定的．气体温度升高，即气体分子运动加剧，分子的平均速率增大，分子撞击器壁的作用力增大，故压强增大．气体体积减小时，虽然分子的平均速率不变，分子对容器的撞击力不变，但单位体积内的分子数增多，单位时间内撞击器壁的分子数增多，故压强增大，所以这两种情况下在微观上是有区别的．2．气体压强的公式现在从分子动理论的观点推导气体压强的公式．设想有一个向右运动的分子与器壁发生碰撞（图8-5-1），碰撞前的速率为v ，碰撞前的动量为mv ，碰撞后向左运动。
教科版选修3-4 第2章 4 气体实验定律的图像表示及微观解释
4 气体实验定律的图像表示及微观解释[学习目标] 1.理解气体实验定律的p －V 、p －1V 、V －T 、p －T 图像及其物理意义.2.能用气体分子动理论解释三个实验定律．一、气体实验定律的图像表示1．一定质量的某种气体在等温、等容、等压变化中的规律，既可以用公式表示，也可用图像表示． 2．一定质量的某种气体做等温变化时，在p －V 图线中，气体的温度越高，等温线离坐标原点越远． 3．一定质量的某种气体做等容变化时，在p －T 图线中，气体的体积越大，等容线的斜率越小． 4．一定质量的某种气体做等压变化时，在V －T 图线中，气体的压强越大，等压线的斜率越小． 二、气体实验定律的微观解释 1．玻意耳定律一定质量的某种气体，分子总数不变，温度保持不变时，分子平均动能也保持不变．当气体体积减小时，单位体积内的分子数将增多，气体的压强也增大；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. 2.查理定律一定质量的某种气体，在体积保持不变时，单位体积内的分子数保持不变．当温度升高时，分子平均动能增大，气体的压强也增大；当温度降低时，分子平均动能减小，气体的压强也减小． 3．盖吕萨克定律一定质量的某种气体，当气体的温度升高时，分子平均动能增大，气体的压强随之增大，为了保持压强不变，单位体积的分子数需要相应减小，对于一定质量的气体，分子总数保持不变，气体的体积必然相应增大． [即学即用]判断下列说法的正误．(1)一定质量的气体等温变化的p －V 图像是通过原点的倾斜直线．(×) (2)一定质量的气体的p －T 图像是双曲线．(×) (3)V －T 图像的斜率大，说明压强小．(√)(4)若T 不变，p 增大，则V 减小，是由于分子撞击器壁的作用力变大．(×)(5)若p 不变，V 增大，则T 增大，是由于分子密集程度减小，要使压强不变，分子的平均动能增大．(√) (6)若V 不变，T 增大，则p 增大，是由于分子密集程度不变，分子平均动能增大，而使单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增多，气体压强增大．(×)一、p －V 图像[导学探究] (1)如图1甲所示为一定质量的气体不同温度下的p －V 图线，T 1和T 2哪一个大？ (2)如图乙所示为一定质量的气体不同温度下的p －1V图线，T 1和T 2哪一个大？图1答案 (1)T 1＞T 2 (2)T 1＜T 2[知识深化]1．p －V 图像：一定质量的气体等温变化的p －V 图像是双曲线的一支，双曲线上的每一个点均表示气体在该温度下的一个状态．而且同一条等温线上每个点对应的p 、V 坐标的乘积是相等的．一定质量的气体在不同温度下的等温线是不同的双曲线，且pV 乘积越大，温度就越高，图2中T 2＞T 1.图22．p －1V 图像：一定质量气体的等温变化过程，也可以用p －1V 图像来表示，如图3所示．等温线是过原点的倾斜直线，由于气体的体积不能无穷大，所以原点附近等温线应用虚线表示，该直线的斜率k ＝pV ，故斜率越大，温度越高，图中T 2>T 1.图3特别提醒 (1)p －V 图像与p －1V 图像都能反映气体等温变化的规律，分析问题时一定要注意区分两个图线的不同形状．(2)p －1V 图像是一条直线，分析时比较简单，p －V 图像是双曲线的一支，但p 和V 的关系更直观．