魯科版高中物理選擇性必修第三冊全冊教學課件

魯科版高中物理選擇性必修第三冊全冊教學課件1.1分子動理論的基本觀點選擇性必修第三冊魯科版第1章分子動理論與氣體實驗定律走進微觀的世界郵票中的列文虎克和他的顯微鏡17世紀，荷蘭生物學家列文虎克（A．Leeuwenhoek，1632-1723）用自制顯微鏡對準一滴雨水的時候，驚奇地發(fā)現(xiàn)有無數(shù)的微小生物游弋其中。他把這個發(fā)現(xiàn)報告給英國皇家學會，引起了轟動。我們用肉眼可看到遠在數(shù)百萬光年以外的巨大星系，卻不一定能看清“近在眼前”的細小物體。走進微觀的世界用掃描隧道顯微鏡移動原子構(gòu)成“原子”二字隨著科學技術的進步，人們的視野已深入物質(zhì)的內(nèi)部?？茖W家甚至可利用掃描隧道顯微鏡來操縱單個原子，將其排列成各種文字。按照這個尺寸，可在一根大頭針的針尖上寫下一部《紅樓夢》的全部內(nèi)容。微觀的世界又有怎樣的規(guī)律呢？1.物體是由大量分子組成的化學中：保持物質(zhì)化學性質(zhì)的最小微粒叫分子．熱學中：構(gòu)成物質(zhì)的最小單元多種多樣，如：原子、離子和分子等，統(tǒng)稱為分子。物體是由大量分子組成的。廣義的分子分子的概念分子的大?。?、組成物體的分子很小光學顯微鏡也無法觀察掃描隧道顯微鏡石墨表面原子排布圖硅表面硅原子的排列CSI分子直徑的數(shù)量級是10-10m例如：水分子4×10-10m

氫分子2.3×10-10m2、分子大小可能不一樣，但直徑數(shù)量級是一樣的，都是10-10m。（個別大分子除外）如果把分子放大到小指甲那么大，按這個比例放大手，手就可以握住整個地球。阿伏加德羅常數(shù)NA

分子很小，組成物質(zhì)的分子數(shù)目非常大；1mol的任何物質(zhì)含有的粒子數(shù)相同，這個數(shù)叫阿伏加德羅常數(shù)（NA＝6.02×1023mol-1）已知:1mol水的質(zhì)量是0.018kg，求:水分子質(zhì)量通常分子質(zhì)量的數(shù)量級在10－27Kg----10－25Kg之間1cm3水中含有個水分子？如:氧分子約5.3×10－26kg；氫分子約3.35×10－27kg粗略估算分子質(zhì)量例、若已知鐵的原子量是56，鐵的密度是7.8×103kg/m3，1）求質(zhì)量是1g的鐵塊中鐵原子的數(shù)目(取1位有效數(shù)字）2）計算出鐵原子的直徑是多少米？解:當物質(zhì)的質(zhì)量以克為單位時，摩爾質(zhì)量在數(shù)值上等于該物質(zhì)的相對原子質(zhì)量或相對分子質(zhì)量。2.分子永不停息地做無規(guī)則運動觀察微粒在液體中的運動（1）在兩個相同的玻璃杯中分別裝入質(zhì)量相等的冷水和熱水，然后，在兩杯水中同時滴入等量的藍黑墨水。一段時間后，兩個杯子中的藍黑墨水呈現(xiàn)出如圖1-1所示的擴散現(xiàn)象。請你做一做，并請解釋這種現(xiàn)象。觀察微粒在液體中的運動（2）把碳素墨水用純凈水稀釋成懸濁液，并取一小滴放在載玻片上，蓋上蓋玻片，放在顯微鏡下觀察懸浮在液體中的微粒的運動（圖1-2）。擴散現(xiàn)象表明：

一切物體的分子都永不停息地做無規(guī)則運動。

由于分子的運動跟溫度有關，所以這種無規(guī)則運動叫分子的熱運動。溫度越高，熱運動越劇烈。英國植物學家布朗。1827年用顯微鏡觀察植物的花粉微粒懸浮在靜止水面上的形態(tài)時，卻驚奇地發(fā)現(xiàn)這些花粉微粒在不停地作無規(guī)則運動。進一步研究后發(fā)現(xiàn)：一切懸浮在液體中的微小顆粒，都會作無休止的不規(guī)則運動。布朗運動

懸浮在液體(氣體）中的固體微粒永不停息的無規(guī)則運動叫做布朗運動．布朗運動布朗運動是怎樣產(chǎn)生的呢？懸浮在液體中的微粒不斷地受到液體分子的撞擊。如果微粒較大，則在每一個時刻撞擊的分子數(shù)目較多，各個方向撞擊的情況大致相同，這時微?；咎幱谄胶鉅顟B(tài)。如果微粒足夠小，液體分子對微粒的撞擊作用就不會完全抵消，導致微粒的運動狀態(tài)發(fā)生變化。布朗運動：反映了分子在永不停息地做無規(guī)則運動。即熱運動。點擊視頻3.分子間存在著相互作用力

