第1章 第4节 科学探究：气体压强与体积的关系-2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第三册【名师导航】同步Word教参(鲁科版)

第4节　科学探究：气体压强与体积的关系 学习目标：1.[物理观念]知道描述气体状态的三个物理量．　2.[科学思维]知道气体压强产生的原因和决定压强的因素．　3.[科学探究]体验气体等温变化规律的探究过程．　4.[科学思维]了解气体压强、温度、体积变化规律的研究方法． 一、状态参量 1．热力学系统：由大量分子组成的研究对象． 2．外界：系统之外与系统发生相互作用的其他物体． 3．状态参量：为确定系统的状态所需要的一些量，如体积、压强、温度等． 4．温标：定量描述温度的方法 (1)摄氏温标：一种常用的表示温度的方法，规定标准大气压下冰的熔点为0 ℃，水的沸点为100 ℃．在0 ℃刻度与100 ℃刻度之间均匀分成100等份，每份算作1 ℃． (2)热力学温标：现代科学中常用的表示温度的方法，热力学温标也叫“绝对温标”． 二、气体压强的微观意义 1．产生原因 气体的压强是由气体中大量做无规则运动的分子对器壁频繁持续地碰撞产生的．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． 2．从微观角度来看，气体压强的决定因素 (1)一个是气体分子的平均动能． (2)一个是分子的密集程度． 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)热力学温标的零度为－273.15 ℃，叫绝对零度． (√) (2)在绝对零度附近分子已停止热运动． (×) (3)气体的压强是由气体分子的重力而产生的． (×) (4)密闭容器内气体的压强是由于气体分子频繁碰撞容器壁产生的． (√) (5)一定质量的气体压强跟体积成反比． (×) (6)一定质量的气体压强跟体积成正比． (×) 2．描述气体状态的参量是指(　　) A．质量、温度、密度 B．温度、体积、压强 C．质量、压强、温度 D．密度、压强、温度 B　[气体状态的参量是指温度、压强和体积，B对．] 3．一端封闭的玻璃管倒插入水银槽中，管竖直放置时，管内水银面比管外高h cm，上端空气柱长为L cm，如图所示，已知大气压强为H cmHg，此时封闭气体的压强是________cmHg． [解析]　取等压面法，选管外水银面为等压面，则由p气＋ph＝p0得p气＝p0－ph，即p气＝(H－h) cmHg． [答案]　H－h 气体压强的微观意义 试用气体分子热运动的观点解释：在炎热的夏天，打足了气的汽车轮胎在日光的曝晒下容易胀破． 提示：在日光曝晒下，胎内气体温度显著升高，气体分子热运动加剧，分子的平均动能增大，使气体压强进一步加大，这样气体的压强一旦超过轮胎的承受能力，轮胎便胀破． 1．产生原因 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．气体的压强等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力． 2．决定气体压强大小的因素 (1)微观因素 ①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)大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多，气体压强就越大． ②气体分子的平均动能：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；从另一方面讲，分子的平均速率大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就多，累计冲力就大，气体压强就越大． (2)宏观因素 ①与温度有关：温度越高，气体的压强越大． ②与体积有关：体积越小，气体的压强越大． (3)气体压强与大气压强不同 大气压强由重力而产生，随高度增大而减小． 气体压强是由大量分子频繁撞击器壁产生的，大小不随高度而变化． 【例1】　如图所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中恰好装满水，乙中充满空气，则下列说法中正确的是(容器容积恒定)(　　) 甲　　　　乙 A．两容器中器壁的压强都是由于分子撞击器壁而产生的 B．两容器中器壁的压强都是由所装物质的重力而产生的 C．甲容器中pA>pB，乙容器中pC＝pD D．当温度升高时，pA、pB变大，pC、pD也要变大 C　[甲容器压强产生的原因是由于液体受到重力作用，而乙容器压强产生的原因是气体分子撞击器壁产生，液体的压强p＝ρgh，hA>hB，可知pA>pB，而密闭容器中气体压强各处均相等，与位置无关，pC＝pD，当温度升高时，pA、pB不变，而pC、pD增大，故C正确．] 气体压强的分析技巧 (1)明确气体压强产生的原因——大量做无规则运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞．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． (2)明确气体压强的决定因素——气体分子的密集程度与平均动能． [跟进训练] 1．教室内的气温会受到室外气温的影响，如果教室内上午10时的温度为15 ℃，下午2时的温度为25 ℃，假设大气压强无变化，则下午2时与上午10时相比较，房间内的(　　) A．空气分子密集程度增大 B．空气分