例1 如图4所示是一定质量的某种气体状态变化的p －V 图像，气体由状态A 变化到状态B 的过程中，气体分子平均速率的变化情况是( )图4A ．一直保持不变B ．一直增大C ．先减小后增大D ．先增大后减小 答案 D解析 由题图可知，p A V A ＝p B V B ，所以A 、B 两状态的温度相等，在同一等温线上．由于离原点越远的等温线温度越高，如图所示，所以从状态A 到状态B ，气体温度应先升高后降低，分子平均速率先增大后减小．例2 (多选)如图5所示，D →A →B →C 表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程，则下列说法正确的是( )图5A ．D →A 是一个等温过程B ．A →B 是一个等温过程C ．T A ＞T BD ．B →C 过程中，气体体积增大、压强减小、温度不变 答案 AD解析 D →A 是一个等温过程，A 正确；BC 是等温线，而A 到B 温度升高，B 、C 错误；B →C 是一个等温过程，V 增大，p 减小，D 正确．由玻意耳定律可知，pV ＝C (常量)，其中C 的大小与气体的质量、温度和种类有关，对同种气体质量越大、温度越高，C 越大，在p －V 图像中，纵坐标的数值与横坐标的数值的乘积越大，在p －1V 图像中，斜率k也就越大.二、p－T图像与v－T图像[导学探究] (1)如图6所示为一定质量的气体在不同体积下的p－T图像，V1、V2哪个大？图6 图7(2)如图7所示为一定质量的气体在不同压强下的V－T图像，p1、p2哪个大？答案(1)V2＞V1(2)p2＞p1[知识深化]1．p－T图像，如图8所示：图8(1)p－T图中的等容线是一条过原点的倾斜直线．(2)p－t图中的等容线不过原点，但反向延长线交t轴于－273.15℃.(3)无论p－T图像还是p－t图像，其斜率都能判断气体体积的大小，斜率越大，体积越小．2．V－T图像，如图9所示：图9(1)V－T图中的等压线是一条过原点的倾斜直线．(2)V－t图中的等压线不过原点，但反向延长线交t轴于－273.15℃.(3)无论V－T图像还是V－t图像，其斜率都能判断气体压强的大小，斜率越大，压强越小．3．p－T图像与V－T图像的比较例3 图10甲是一定质量的气体由状态A 经过状态B 变为状态C 的V －T 图像，已知气体在状态A 时的压强是1.5×105Pa.图10(1)根据图像提供的信息，计算图中T A 的值．(2)请在图乙坐标系中，作出由状态A 经过状态B 变为状态C 的p －T 图像，并在图线相应位置上标出字母A 、B 、C ，如果需要计算才能确定有关坐标值，请写出计算过程． 答案 (1)200K (2)见解析解析 (1)根据盖吕萨克定律可得V A T A ＝V BT B所以T A ＝V A V B T B ＝0.40.6×300K ＝200K.(2)根据查理定律得p B T B ＝p CT Cp C ＝T C T B p B ＝400300p B ＝43p B ＝43×1.5×105Pa ＝2.0×105Pa则可画出由状态A →B →C 的p －T 图像如图所示．1．在根据图像判断气体的状态变化时，首先要确定横、纵坐标表示的物理量，其次根据图像的形状判断各物理量的变化规律．2．在气体状态变化的图像中，图线上的一个点表示一定质量气体的一个平衡状态，一个线段表示气体状态变化的一个过程．例4 (多选)一定质量的气体的状态经历了如图11所示的ab 、bc 、cd 、da 四个过程，其中bc 的延长线通过原点，cd 垂直于ab 且与水平轴平行，da 与bc 平行，则气体体积在( )图11A．ab过程中不断增加B．bc过程中保持不变C．cd过程中不断增加D．da过程中保持不变答案AB解析首先，因为bc的延长线通过原点，所以bc是等容线，即气体体积在bc过程中保持不变，B正确；ab是等温线，压强减小则体积增大，A正确；cd是等压线，温度降低则体积减小，C错误；如图所示，连接aO交cd于e，则ae是等容线，即V a＝V e，因为V d<V e，所以V d<V a，所以da过程中气体体积变大，D错误．