分子既然做無規(guī)則的運動，為什么固體和液體的分子不散開？且能保持一定體積，固體還能保持一定形狀呢？是不是分子間存在著相互作用力呢？1、組成物質(zhì)的分子間存在著相互作用的引力。固體和液體能保持一定體積，就是因為分子間存在引力。2、固體和液體都很難被壓縮說明物質(zhì)內(nèi)部的分子之間還存在著斥力。研究表明：分子間存在相互作用的引力和斥力r>r0r<r0ff斥f引f分r00r分子間作用力隨分子間距離變化的示意圖（1）當r=r0=10-10m時，

f引＝

f斥，分子力f分＝0，處于平衡狀態(tài)f引f引f斥f斥r0fr00rr＜r0（2）當r＜r0時，隨r的減小，f引、f斥都增大，f斥比f引增大得快，f斥＞f引，分子力表現(xiàn)為斥力，r減小，分子力增大分子間作用力隨分子間距離變化的示意圖f斥f斥f斥f引f分f引f引r＞r0分子間作用力隨分子間距離變化的示意圖fr00r（2）當r＞r0時，隨r的減小，f引、f斥都增大，f斥比f引增大得快，f斥＜f引，分子力表現(xiàn)為斥力，r減小，分子力增大f斥f斥f引f引f斥f引f分(4)當r＞10r0時，分子間的作用力減小到可以忽略。說明：分子間的作用力是一種短程力分子間作用力隨分子間距離變化的示意圖fr00rf斥f引f分固體、液體、氣體分子間的相互作用力1、分子間作用力的臨界距離r0的數(shù)值因分子的不同而不同。但數(shù)量級一般是10－10m。2、固體、液體分子間距與r0接近，液體分子間距大些；氣體分子間距最大；所氣體分子間的作用力很小，可以忽略不計。3、固體分子密集，在作用力影響下，在平衡位置自由振動；液體分子間距稍大些，

每個分子一邊振動，一邊在其它分子間穿梭（體現(xiàn)為可以流動）；氣體分子間距最大；分子間的作用力很小，分子無規(guī)則運動，頻繁碰撞。常溫下500m/s;與其他分子碰撞達每秒50億次物體是由大量分子組成的，分子永不停息地做無規(guī)則運動，分子間存在著相互作用力。這就是分子動理論的基本觀點，是研究熱現(xiàn)象的基礎。4.物體的內(nèi)能由于分子間存在著相互作用力，可進一步證明，分子具有由它們的相對位置決定的勢能，這種勢能稱為分子勢能。分子勢能的變化可根據(jù)分子間作用力做功來確定：分子間作用力做正功分子勢能減小做負功分子勢能增大分子勢能當分子間距離小于r。時，分子間作用力表現(xiàn)為斥力，再減小分子間距離，必須克服分子間斥力做功，分子勢能隨分子間距離減小而增大。當分子間距離大于r。時，分子間作用力表現(xiàn)為引力，再增大分子間距離，必須克服分子間引力做功，分子勢能隨分子間距離增大而增大。分子間距離足夠大時，分子間作用力可忽略不計。分子勢能選定分子間距離r為無窮大時的分子勢能為零，則分子勢能Ep，隨分子間距離r變化的關系如圖紅線所示（藍色虛線為分子作用力隨分子間距離變化的圖像）。當r=r0時，分子間作用力為0，分子勢能最小。分子勢能與物體的體積有關物體體積變化分子間距離變化分子勢能變化分子不停的做無規(guī)則熱運動，因此分子具有動能。①分子熱運動速率大小不一，所以各分子動能有大有小。②宏觀熱現(xiàn)象是大量分子熱運動的整體表現(xiàn)。③大量分子動能的平均值稱平均動能。分子熱運動的平均動能體現(xiàn)為物體的溫度宏觀上溫度越高，分子熱運動的平均動能越大平均動能內(nèi)能物體的所有分子熱運動的動能和分子勢能的總和稱為物體的內(nèi)能。①所有物體都有內(nèi)能。②物體的內(nèi)能與物體的質(zhì)量、體積、溫度有關。同學們，通過這節(jié)課的學習，你有什么收獲呢？謝謝大家愛心.誠心.細心.耐心，讓家長放心.孩子安心。1.2科學測量:用油膜法估測油酸分子的大小選擇性必修第三冊魯科版第1章分子動理論與氣體實驗定律【實驗目的】（1）估測油酸分子大小的數(shù)量級。

（2）體驗通過油膜法測量油酸分子大小的思想方法?！緦嶒炂鞑摹坑退帷⒕凭?、清水、滴管（或注射器）、量筒、筆、爽身粉、玻璃片、淺水盤、坐標紙【實驗原理與設計】油酸是一種脂肪酸，把一滴油酸滴到平靜的水面上，油酸會展開成一片油膜。油膜面積最大且穩(wěn)定時，可近似認為是單層油酸分子油膜。若把油酸分子視為球體，則單分子油膜的厚度就近似等于分子的直徑。只要測量出這一滴油酸的體積V

