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。时间上要显示15～30秒定格一次，再动态显示15～30秒，再定格。

得出结论：由此可见气体对容器壁的压强是大量分子对器壁连续不断地碰撞所产生的。

进一步分析：若每个分子的质量为m，平均速率为v，分子与活塞的碰撞是完全弹性碰撞，则在这一分子与活塞碰撞中，该分子的动量变化为2mv，即受的冲量为2mv，根据牛顿第三定律，该分子对活塞的冲量也是2mv，那么在一段时间内大量分子与活塞碰撞多少次，活塞受到的总冲量就是2mv的多少倍，单位时间内受到的总冲量就是压力，而单位面积上受到的压力就是压强。由此可推出：气体压强一方面与每次碰撞的平均冲量2mv有关，另一方面与单位时间内单位面积受到的碰撞次数有关。对确定的一定质量的理想气体而言，每次碰撞的平均冲量，2mv由平均速率v有关，v越大则平均冲量就越大，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。

气体热现象的微观意义

班级 姓名

1.关于气体分子的运动情况,下列说法中正确的是 ( )

A. 某一时刻具有任一速率的分子数目是相等的

B. 某一时刻一个分子速度的大小和方向是偶然的

C. 某一时刻向任意一个方向运动的分子数目相等

D. 某一温度下大多数气体分子的速率不会发生变化

2．关于气体分子运动的特点，下列说法正确的是( )

A ．由于气体分子间距离较大，所以气体很容易被压缩

B ．气体之所以能充满整个空间，是因为气体分子间相互作用的引力和斥力十分微弱，气体分子可以在空间中自由移动

C ．由于气体分子间的距离较大，所以气体分子间根本不存在相互作用

D ．气体分子间除相互碰撞外，几乎无相互作用

3．有关气体压强下列说法正确的是( )

A.气体分子的平均速率增大,则气体压强一定增大

B.气体分子密度增大,则气体压强一定增加

C.气体分子平均动能增加,气体压强一定增大

D.气体分子平均动能增加,气体压强可能减小

4. 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

5.对一定量的理想气体,用p 、 V 、 T 分别表示气压强 体积和温度,则有( )

A 、若T 不变,p 增大,则分子热运动的平均动能增大.

B 、若p 不变,V 增大,则分子热运动的平均动能减小.

C 、若p 不变,T 增大, 则单位体积中的分子数减少.

D 、若V 不变,p 减小,则单位体积中的分子数减少.

6.对一定质量的气体，通过一定的方法得到了分子数目f 与速率v 的两条关系图线，如图所示，下列说法正确的是( )

A ．曲线Ⅰ对应的温度T1高于曲线Ⅱ对应的温度T2

B ．曲线Ⅰ对应的温度T1可能等于曲线Ⅱ对应的温度T2

C ．曲线Ⅰ对应的温度T1低于曲线Ⅱ对应的温度T2

D ．无法判断两曲线对应的温度关系

7.封闭在气缸内的一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高

时，以下说法正确的是( )

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、

8.封闭在气缸内的理想气体，当它被等压压缩时，气缸内气体分子变小的量是〔 〕

A ．气体分子的平均动能

B ．气体分子的密度

C ．气体分子每次撞击器壁的冲力

D ．气体分子在单位时间内撞击器壁的次数

9.一房间内，上午10时的温度为15℃，下午 2时的温度为25℃，假定大气压无变化，则 下午2时与上午10时相比较，房间内的（ ）

A ．空气密度增大

B ．空气分子的平均动能增大

C ．空气分子的速率都增大

D ．空气质量增大

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