三、气体实验定律的微观解释[导学探究] (1)如何从微观角度来解释气体实验定律？(2)自行车的轮胎没气后会变瘪，用打气筒向里打气，打进去的气越多，轮胎会越“硬”．你怎样用分子动理论的观点来解释这种现象？(假设轮胎的容积和气体的温度不发生变化)答案(1)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．(2)轮胎的容积不发生变化，随着气体不断地打入，轮胎内气体分子的密集程度不断增大，温度不变意味着气体分子的平均动能没有发生变化，单位时间内单位面积上碰撞次数增多，故气体压强不断增大，轮胎会越来越“硬”．[知识深化]1．用气体分子动理论解释玻意耳定律一定质量(m)的气体，其分子总数(N)是一个定值，当温度(T)保持不变时，则分子的平均速率(v)也保持不变，当其体积(V)增大为原来的n倍时，单位体积内的分子数(N0)则变为原来的n分之一，因此气体的压强也减为原来的n分之一；反之若体积减小为原来的n分之一，压强则增大为原来的n倍，即压强与体积成反比．这就是玻意耳定律．2．用气体分子动理论解释查理定律一定质量(m)的气体的总分子数(N)是一定的，体积(V)保持不变时，其单位体积内的分子数(N0)也保持不变，当温度(T)升高时，其分子运动的平均速率(v)也增大，则气体压强(p)也增大；反之当温度(T)降低时，气体压强(p)也减小．这与查理定律的结论一致．3．用气体分子动理论解释盖吕萨克定律一定质量(m)的气体的总分子数(N)是一定的，要保持压强(p)不变，当温度(T)升高时，气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(N0)一定要减小(否则压强不可能不变)，因此气体体积(V)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．特别提醒(1)温度不变时，一定质量的气体体积减小，单位体积内的分子数增加．(2)体积不变时，一定质量的气体温度升高，分子的平均动能增大．(3)压强不变时，一定质量的气体温度升高，气体体积增大，单位体积内的分子数减少．例5 (多选)关于一定质量的气体，下列说法中正确的是( )A．体积不变，压强增大，气体分子的平均动能一定增大B．温度不变，压强减小时，气体的密集程度一定减小C．压强不变，温度降低时，气体的密集程度一定减小D．温度升高，压强和体积可能都不变答案AB解析体积不变，分子的密集程度就保持不变，压强增大，说明分子的平均撞击力变大了，即分子的平均动能增大了，A正确．温度不变，分子平均动能不变，压强减小，说明单位时间内撞击器壁的分子数在减小，表明气体的密集程度减小了，B正确．温度降低，分子平均动能减小，分子撞击器壁的作用力减小，要保持压强不变，则要增大单位时间内撞击器壁的分子数，即气体的密集程度要增大，C错误．温度升高，压强、体积中至少有一个发生改变，D错误．对气体实验定律的解释，注意从两个途径进行分析：一是从微观角度分析，二是从理想气体状态方程分析.1.(p－V图像)(多选)如图12所示，一定质量的气体由状态A变到状态B再变到状态C的过程，A、C两点在同一条双曲线上，则此变化过程中( )图12A．从A到B的过程温度升高B．从B到C的过程温度升高C．从A到C的过程温度先降低再升高D．A、C两点的温度相等答案AD解析作出过B点的等温线如图所示，可知T B>T A＝T C，故从A到B的过程温度升高，A项正确；从B到C 的过程温度降低，B项错误；从A到C的过程温度先升高后降低，C项错误；A、C两点在同一等温线上，D 项正确．2．(p－T图像)(多选)如图13所示为一定质量的气体的三种变化过程，则下列说法正确的是( )图13A．a→d过程气体体积增加B．b→d过程气体体积不变C．c→d过程气体体积增加D．a→d过程气体体积减小答案AB解析在p－T图像中等容线是延长线过原点的倾斜直线，且气体体积越大，直线的斜率越小．