和油膜的面積S，就可估算出油酸分子的直徑d=［圖1-10（a）］。

【實驗步驟】（2）向淺水盤內(nèi)倒入清水，在水面上輕輕而均勻地撒一層爽身粉。用滴管在其上滴一滴油酸酒精溶液，待油層不再擴散、形狀穩(wěn)定時，就近似形成了單分子油膜［圖1-10（b）］。（3）將玻璃片蓋在淺水盤上，用筆將油膜的輪廓描繪在玻璃片上。（4）將描有油膜輪廓的玻璃片放在坐標紙上，算出油膜的面積S。求面積時以坐標紙上邊長為1cm的正方形為單位，數(shù)出輪廓內(nèi)正方形的個數(shù)（不足半個的舍去，多于半個的算一個）。（5）根據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V。根據(jù)油酸的體積V

和油膜的面積S

算出油酸分子的直徑?！緮?shù)據(jù)分析】請將測量的數(shù)據(jù)記入你設計的表格中，并分析數(shù)據(jù)，形成結(jié)論?！緦嶒灲Y(jié)論】請寫出實驗結(jié)論?！居懻摗吭趯嶒炛袨槭裁匆》浅Ｐ〉囊坏斡退峋凭芤鹤鰧嶒?？為什么實驗時要使油膜盡可能地散開？假如油酸分子不是緊密排列的，對實驗結(jié)果會產(chǎn)生怎樣的影響？【誤差分析】實驗誤差通常來自三個方面:1.形成單分子油膜:只有形成單分子油膜,才能用油膜的厚度代表分子的直徑,即d=。要求使用的酒精的濃度、痱子粉的用量適宜?！菊`差分析】實驗誤差通常來自三個方面:2.油酸的體積V:用累積法測油滴的體積。先測出1mL的油酸酒精溶液的滴數(shù),從而計算出一滴油酸酒精溶液的體積,再由油酸酒精溶液的濃度算出純油酸的體積?！菊`差分析】3.油膜的面積S:用坐標紙測出形狀不規(guī)則油膜的面積。數(shù)出不規(guī)則圖形的輪廓包圍的方格數(shù),計算方格數(shù)時,不足半格的舍去,多于半格的算一個,方格邊長的單位越小,這種方法求出的面積越精確?！纠?】(多選)某同學在用油膜法估測分子直徑的實驗中,計算結(jié)果明顯偏大,可能是由于 (

)A.油酸未完全散開B.油酸中含有大量酒精C.求每滴體積時,1mL溶液的滴數(shù)多數(shù)了幾滴D.求每滴體積時,1mL溶液的滴數(shù)少數(shù)了幾滴E.計算油膜面積時,舍去了所有不足一格的方格【解析】選A、D、E。油酸未完全散開,形成的油膜不是單分子層,計算的油膜厚度就不是分子直徑,比分子直徑大得多,A正確;滴入水中后酒精都溶入水中,B錯誤;計算體積時多數(shù)了幾滴,會使計算的油滴體積偏小,當然計算的分子直徑也偏小,C錯誤,D正確;數(shù)方格時舍去了所有不足一格的方格,計算出的油膜面積偏小,導致計算結(jié)果偏大,E正確?！纠?】在做用油膜法估測分子大小的實驗中,油酸酒精溶液的濃度約為每104mL溶液中有純油酸6mL。用注射器測得1mL上述溶液為75滴,把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里,待水面穩(wěn)定后,將玻璃板放在淺盤上,用彩筆在玻璃板上描出油酸的輪廓,再把玻璃板放在坐標紙上,其形狀和尺寸如圖所示,坐標紙中正方形方格的邊長為1cm。試求:(1)油酸膜的面積是多少?(2)每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積。(3)按以上實驗數(shù)據(jù)估測出油酸分子的直徑?！窘忸}探究】(1)計算方格數(shù)時,不足半格的_____,多于半格的算_____。(2)油酸分子直徑d=。舍去一個【解析】(1)根據(jù)題圖中的輪廓可知,油膜面積S=106×1cm2=106cm2。(2)由1mL溶液為75滴可知1滴溶液的體積為mL,又已知每104mL溶液中有純油酸6mL。則1滴溶液中含純油酸的體積為V=×mL=8×10-6mL=8×10-6cm3。(3)油酸分子的直徑d=cm≈7.5×10-8cm=7.5×10-10m。答案:(1)106cm2

(2)8×10-6cm3(3)7.5×10-10m【規(guī)律方法】計算方格格數(shù)的方法(1)在計算方格的格數(shù)時,可以畫一個最大的內(nèi)接矩形。(2)先求出矩形內(nèi)的格數(shù)。(3)再數(shù)矩形外輪廓內(nèi)多于半個的格數(shù)和整格數(shù)。【例3】油酸酒精溶液的濃度為每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.6mL,現(xiàn)用滴管向量筒內(nèi)滴加50滴上述溶液,量筒中的溶液體積增加了1mL,若把一滴這樣的油酸酒精溶液滴入足夠大的盛水的淺盤中,由于酒精溶于水,油酸在水面展開,穩(wěn)定后形成的油膜形狀如圖所示。若每一小方格的邊長為25mm,試問:(1)這種估測方法是將每個油酸分子視為

模型,讓油酸盡可能地在水面上展開,則形成的油膜可視為

油膜,這層油膜的厚度可視為油酸分子的

。圖中油酸膜的面積為

m2;

每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是

m3;

根據(jù)上述數(shù)據(jù),估測出油酸分子的直徑是

m。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

(2)某同學在實驗過程中,在距水面約2cm的位置將一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜,實驗時觀察到,油膜的面積先擴張然后又收縮了一些,這是為什么呢?請寫出你分析的原因:

