物理魯科版選修33學案課堂互動第4章第2節(jié)氣體實驗定律的微觀解釋

/03/3/課堂互動三點剖析一、理想氣體從宏觀上看，嚴格遵守3個實驗定律的氣體叫做理想氣體.從微觀角度看，理想氣體分子可看成沒有大小的質點，分子間除了碰撞外，分子間既無引力又無斥力，分子勢能為零，其內能只是所有分子熱運動動能的總和.理想氣體的內能只與氣體的溫度有關，而與氣體體積無關.【例1】下列說法正確的是()A.氫氣、氧氣、氮氣等氣體就是理想氣體B.理想氣體是可以被無限壓縮的C.理想氣體的分子勢能為零D.只有在壓強不太大、溫度不太低時，實際氣體才能當作理想氣體來處理解析：氫氣是自然界實際存在的氣體，而理想氣體并不存在，所以氫氣、氧氣等實驗氣體永遠也成不了理想氣體.但是，當壓強不太大、溫度不太低時，實際氣體能較好地符合氣體實驗定律，這時才可把它們當理想氣體看待，因此選項A不正確，選項D正確.由于理想氣體分子間無作用力，所以理想氣體可被無限壓縮且無分子勢能，故選項B、C均正確.答案：BCD二、影響氣體壓強的兩個因素壓強取決于兩個微觀因素，一是單位體積內的分子數，另一個是分子的平均動能.對于質量一定的氣體，兩個微觀因素分別對應兩個宏觀物理量：單位體積的分子數的變化由體積反映出來；分子平均動能大小的變化由氣體的溫度反映出來.一定質量氣體的狀態(tài)變化規(guī)律都可以從這兩個宏觀因素對壓強的影響得到解釋.總之，從微觀上看，氣體壓強的大小跟兩個因素有關：一是氣體分子的平均動能，另一個是單位體積內的分子數(即分子密集程度).從宏觀上看，氣體壓強與溫度和體積有關.【例2】下列說法中正確的是()A.氣體的壓強是由氣體分子的重力引起的B.氣體的壓強是由大量氣體分子對器壁的頻繁碰撞而產生的C.氣體的壓強由封閉氣體的物體的形狀所決定D.氣體的壓強與氣體熱運動的狀態(tài)有關解析：氣體分子永不停息地做無規(guī)則的熱運動，頻繁地碰撞容器的器壁，會對器壁產生壓強.不是因為氣體分子的重力引起的，A錯，B對.氣體分子是大量的.盡管每個分子的運動毫無規(guī)則，但大量氣體分子的頻繁碰撞，使氣體分子對器壁的每個位置的壓強都相同，因此與容器的形狀無關，C錯.分子運動的能量大小決定對器壁的撞擊力大小，又因為分子運動的能量與分子熱運動的狀態(tài)有關，所以氣體的壓強與氣體熱運動的狀態(tài)有關，D對.答案：BD三、氣體實驗定律的微觀解釋(1)玻意耳定律的微觀解釋從微觀角度看，一定質量的理想氣體分子總數不變.由于溫度是分子熱運動平均動能的標志，溫度保持不變時，分子平均動能也保持不變.當氣體體積減小時，單位體積內的分子數將增多，氣體的壓強也增大；當氣體體積增大時，單位體積內的分子數將減少，氣體的壓強也就減小.(2)查理定律的微觀解釋從微觀角度看，一定質量的理想氣體，在體積保持不變時，單位體積內的分子數保持不變.當溫度升高時，分子平均動能增大，氣體的壓強也增大；當溫度降低時，分子平均動能減小，氣體的壓強也減小.(3)蓋·呂薩克定律的微觀解釋從微觀角度看，當氣體的溫度升高時，分子平均動能增大，氣體的壓強隨之增大，為了保持壓強不變，單位體積的分子數相應地減少，對于一定質量的氣體，分子總數保持不變，氣體的體積必然相應增大；當氣體的溫度降低時，分子平均動能減小，氣體的壓強減小，為保持氣體壓強不變，單位體積的分子數相應增大，若分子總數保持不變，氣體的體積必然減小.【例3】對于一定質量的氣體，下列四個論述中正確的是…()A.當分子熱運動變劇烈時，壓強必變大B.當分子熱運動變劇烈時，壓強可以不變C.當分子間的平均距離變大時，壓強必變小D.當分子間的平均距離變大時，壓強必變大解析：當分子的熱運動變劇烈時，分子的平均動能變大，使氣體產生的壓強有增大的趨勢；如果同時氣體的體積也增大，這將使分子的密集程度減小，使氣體的壓強有減小的趨勢.