第2章 第3节 气体实验定律的微观解释（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册（粤教版2019）

第三节　气体实验定律的微观解释 课程内容要求 核心素养提炼 1.知道气体压强产生的原因． 2．知道什么是理想气体，了解理想气体状态方程． 3．知道气体实验定律的微观解释． 1.物理观念：气体的压强，理想气体． 2．科学思维：能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义、解释气体实验定律． 3．科学态度与责任：认识理想气体是和质点、点电荷等具有同样意义的理想模型． [对应学生用书P28] 1．气体压强产生的原因： 从分子动理论的观点来看，气体对容器的压强是由于气体分子频繁地碰撞器壁而产生的． 2．决定气体压强大小的因素： (1)容器中气体分子的平均速率越大，单位时间内、单位面积上气体分子与器壁的碰撞对器壁的作用力就越大； (2)容器中单位体积气体分子数目越多，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就越多，平均作用力也会越大． [判断] (1)气体与液体产生压强的原因相同．(×) (2)气体的压强是由气体受到重力产生的．(×) (3)气体对容器的压强是大量分子不断撞击器壁产生的．(√) 1．玻意耳定律：一定质量的某种气体，温度保持不变时，分子的平均速率是不变的．在这种情况下，体积减小时，分子的密集程度增大，单位时间内、单位面积上碰撞器壁的分子数就越多，气体的压强就越大． 2．查理定理：一定质量的某种气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变．在这种情况下，温度升高时，分子的平均速率增大，气体的压强就增大． 3．盖­吕萨克定律：一定质量的某种气体，温度升高时，分子的平均速率增大；只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减小，才能保持压强不变． 1．定义：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体． 2．实际气体当成理想气体的条件 3．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，压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变． (2)公式：＝或＝c. (3)适用条件：一定质量的理想气体． [判断] (1)理想气体也不能严格地遵守气体实验定律．(×) (2)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．(√) (3)一定质量的理想气体，当压强不变而温度由100 ℃上升到200 ℃时，其体积增大为原来的2倍．(×) [对应学生用书P29] 探究点一　气体压强的微观解释 如图，下大雨的时候人们打着的伞为什么会感到明显的加重？ 提示　大量密集的雨滴对伞形成一个持续的压力，就像大量持续撒向托盘秤上的豆子一样，给秤一个持续的压力． 1．气体压强的产生 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．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)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． ②气体分子的平均速率：气体的温度高，气体分子的平均速率就大，每个气体分子与器壁碰撞时(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． 一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为V0，开始时内部封闭气体的压强为p0，经过太阳曝晒，此容器内压强怎样变化？并从微观角度解释压强变化的原因． 解析　空气集热器内的体积不变，温度升高，分子的平均速率增大，气体的压强增大．大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生气体的压强．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．气体压强由气体分子的密集程度和平均速率决定．气体分子越密集，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就越多，压强也就越大．分子的数密度不变时，温度越高，气体分子的平均速率越大，气体分子与器壁碰撞时冲力大，次数多，气体的压强就越大． 答案　见解析 [训练1]　把打气筒的出气口堵住，往下压活塞，越往下压越费力，主要原因是往下压活塞时(　　) A．空气分子间的引力变小 B．空气分子间的斥力变大 C．空气与活塞分子间的斥力变大 D．单位时间内空气分子对活塞碰撞次数变多 D　[气体分子间距离大于10r0，分子间的相互作用力可忽略不计，故A、B、C三项错误；越往下压活塞越费力，是因为一定质量的空气，体积减小，压强增大，分子密集程度增大，空气分子在单位时间内对活塞的碰撞次数增多，D项正确