。

【解析】(1)將每個油酸分子視為球體,油膜視為單分子油膜,厚度可視為油酸分子直徑。油膜面積約占55小格,面積約S=55×25×25×10-6m2≈3.4×10-2m2,一滴油酸酒精溶液含有純油酸的體積為V=×10-6m3=1.2×10-11m3,油酸分子的直徑約等于油膜的厚度,d=m≈3.5×10-10m。(2)主要有兩個原因:①水面受到落下的油酸酒精溶液的沖擊,先陷下后又恢復水平;②油酸酒精溶液中的酒精揮發(fā),使液面收縮。答案:(1)球體單分子直徑3.4×10-2

1.2×10-113.5×10-10

(2)見解析1.為了減小“用油膜法估測分子的大小”的誤差,下列方法可行(

)A.用注射器向量筒里逐滴滴入配制好的溶液至1毫升,記下滴數(shù)n,則1滴溶液含純油酸的體積V=mLB.把淺盤水平放置,在淺盤里倒入一些水,使水面離盤口距離小一些C.先在淺盤水中撒些痱子粉,再用注射器把油酸酒精溶液多滴幾滴在水面上D.用牙簽把水面上的油膜盡量撥弄成矩形【解析】選B。A項在計算一滴溶液中含純油酸體積時忘記乘以溶液的濃度,故A項說法錯誤;B項的做法是正確的;多滴幾滴能夠使測量形成油膜的油酸體積更精確些,但多滴以后會使油膜面積增大,可能使油膜這個不規(guī)則形狀的一部分與淺盤的壁相接觸,這樣油膜就不是單分子油膜了,故C項錯;D項中的做法沒有必要,并且牙簽上沾有油酸,會使油酸體積測量誤差增大?！狙a償訓練】

(多選)“用油膜法估測分子的大小”實驗的科學依據(jù)是(

)A.將油酸形成的膜看成單分子油膜B.不考慮各油酸分子間的間隙C.考慮了各油酸分子間的間隙D.將油酸分子看成球形【解析】選A、B、D。實驗中油酸的直徑是用油酸的體積除以油膜的面積來計算,所以實驗的科學依據(jù)是將油膜看成單分子油膜,不考慮油酸分子間的間隙,并把油酸分子看成球形,所以A、B、D正確,C錯誤。2.(1)如圖所示的四個圖反映“用油膜法估測分子的大小”實驗中的四個步驟,將它們按操作先后順序排列應是

(用符號表示)。

(2)用“油膜法”來粗略估測分子的大小,是通過一些科學的近似處理,這些處理有:

。

【解析】(1)用“油膜法估測分子的大小”實驗步驟為:配制油酸酒精溶液→測定一滴油酸酒精溶液的體積→準備淺水盤→形成油膜→描繪油膜邊緣→測量油膜面積→計算分子直徑。很顯然操作先后順序排列應是dacb。(2)在“用油膜法估測分子的大小”實驗中,我們的實驗依據(jù)是:①油膜是呈單分子分布的;②把油酸分子看成球形;③分子之間沒有空隙。答案:(1)dacb

(2)把在水面上盡可能擴散開的油膜視為單分子油膜,把形成油膜的分子看作緊密排列的球形分子3.在“油膜法估測油酸分子的大小”實驗中,有下列實驗步驟:①往邊長約為40cm的淺盤里倒入約2cm深的水,待水面穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上。②用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待薄膜形狀穩(wěn)定。③將畫有油膜形狀的玻璃板平放在坐標紙上,計算出油膜的面積,根據(jù)油酸的體積和面積計算出油酸分子直徑的大小。④用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,記下量筒內(nèi)每增加一定體積時的滴數(shù),由此計算出一滴油酸酒精溶液的體積。⑤將玻璃板放在淺盤上,然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上。完成下列填空:(1)上述步驟中,正確的順序是

。(填寫步驟前面的數(shù)字)

(2)將1cm3的油酸溶于酒精,制成300cm3的油酸酒精溶液;測得1cm3的油酸酒精溶液有50滴?，F(xiàn)取一滴該油酸酒精溶液滴在水面上,測得所形成的油膜的面積是0.13m2。由此估算出油酸分子的直徑為

m。(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)

【解析】(1)根據(jù)“油膜法估測油酸分子的大小”實驗原理可知正確的步驟順序為④①②⑤③;(2)d=m≈5×10-10m。答案:(1)④①②⑤③

(2)5×10-104.用油膜法估測分子的大小。實驗器材有:濃度為0.05%(體積分數(shù))的油酸酒精溶液、最小刻度為0.1mL的量筒、盛有適量清水的淺盤、痱子粉、膠頭滴管、玻璃板、彩筆、坐標紙(最小正方形邊長為1cm)。則(1)下面給出的實驗步驟中,正確排序應為

(填序號),為估算油酸分子的直徑,請?zhí)畛渥詈笠豁棇嶒灢襟ED。

A.待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后,將玻璃板放在淺盤上,用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上B.用滴管將濃度為0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,記下滴入1mL油酸酒精溶液的滴數(shù)NC.將痱子粉均勻地撒在淺盤內(nèi)水面上,用滴管吸取濃度為0.05%的油酸酒精溶液,從低處向水面中央滴入一滴D.