因此，a状态对应的体积最小，c状态对应的体积最大，b、d状态对应的体积相等，故A、B正确．3．(V－T图像)(多选)一定质量的某种气体自状态A经状态C变化到状态B，这一过程在V－T图上的表示如图14所示，则( )图14A．在AC过程中，气体的压强不断变大B ．在CB 过程中，气体的压强不断变小C ．在状态A 时，气体的压强最大D ．在状态B 时，气体的压强最大 答案 AD解析 气体由A →C 的变化过程是等温变化，由pV ＝C(C 是常数)可知，体积减小，压强增大，故A 正确．由C →B 的变化过程中，气体的体积不发生变化，即为等容变化，由pT ＝C(C 是常数)可知，温度升高，压强增大，故B 错误．综上所述，由A →C →B 的过程中气体的压强始终增大，所以气体在状态B 时的压强最大，故C 错误，D 正确．4．(气体实验定律的微观解释)在一定的温度下，一定质量的气体的体积减小时，气体的压强增大，这是由于( )A ．单位体积内的分子数增多，单位时间内分子对器壁碰撞的次数增多B ．气体分子的密度变大，分子对器壁的吸引力变大C ．每个气体分子对器壁的平均撞击力变大D ．气体分子数密度增大，单位体积内分子重量变大 答案 A解析 温度一定说明气体分子的平均动能不变，即分子对器壁的平均撞击力不变，但气体的压强还与单位时间内分子对器壁的撞击次数有关，而分子数密度——单位体积内的气体分子个数决定了单位时间内单位面积上分子与器壁的平均撞击次数，气体体积减小时，单位体积内分子对器壁的撞击次数增多，故气体的压强增大．故选项A 正确．一、选择题考点一 气体实验定律的图像1．(多选)某同学用同一个注射器做了两次验证玻意耳定律的实验，操作完全正确．根据实验数据却在p－V图上画出了两条不同的双曲线，如图1所示．造成这种情况的可能原因是( )图1A．两次实验中空气质量不同B．两次实验中温度不同C．两次实验中保持空气质量、温度相同，但所取的气体压强的数据不同D．两次实验中保持空气质量、温度相同，但所取的气体体积的数据不同答案AB解析实验时若两次所封气体的质量不同，在同一坐标系上会画出不同的等温线，A对．在质量一定的情况下，温度不同，得出的等温线也不同，B对．质量、温度都不变，压强与体积成反比，得到的是同一条等温线，C、D错．2.一定质量的气体的V－t图像如图2所示，在气体由状态A变化到状态B的过程中，气体的压强( )图2A．一定不变B．一定减小C．一定增加D．不能判定怎样变化答案 D解析若BA的延长线交于t轴上－273.15°C，则是等压变化，气体压强一定不变．若与t轴交点位于－273.15°C的右方，则气体的压强一定减小，若与t轴的交点位于－273.15°C的左方，则气体的压强一定增大．3．如图3所示，一向右开口的汽缸放置在水平地面上，活塞可无摩擦移动且不漏气，汽缸中间位置有小挡板．初始时，外界大气压为p0，活塞紧压小挡板处，现缓慢升高缸内气体温度，则如图所示的p－T图像能正确反映缸内气体压强变化情况的是( )图3答案 B解析初始时刻，活塞紧压小挡板，说明汽缸中的气体压强小于外界大气压强；在缓慢升高汽缸内气体温度时，气体先做等容变化，温度升高，压强增大，当压强等于大气压时活塞离开小挡板，气体做等压变化，温度升高，体积增大，A、D错误；在p－T图像中，等容线为过原点的直线，所以C错误，B正确．4．在下列图中，不能反映一定质量的气体经历了等温变化→等容变化→等压变化后，又可以回到初始状态的图是( )答案 D解析根据p－V、p－T、V－T图像的物理意义可以判断，其中D显示的是气体经历了等温变化→等压变化→等容变化，与题意不符．5．(多选)如图4所示为一定质量的气体沿着箭头所示的方向发生状态变化的过程，则该气体压强的变化是( )图4A．从状态c到状态d，压强减小B．从状态d到状态a，压强不变C．从状态a到状态b，压强增大D．从状态b到状态c，压强增大答案AC解析在V－T图上，等压线是延长线过原点的倾斜直线，对一定质量的气体，图线上的点与原点连线的斜率表示压强的倒数，斜率大的压强小，因此A、C正确，B、D错误．考点二气体实验定律的微观解释6．