因此，只告訴分子的熱運動變劇烈這一條件，氣體的壓強是變大、變小還是不變是不確定的.同理，當分子間的平均距離變大時，分子的密集程度減小，使氣體的壓強有減小的趨勢；若同時氣體的溫度升高，分子的平均動能增大，使氣體的壓強有增大的趨勢.顯然在只知道分子間的平均距離增大的情況下，無法確定壓強的變化結果.答案：B點評：氣體壓強的變化取決于兩個因素，若認為兩個因素之一發(fā)生變化，壓強就會發(fā)生變化，就會錯選答案.所以深刻地理解決定氣體壓強的微觀因素是解決問題的前提條件.各個擊破類題演練1下列說法正確的是()A.理想氣體嚴格遵守氣體實驗定律B.從微觀角度看，理想氣體的分子還是有一定體積的C.自然界中不存在理想氣體，因此研究理想氣體無任何價值D.理想氣體的內能與氣體所含的分子總數和氣體的溫度有關答案：AD變式提升1關于氣體分子運動的特點,下列說法正確的是()A.任一時刻,氣體分子沿各方向運動的機會是均等的B.在某一溫度下,氣體內所有分子的速率都是相等的C.在一定溫度下,某種氣體分子的速率分布是確定的D.當溫度升高時,每個氣體分子的速率都一定變大解析：分子運動的無規(guī)則性導致某個分子向什么方向運動完全是偶然的，向各個方向運動的可能性是一樣的.在同一溫度下,每個分子的速率不一定相等,但大量分子整體上的速率卻有一定規(guī)律.正確選項為A、C.答案：AC類題演練2關于密閉容器中氣體的壓強，下列說法中正確的是()A.是由氣體受到的重力所產生的B.是大量氣體分子頻繁地碰撞器壁所產生的C.壓強的大小只決定于氣體質量的大小D.容器運動的速度越大，氣體的壓強也就越大解析：氣體壓強是大量氣體分子頻繁地碰撞器壁所產生的.它與氣體分子每次碰撞的動量改變量有關.與單位時間內碰撞的次數有關，所以與氣體的平均動能和單位體積中的分子數目有關(與氣體的整體機械運動無關)，所以，只有B選項正確.答案：B變式提升2關于氣體壓強的產生,下列說法正確的是()A.某個氣體分子不斷地碰撞器壁,使器壁受到一個持續(xù)的壓力,就產生壓強B.溫度越高,每個氣體分子的動能就越大,碰撞器壁時對器壁的作用力就越大C.甲、乙容器,若它們所裝氣體的溫度相同,則氣體的壓強一定相同D.單位時間內大量分子對單位面積器壁的總沖力就等于氣體的壓強解析：氣體的壓強是大量氣體分子頻繁碰撞器壁而產生的,A錯.溫度越高,分子的平均動能越大,B錯.溫度相同時壓強不一定相同,還與體積和物質的量有關,C錯.只有D正確.答案：D類題演練3一定質量的氣體，下列敘述正確的是…()A.如果體積減小，氣體分子在單位時間內對單位面積器壁的碰撞次數一定增大B.如果壓強增大，氣體分子在單位時間內對單位面積器壁的碰撞次數一定增大C.如果溫度升高，氣體分子在單位時間內對單位面積器壁的碰撞次數一定增大D.如果分子密度增大，氣體分子在單位時間內對單位面積器壁的碰撞次數一定增大解析：氣體分子在單位時間內對單位面積器壁的碰撞次數是由單位體積內的分子數和分子的平均速率共同決定的.選項A、D都是單位體積內的分子數增大，但分子的平均速率如何變化卻不知道；選項C由溫度升高可知，分子的平均速率增大，但單位體積內的分子數如何變化未知，所以選項A、C、D都不對.氣體分子在單位時間內對單位面積器壁的碰撞次數正是氣體壓強的微觀表現，所以選項B正確.答案：B變式提升3用活塞壓縮絕熱氣缸里的空氣，越往下壓所需的壓力越大，這是因為…()A.分子間距離變小，斥力變大的緣故B.單位體積內分子數增多，相同時間內分子碰撞活塞的次數增多C.空氣體積減小,壓強增大D.空氣溫度升高,分子運動變劇烈,碰撞活塞時給活塞的撞擊力增大解析：不要把氣