(2)利用以上測量數(shù)據(jù),寫出單個油酸分子直徑的表達式為

。

【解析】(1)根據(jù)實驗原理可得,給出的實驗步驟的正確排序為BCA,步驟D應為將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上,以坐標紙上邊長為1cm的正方形為單位,計算輪廓內(nèi)正方形的個數(shù),算出油酸薄膜的面積S。(2)每滴油酸酒精溶液的體積為1滴油酸酒精溶液所含純油酸的體積為V=×0.05%所以單個油酸分子的直徑為d=。答案:(1)BCA將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上,以坐標紙上邊長為1cm的正方形為單位,計算輪廓內(nèi)正方形的個數(shù),算出油酸薄膜的面積S(2)d=

5.在做“用油膜法估測分子大小”的實驗時,油酸酒精溶液的濃度為每1000mL溶液中有純油酸0.1mL,用注射器測得1mL上述溶液有200滴,把一滴該溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的淺盤里,待水面穩(wěn)定后,測得油酸膜的近似輪廓如圖所示,圖中正方形小方格的邊長為1cm,則每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是

mL,油酸膜的面積是

cm2。根據(jù)上述數(shù)據(jù),估測出油酸分子的直徑是

m。

【解析】每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積為V=mL=5×10-7mL油膜的面積S=40×1cm2=40cm2,分子直徑d=m=1.25×10-10m。答案:5×10-7

40

1.25×10-10同學們，通過這節(jié)課的學習，你有什么收獲呢？謝謝大家愛心.誠心.細心.耐心，讓家長放心.孩子安心。1.3氣體分子速率分布的統(tǒng)計規(guī)律選擇性必修第三冊魯科版第1章分子動理論與氣體實驗定律1.偶然中的必然1.氣體分子運動的特點:氣體分子都在永不停息地做______運動,每個分子的運動狀態(tài)_________,每一時刻的運動情況完全是_______、_______的。2.現(xiàn)象:某一事件的出現(xiàn)純粹是_____的,少量的偶然事件的分布情況也是不確定的,但_______偶然事件卻會表現(xiàn)出一定的規(guī)律。無規(guī)則瞬息萬變偶然的不確定偶然大量的3.統(tǒng)計規(guī)律:大量偶然事件表現(xiàn)出來的_________。整體規(guī)律2.實驗二:用伽爾頓板模擬分子的無規(guī)則運動實驗過程與現(xiàn)象:(1)從伽爾頓板的入口投入一個小球,該小球在下落過程中先后與許多小釘發(fā)生碰撞,最后落入某一個狹槽內(nèi),重復幾次實驗,可以發(fā)現(xiàn)小球每次落入的狹槽不完全相同。這表明,在每一次實驗中,小球落入某個狹槽內(nèi)的機會是偶然的。迷你實驗室用伽爾頓板模擬分子的無規(guī)則運動實驗過程與現(xiàn)象:(1)從伽爾頓板的入口投入一個小球,該小球在下落過程中先后與許多小釘發(fā)生碰撞,最后落入某一個狹槽內(nèi),重復幾次實驗,可以發(fā)現(xiàn)小球每次落入的狹槽不完全相同。這表明,在每一次實驗中,小球落入某個狹槽內(nèi)的機會是偶然的。如果一次投入大量的小球,可以看到,落入每個狹槽內(nèi)的小球數(shù)目是不相同的,在中央處的狹槽內(nèi)小球分布的最多,離中央越遠的狹槽內(nèi)小球分布得越少,呈現(xiàn)一種“中間多,兩頭少”的分布規(guī)律(如圖)。迷你實驗室氣體分子速率分布規(guī)律拋擲硬幣

這些數(shù)據(jù)說明,某一事件的出現(xiàn)純粹是偶然的,但大量的偶然事件卻會表現(xiàn)出一定的規(guī)律。這種大量偶然事件表現(xiàn)出來的整體規(guī)律,叫作統(tǒng)計規(guī)律。實驗者拋擲次數(shù)m出現(xiàn)正面的次數(shù)n出現(xiàn)正面的頻率棣莫佛204810610.5181布豐404020480.5069皮爾遜1200060190.5016皮爾遜24000120120.5005物理聊吧2.氣體分子速率分布規(guī)律1.圖像:

2.規(guī)律:在一定_____下,不管個別分子怎樣運動,氣體的多數(shù)分子的速率都在某個數(shù)值附近,表現(xiàn)出“_______________”的分布規(guī)律。當溫度_____時,該分布規(guī)律不變,氣體分子的速率_____,分布曲線的峰值向_______的一方移動。溫度中間多、兩頭少升高增大速率大3.關于氣體分子速率分布規(guī)律,下列說法正確的是___。①氣體的溫度升高時,所有氣體分子的速率都增大。②某一時刻大量氣體分子向任意一個方向運動的分子數(shù)目近似相等。③某一溫度下大多數(shù)氣體分子的速率不會發(fā)生變化。②麥克斯韋與氣體分子速率分布規(guī)律(1)規(guī)律內(nèi)容:在一定溫度下,不管個別分子怎樣運動,氣體的多數(shù)分子的速率都在某個數(shù)值附近,表現(xiàn)出“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律。(2)溫度升高時,“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律不變,速率大的分子數(shù)量增多,分布曲線的峰值向速率大的一方移動(如圖)?？茖W書屋【思考?討論】為什么說分子的運動是雜亂無章的,但大量分子的運動會表現(xiàn)出一定的規(guī)律性?提示:氣體分子的密度很大,分子之間頻繁地碰撞,每個分子的速度大小和方向頻繁地改變,所以分子的運動雜亂無章,在某一時刻,向著各個方向運動的分子都有,而且向各個方向運動的氣體分子數(shù)目都相等,所以說大量分子的運動會表現(xiàn)出一定的規(guī)律性?！纠?】(多選)關于氣體分子的運動情況,下列說法中正確的是(