一定质量的气体，在压强不变的条件下，温度升高，体积增大，从分子动理论的观点来分析，正确的是( )A．此过程中分子的平均速率不变，所以压强保持不变B．此过程中每个气体分子碰撞器壁的平均冲击力不变，所以压强保持不变C．此过程中单位时间内气体分子对单位面积器壁的碰撞次数不变，所以压强保持不变D．以上说法都不对答案 D解析压强与单位时间内碰撞到器壁单位面积的分子数和每个分子的冲击力有关，温度升高，分子与器壁的平均冲击力增大，单位时间内碰撞到器壁单位面积的分子数应减小，压强才可能保持不变．7．(多选)一定质量的某种气体经历等温压缩时，气体的压强增大，从气体分子动理论的观点分析，这是因为( )A．气体分子每次碰撞器壁的冲击力加大B．气体分子对器壁的碰撞更频繁C．气体分子数增加D．气体分子密集程度加大答案BD解析温度不变即分子平均动能不变，体积减小即单位体积内分子数增多，分子碰撞器壁频率增加，可见选项B、D正确．8．如图5所示是一定质量的某种气体的等压线，比较等压线上的a、b两个状态，下列说法正确的是( )图5A．在相同时间内撞在单位面积上的分子数b状态较多B ．在相同时间内撞在单位面积上的分子数a 状态较多C ．在相同时间内撞在相同面积上的分子数两状态一样多D ．单位体积内的分子数两状态一样多答案 B解析 由V －T 图像知，气体在a 、b 两状态压强相等，a 状态温度较低，体积较小，故单位时间内a 状态撞在单位面积上的分子数较多，故B 正确，A 、C 、D 错误．二、非选择题9．(气体实验定律的应用及气体压强的微观解释)一定质量的理想气体由状态A 经状态B 变化到状态C ，其中A →B 过程为等压变化，B →C 过程为等容变化．已知V A ＝0.3m 3，T A ＝T C ＝300K ，T B ＝400K.(1)求气体在状态B 时的体积；(2)说明B →C 过程压强变化的微观原因．答案 (1)0.4m 3 (2)见解析解析 (1)A →B 过程，由盖吕萨克定律，V A T A ＝V B T BV B ＝T B T A V A ＝400300×0.3m 3＝0.4m 3 (2)B →C 过程，气体体积不变，分子密集程度不变，温度降低，分子平均动能减小，平均每个分子对器壁的冲击力减小，压强减小．10．(气体实验定律的图像)如图6所示，一定质量的气体从状态A 经B 、C 、D 再回到A.问AB 、BC 、CD 、DA 经历的是什么过程？已知气体在状态A 时的体积是1L ，求在状态B 、C 、D 时的体积各为多少，并把此图改为p －V 图像．图6答案 见解析解析 A →B 为等容变化，压强随温度升高而增大．B →C 为等压变化，体积随温度升高而增大．C →D 为等温变化，体积随压强减小而增大．D →A 为等压变化，体积随温度降低而减小．由题意知V B ＝V A ＝1L ．因为B →C 的等压变化，由盖吕萨克定律有V B T B ＝V C T C ，所以V C ＝T C T B V B ＝900450×1L ＝2L ．因C →D 为等温变化，由玻意耳定律有p C V C ＝p D V D ，得V D ＝p C p D V C ＝31×2L ＝6L ．所以V B ＝1L ，V C ＝2L ，V D ＝6L ．根据以上数据，题中四个过程的p －V 图像如图所示．。
高中物理同步选择性必修第三册 第2章气体液体和固体 3 第2课时 理想气体、气体实验定律的微观解释
例1 (多选)下列对理想气体的理解，正确的有
√A.理想气体实际上并不存在，只是一种理想模型
B.只要气体压强不是很高就可视为理想气体
C.一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关
√D.在任何温度、任何压强下，理想气体都遵从气体实验定律
解析 理想气体是一种理想模型，温度不太低、压强不太大的实际气 体可视为理想气体；理想气体在任何温度、任何压强下都遵从气体实 验定律，选项A、D正确，选项B错误. 一定质量的某种理想气体的内能只与温度有关，与体积无关，选项C 错误.