)A.某一時刻,具有任一速率的分子數(shù)目是相等的B.某一時刻,一個分子速度的大小和方向是偶然的C.某一時刻,向任意一個方向運動的分子數(shù)目相等D.某一溫度下,大多數(shù)氣體分子的速率不會發(fā)生變化【解析】選B、C。具有某一速率的分子數(shù)目并不是相等的,呈“中間多、兩頭少”的統(tǒng)計分布規(guī)律,選項A錯誤;由于分子之間頻繁地碰撞,分子隨時都會改變自己運動速度的大小和方向,因此在某一時刻一個分子速度的大小和方向完全是偶然的,選項B正確;雖然每個分子的速度瞬息萬變,但是大量分子的整體運動存在著統(tǒng)計規(guī)律。由于分子數(shù)目巨大,某一時刻向任意一個方向運動的分子數(shù)目只有很小的差別,可以認為是相等的,選項C正確;某一溫度下,每個分子的速率仍然是瞬息萬變的,只是分子運動的平均速率相同,選項D錯誤。1.如圖,橫坐標v表示分子速率,縱坐標f(v)表示各等間隔速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比。圖中曲線能正確表示某一溫度下氣體分子麥克斯韋速率分布規(guī)律的是 (

)A.曲線①

B.曲線②C.曲線③ D.曲線④【解析】選D。在氣體系統(tǒng)中,速率很小、速率很大的分子較少,中等速率的分子所占比率較大,符合正態(tài)分布。速率曲線應如曲線④。則D正確,A、B、C錯誤。2.如圖所示為對一定質(zhì)量的氣體所描繪的麥克斯韋速率分布規(guī)律的圖線,下列說法不正確的是 (

)A.圖線Ⅰ對應的溫度T1低于圖線Ⅱ?qū)臏囟萒2B.從圖線Ⅰ可看出氣體分子速率在v1附近的分子數(shù)占氣體分子總數(shù)的比例最大C.從圖線Ⅱ可看出氣體分子速率在溫度為T2時,出現(xiàn)在速率v2附近的幾率最大D.從圖線Ⅰ、Ⅱ可看出氣體在溫度T1時的平均速率大于氣體在溫度T2時的平均速率【解析】選D。從圖像看氣體在溫度T1時,速率出現(xiàn)在v1附近的分子數(shù)占大多數(shù),氣體在溫度T2時出現(xiàn)在v2附近的分子數(shù)占大多數(shù)。由于v1<v2,所以氣體在溫度T1時的平均速率小于氣體在溫度T2時的平均速率,顯然T1<T2,選項A、B正確,D錯誤。根據(jù)統(tǒng)計觀點,氣體分子在溫度T1、T2時出現(xiàn)的機率最大的速率分別是v1、v2,選項C正確。3.對一定質(zhì)量的氣體,通過一定的方法得到了分子數(shù)目f(v)與速率v的兩條關系圖線,如圖所示,下列說法正確的是 (

)A.曲線Ⅰ對應的溫度T1高于曲線Ⅱ?qū)臏囟萒2B.曲線Ⅰ對應的溫度T1可能等于曲線Ⅱ?qū)臏囟萒2C.曲線Ⅰ對應的溫度T1低于曲線Ⅱ?qū)臏囟萒2D.無法判斷兩曲線對應的溫度關系【解析】選C。一定質(zhì)量的氣體,溫度升高時,速率大的分子數(shù)目增加,曲線的峰值向速率增大的方向移動,且峰值變小,由此可見,曲線Ⅱ?qū)臏囟萒2一定高于曲線Ⅰ對應的溫度T1,則C項正確,A、B、D錯誤。4.(多選)氧氣分子在0℃和100℃溫度下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變化分別如圖中兩條曲線所示。下列說法正確的是 (

)A.圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目B.圖中兩條曲線下面積相等C.圖中虛線對應于氧氣分子平均動能較小的情形D.與0℃時相比,100℃時氧氣分子速率出現(xiàn)在0～400m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較大【解析】選B、C。溫度是分子平均動能的標志,溫度升高,分子的平均動能增加。不同溫度下相同速率的分子所占比例不同,溫度越高,速率大的分子所占比例越高,曲線的“峰”向右移動,故虛線為0℃、實線是100℃對應的曲線,C正確。圖中曲線并沒有給出任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目,A錯誤。曲線下的面積都等于1,B正確。與0℃時相比,100℃時氧氣分子速率出現(xiàn)在0～400m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較小,D錯誤?！菊n堂回眸】1.(多選)在研究熱現(xiàn)象時,我們可以采用統(tǒng)計方法,這是因為 (