②
由题意可知：TA＝TB
③
VB＝VC
④
联立①②③④式可得 pTAVAA＝pTCVCC.
知识深化
1.对理想气体状态方程的理解 (1)成立条件：一定质量的理想气体. (2)该方程表示的是气体三个状态参量的关系，与中间的变化过程无关. (3)公式中常量C仅由气体的种类和质量决定，与状态参量(p、V、T)无关. (4)方程中各量的单位：温度T必须是热力学温度，公式两边中压强p和体 积V单位必须统一，但不一定是国际单位制中的单位.
第二章 3 气体的等压变化和等容变化
第2课时 理想气体、气体实验定律的微观解释
【学习目标】
1.了解理想气体的模型，并知道实际气体看成理想气体的 条件.
2.掌握理想气体状态方程的内容和表达式，并能应用方程解 决实际问题.
3.能用气体分子动理论解释三个气体实验定律.
【内容索引】
梳理教材 夯实基础
探究重点 提升素养
知识深化
1.玻意耳定律
(1)宏观表现：一定质量的某种理想气体，在温度保持不变时，体积减小，
压强增大；体积增大，压强减小.
(2)微观解释：温度不变，分子的平均动能不变.
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第一章绪论——撩开物理学的神秘面纱第二章运动的描述1运动、空间和时间2质点和位移3速度和加速度第三章匀变速直线运动的研究1匀变速直线运动的规律2匀变速直线运动的实验探究3匀变速直线运动实例-自由落体运动第四章相互作用1重力与重心2形变与弹力3摩擦力第五章力与平衡1力的合成2力的分解3力的平衡4平衡条件的应用第六章力与运动1牛顿第一定律2牛顿第二定律3牛顿第三定律4超重与失重必修二第一章功和功率1机械功2功和能3功率4人与机械第二章能的转化与守恒1动能的改变2势能的改变3能量守恒定律4能源与可持续发展第三章抛体运动1运动的合成与分解2竖直方向上的抛体运动3平抛运动4斜抛运动第四章匀速圆周运动1匀速圆周运动快慢的描述2向心力与向心加速度3向心力的实例分析4离心运动第五章万有引力定律及其应用1万有引力定律及引力常量的测定2万有引力定律的应用3人类对太空的不懈追求第六章相对论与量子论初步1高速世界2量子世界选修三选修3-1第一章静电场导入神奇的静电第一节静电现象及其微观解释第二节静电力库仑定律第三节电场及其描述第四节电场中的导体第二章电势能与电势差导入电场力可以做功吗第一节电场力做功与电势能第二节电势与等势面第三节电势差第四节电容器电容专题探究电场部分专题探究示例第三章恒定电流导入历史的回眸第一节电流第二节电阻第三节焦耳定律第四节串联电路和并联电路第四章闭合电路欧姆定律和逻辑电路导入从闭合电路找原因第一节闭合电路欧姆定律第二节多用电表的原理与使用第三节测量电源的电功势和内电阻第四节逻辑电路与自动控制专题探究电路部分专题探究示例第五章磁场导入“迷路”的信鸽第一节磁场第二节用磁感线描述磁场第三节磁感应强度磁通量第四节磁与现代科技第六章磁场对电流和运动电荷的作用导入从奥斯特实验说起第一节探究磁场对电流的作用第二节磁场对运动电荷的作用第三节洛仑兹力的应用专题探究磁场部分专题探究示例选修3-2第一章电磁感应导入改变世界的线圈第一节磁生电的探索第二节感应电动势与电磁感应定律第三节电磁感应定律的应用第二章楞次定律和自感现象导入奇异的电火花第一节感应电流的方向第二节自感第三节自感现象的应用专题探究电磁感应的实验与调研第三章交变电流导入两种电源第一节交变电流的特点第二节交变电流是怎样产生的第三节交变电流中的电容和电感第四章远距离输电导入电如何到我家第一节三相交变电流第二节变压器第三节电能的远距离传输专题探究交变电流的实验与调研第五章传感器及其应用导入从“芝麻开门”说起第一节揭开传感器的“面纱”第二节常见传感器工作原理第三节大显身手