)A.每個分子的運動速率隨溫度的變化是有規(guī)律的B.個別分子的運動不具有規(guī)律性C.在一定溫度下,大量分子的速率分布是確定的D.在一定溫度下,大量分子的速率分布隨時間而變化【解析】選B、C。單個分子的運動速率隨溫度變化沒有規(guī)律性,但在一定溫度下,大量分子的速率分布遵循麥克斯韋速率分布規(guī)律。則B、C正確,A、D錯誤。2.如圖描繪一定質(zhì)量的氧氣分子分別在0℃和100℃兩種情況下的速率分布情況,符合統(tǒng)計規(guī)律的是 (

)【解析】選A。溫度越高,分子的平均速率越大,峰值向速率大的一方移動,A正確,B錯誤;由于分子總數(shù)目是一定的,所以圖線與橫軸包圍的面積是100%,故兩個圖線與橫軸包圍的面積應是相等的,C、D錯誤。3.(多選)關于封閉在容器內(nèi)的一定質(zhì)量的氣體,當溫度升高時,下列說法正確的是 (

)A.氣體中的每個分子的速率必定增大B.有的分子的速率可能減小C.速率大的分子數(shù)目增加D.“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律改變【解析】選B、C。根據(jù)大量氣體分子的麥克斯韋速率分布規(guī)律知,溫度升高,速率大的分子數(shù)目增多,速率小的分子數(shù)目減少,但“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律不變,選項D錯,選項C正確;對于單個分子的速率如何變化具有偶然性,無法判斷,選項A錯,選項B正確。4.大量氣體分子做無規(guī)則運動,速率有的大,有的小,當氣體溫度由某一較低溫度升高到某一較高溫度時,關于分子速率的說法正確的是(

)A.溫度升高時,每一個氣體分子的速率均增加B.在不同速率范圍內(nèi),分子數(shù)的分布是均勻的C.氣體分子的速率分布不再呈“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律D.氣體分子的速率分布仍然呈“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律【解析】選D。溫度升高時,分子速率分布規(guī)律不變,但分布曲線的峰值向速率大的一側(cè)移動。則D正確,A、B、C錯誤。5.(多選)下列屬于氣體分子運動特點的是 (

)A.氣體分子間的碰撞頻繁B.同種氣體中所有的分子運動速率基本相等C.氣體分子向各個方向運動的可能性是相同的D.氣體分子的運動速率分布具有“中間多、兩頭少”的特點【解析】選A、C、D。因為分子永不停息地做無規(guī)則運動,所以分子之間避免不了相互碰撞,A正確;同種氣體中的分子運動速率不一定相等,分子的運動速率分布具有“中間多、兩頭少”的特點,B錯誤,D正確;由統(tǒng)計規(guī)律可知氣體分子沿各個方向運動的機會是相等的,C正確。同學們，通過這節(jié)課的學習，你有什么收獲呢？謝謝大家愛心.誠心.細心.耐心，讓家長放心.孩子安心。1.4科學探究：氣體壓強與體積的關系選擇性必修第三冊魯科版第1章分子動理論與氣體實驗定律在生產(chǎn)生活中，有許多現(xiàn)象與氣體的狀態(tài)及其變化有關。氦氣球升空時，隨著高度的增加，球內(nèi)氦氣的壓強、溫度和體積都在變化。1.氣體的狀態(tài)參量對處于平衡狀態(tài)下一定質(zhì)量的氣體，其宏觀狀態(tài)通?？捎皿w積V、溫度T和壓強p這三個物理量來描述，這些描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量稱為系統(tǒng)的狀態(tài)參量。一、氣體的狀態(tài)參量（1）氣體的體積氣體的體積是指氣體分子能夠到達的空間，氣體具有很強的流動性，它總能充滿整個容器，因此，氣體的體積通常就等于容器的容積。V1V2一、氣體的狀態(tài)參量（2）氣體的溫度溫度是描述物體冷熱程度的物理量，也是物體內(nèi)分子平均動能的標志。（1）氣體溫度的高低，取決于氣體分子無規(guī)則運動的劇烈程度。氣體分子無規(guī)則運動加劇，分子平均動能增大，氣體溫度升高；氣體分子無規(guī)則運動減弱，分子平均動能減小，氣體溫度降低。一、氣體的狀態(tài)參量（2）溫度的標定方法。攝氏溫標標準大氣壓下冰水混合物的溫度標定為00C，水的沸騰溫度標定為1000C，把0-1000C之間劃分為100等份，每一等份表示10C并以此比例往00C以下和1000C以上擴展。用攝氏溫標表示的溫度稱為攝氏溫度，用符號t表示，單位是攝氏度，符號為0C。一、氣體的狀態(tài)參量（2）溫度的標定方法。溫度的國際單位是熱力學溫度的單位開爾文，符號為K。溫度的國際單位T=t+273.15K熱力學溫度與攝氏溫度的關系一、氣體的狀態(tài)參量氣體內(nèi)部各個方向都存在壓強，這種壓強稱為氣體壓強，簡稱氣壓。氣體壓強是怎樣產(chǎn)生的呢？模擬氣壓的產(chǎn)生如圖所示，在玻璃筒內(nèi)裝入一些塑料小球代表氣體分子，在小球上面放一輕質(zhì)活塞，用電動機帶動振動器使小球運動。當電動機啟動后，活塞受小球的撞擊，懸浮在一定的高度。改變電動機的轉(zhuǎn)速，觀察活塞高度的變化。保持電動機的轉(zhuǎn)速不變，增加塑料小球的數(shù)目再觀察活塞高度的變化。迷你實驗室氣體內(nèi)部各個方向都存在壓強，這種壓強稱為氣體壓強，簡稱氣壓?，F(xiàn)象①活塞懸浮一定的高度②電機轉(zhuǎn)速變大，小球速率增加、活塞高度越高③小球數(shù)量越多，小球撞擊越頻繁、活塞高度越高迷你實驗室塑料小球不斷地撞擊活塞，雖然每個塑料小球?qū)钊矒舻淖饔昧κ嵌虝旱?、不連續(xù)的，但頻繁撞擊就能在整體上表現(xiàn)為對活塞施加一個穩(wěn)定的作用力而使活塞持續(xù)懸浮。容器中的氣體分子在做無規(guī)則運動時，容器壁受到分子的頻繁撞擊。每個分子撞擊容器壁產(chǎn)生的力是短暫的、不連續(xù)的，但大量分子的頻繁撞擊，就會使容器壁受到一個穩(wěn)定的壓力，從而產(chǎn)生壓強。氣體分子的運動是無規(guī)則的，氣體分子向各個方向運動的概率相同，對容器壁各處的撞擊效果也相同，因此。氣體對容器壁的壓強處處相等實驗中我們觀察到，電動機轉(zhuǎn)速增大，會使塑料小球撞擊活塞的速率增大，致使活塞因受到的向上的作用力變大而上升；在電動機轉(zhuǎn)速不變、小球撞擊活塞的速率不變的情況下，增加塑料小球的數(shù)目，會使活塞受到的撞擊更加頻繁，也會使活塞因受到的向上的作用力變大而上升。當氣體溫度升高時，高速率的氣體分子數(shù)增多，整體上分子運動更加劇烈，分子對容器壁的撞擊力加大且撞擊更加頻繁，使得氣體的壓強增大[圖(a)]若單位體積內(nèi)的分子數(shù)增加，氣體分子撞擊容器壁也會更加頻繁，使得氣體的壓強增大[圖(b)]1、當氣體溫度升高時，高速率的氣體分子數(shù)增多，整體上分子運動更加劇烈，分子使容器壁受到的撞擊更頻繁，會導致氣體的壓強增大。2、如果單位體積內(nèi)的分子數(shù)目增加，氣體撞擊器壁也會更頻繁，也會使氣體的壓強增大。（1）氣體的溫度（2）單位體積的分子數(shù)由此可見