的传感器专题探究传感器的实验与调研选修3-3第一章分子动理论导入走进微观世界第1节分子动理论的基本观点第2节气体分子运动与压强第3节温度与内能第二章固体导入从古陶器到纳米技术第1节晶体和非晶体第2节固体的微观结构第3节材料科技与人类文明第三章液体导入神奇的液体表面第1节液体的表面张力第2节毛细现象第3节液晶第四章气体导入从天气预报谈起第1节气体实验定律第2节气体实验定律的微观解释第3节饱和汽第4节湿度专题探究分子动理论及物质三态的实验与调研第五章热力学定律导入水库和水泵第1节热力学第一定律第2节能量的转化与守恒第3节热力学第二定律第4节熵——无序程度的量度第六章能源与可持续发展导入谢谢你;太阳第1节能源、环境与人类生存第2节能源的开发与环境保护专题探究能量与可持续发展的实验与调研综合内容与测试选修3-4第一章机械振动导入从我国古代的“鱼洗”说起第1节简谐运动第2节振动的描述第3节单摆第4节生活中的振动第二章机械波导入身边的波第1节波的形成和描述第2节波的反射和折射第3节波的干涉和衍射第4节多普勒效应及其应用第三章电磁波导入无处不在的电磁波第1节电磁波的产生第2节电磁波的发射、传播和接收第3节电磁波的应用及防护专题探究振动与波的实验与调研第四章光的折射与全反射导入美妙的彩虹第1节光的折射定律第2节光的全反射第3节光导纤维及其应用第五章光的干涉衍射偏振导入从五彩斑斓的肥皂泡说起第1节光的干涉第2节光的衍射第3节光的偏振第4节激光与全息照相专题探究光学部分的实验与调研第六章相对论与天体物理导入从双生子佯谬谈起第1节牛顿眼中的世界第2节爱因斯坦眼中的世界第3节广义相对论初步第4节探索宇宙综合内容与测试选修3-5第一章动量守恒研究导入从天体到微粒的碰撞第1节动量定理第2节动量守恒定律第3节科学探究——一维弹性碰撞第二章原子结构导入从一幅图片说起第1节电子的发现与汤姆孙模型第2节原子的核式结构模型第3节玻尔的原子模型第4节氢原子光谱与能级结构专题探究动量与原子的实验与调研第三章原子核与放射性导入打开原子核物理的大门第1节原子核结构第2节原子核衰变及半衰期第3节放射性的应用与防护第四章核能导入熟悉而又陌生的核能第1节核力与核能第2节核裂变第3节核聚变第4节核能的利用与环境保护专题探究原子核和核能利用的实验与调研第五章波与粒子导入奇异的微观世界第1节光电效应第2节康普顿效应第3节实物粒子的波粒二象性第4节“基本粒子”与恒星演化专题探究波粒二象性的实验与调研。
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《8.4气体热现象的微观意义》导学案
班级 _______________ 姓名________________ 小组_________________ 得分________________
【学习目标】
1. 知道气体分子运动的特点
2.了解气体压强的微观意义
3.掌握气体实验定律的微观解释
【自主学习】
一、气体分子运动的特点
1. 运动的理想性：气体分子间的距离比较大，除相互碰撞或跟器壁碰撞外，不受力而做
_________ 动，可以在空间自由移动，所以气体没有一定的体积和形状。
2. 运动的无序性：分子的运动永不停息，杂乱无章，在某一时刻，向着运动的分子都有，而且向各个方向运动的气体分子数目都________ 。
3. 运动的高速性：常温下大多数气体分子的速率都达到数百米每秒，在数量级上相当于子弹的速率；分
子速率分布图线呈的规律.
4. 气体分子的热运动与温度的关系
跟踪练习1：（多选）气体分子运动的特点是（）
A. 分子除相互碰撞或跟容器碰撞外，可在空间里自由移动
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均等.
D. 分子的速率分布毫无规律.
二、气体压强的微观意义
1. _________________________________________________________________________ 气体的压强是大量气体分子频繁地_______________________________________________________________________ 而产生的。
2. 影响气体压强的两个因素：
微观：（1）气体分子的；（2）气体分子的
宏观：（1）气体的；（2）气体的_________ .
跟踪练习2 :对于密封在大型气罐内的氧气对器壁的压强，下列说法正确的是（）
A. 由于分子向上运动的数目多，因此上部器壁的压强大..
B. 气体分子向水平方向运动的数目少，则侧壁的压强小.
C. 由于氧气的重力会对下部器壁产生一个向下的压力，因此下部器壁的压强大.
D. 气体分子向各个方向运动的可能性相同，撞击情况相同，器壁各处的压强相等.
三、对气体实验定律的微观解释
1. 玻意耳定律：一定质量的理想气体，温度保持不变时，分子的_________________ 是一定的，在这种情况下，体积减小时，分子的____________ 增大，气体的 ______ 就增大。
2. 查理定律：一定质量的理想气体，体积保持不变时，分子的保持不变，在这种情况下，温度升高
时，分子的平均动能—, 气体的压强就__________________ .
3. 盖吕萨克定律:一定质量的理想气体，温度升高时，分子的平均动能—,—只有气体的体积同
时_________ .,使分子的密集程度 ___________ ,才能保持压强 ______________ .
跟踪练习3 :（多选）一定质量的理想气体，在等温变化过程中，下列物理量中发生改变的有（）
A. 分子的平均速率
B.单位体积内的分子数
C.气体的压强D•分子总数
【课堂练习】
4. 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
5. 下列关于气体的说法中，正确的是（）
A、由于气体分子运动的无规则性，所以密闭容器的器壁在各个方向上的压强可能会不相等
B、气体的温度升高时，所有的气体分子的速率都增大
C、一定量的气体，体积一定，气体分子的平均动能越大，气体的压强就越大
D、气体的分子数越多，气体的压强就越大
6、（多选）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
7. 如图所示，一定质量的理想气体由状态A沿平行纵轴的直线变化到状态
A. 气体的温度不变
B. 气体的内能增加
C. 气体的分子平均速率减少
D. 气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数不变
8、有关气体的压强，下列说法正确的是（）
9、（多选）关于气体分子运动的特点，以下说法正确的有：（）
A. 气体分子间的距离较大，除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，气体分子几乎不受力的作用而做匀速直线运动。
B. 分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向各个方向运动的气体分子数目都相等。
C. 温度越高，分子热运动越剧烈。
所以每个氧气分子在100 C时的运动速率都比0 C时的运动速率大。
D. 随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例减少
10、（多选）对一定质量的理想气体，下列说法正确的是（）
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，气体的密度一定减小
C. 压强不变，温度降低时，气体的密度一定减小
D. 温度升高，压强和体积都可能不变
11、（多
选）一定质量的理想气体，体积变大的同时，温度也升高了，那么下面判断正确的是（）
A •气体分子平均动能增大B.单位体积内分子数目增多
C.气体的压强一定保持不变
D.气体的压强可能变大
12、一
定质量的理想气体，经等温压缩，气体的压强增大，用分子动理论的观点分析，这是因为（）
A. 气体分子每次碰撞器壁的作用力增大
B，则它的状态变化过程是（
A.气体分子的平均速率增大，则气体的压强一定增大
B.气体分子的密集程度增大，则气体的压强一定增大
C.气体分子的平均动能增大，则气体的压强一定增大
D.气体分子的平均动能增大，气体的压强有可能减小
B. 单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多
C. 气体分子的总数增加
D. 气体分子的密集程度不变
12、（多选）.下面关于气体压强的说法正确的是（）
A.气体对器壁产生的压强是由于大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的
B. 气体对器壁产生的压强等于作用在器壁单位面积上的平均作用力
C. 从微观角度看，气体压强的大小跟气体分子的平均动能和分子密集程度有关
D. 从宏观角度看，气体压强的大小跟气体的温度和体积无关
11.封闭在容积不变的容器中的气体，当温度升高时，则气体的（
A.分子的平均速率增大
B.分子数密度增大
C.分子的平均速率减小
D.分子数密度不变。