氣體的壓強與氣體溫度和單位體積內(nèi)的分子數(shù)有關，溫度越高，單位體積內(nèi)的分子數(shù)越多，氣體的壓強越大。影響氣體壓強的因素1．大量氣體分子運動的特點是(

)A．分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外，可在空間里自由移動B．分子的頻繁碰撞致使它做雜亂無章的熱運動C．分子沿各方向運動的機會相等D．分子的速率分布毫無規(guī)律氣體分子速率按正態(tài)分布，即“中間多，兩頭少”分子間頻繁的碰撞使分子的運動雜亂無章，且向各方向運動的機會均等氣體分子間距離較大，分子力弱到可以忽略ABC2.對于一定質(zhì)量的理想氣體，下列四個敘述中正確的是(

)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，壓強必變大影響氣體壓強的兩個因素單位體積的分子數(shù)氣體的溫度B2.一定質(zhì)量的氣體，下列敘述中正確的是(

)A．如果體積減小，氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰撞次數(shù)一定增大B．如果壓強增大，氣體分子對單位面積器壁的壓力一定增大C．如果溫度升高，氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰撞次數(shù)一定增大D．如果分子密度增大，氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰撞次數(shù)一定增大影響氣體壓強的因素但溫度變化未知但體積變化未知但氣體溫度變化未知氣體溫度單位體積的分子數(shù)（即體積）B氣體的壓強氣體的壓強可通過系統(tǒng)與外界相互作用的關系確定。圖中所示氣缸外大氣壓強為p0,

活塞質(zhì)量為m、面積為S，氣缸壁光滑。氣缸內(nèi)的壓強？由活塞受力平衡可知分析討論如果將氣缸倒置，氣缸內(nèi)壓強？氣體的壓強氣體的壓強可通過系統(tǒng)與外界相互作用的關系確定。如圖所示靜止的玻璃管內(nèi)，長度為h、密度為ρ的液體封閉著一定質(zhì)量的氣體，求封閉氣體的壓強p。選取液柱底部橫截面為S的薄液片分析，由受力平衡可得討論如果玻璃管內(nèi)的液體為水銀，且氣壓單位用cmHg，水銀柱長度用cm，則玻璃管內(nèi)的壓強可表示為：分析溫度變化體積變化壓強變化

氣體的狀態(tài)發(fā)生變化，通常是壓強、溫度和體積這三個物理量同時發(fā)生變化。一定質(zhì)量的氣體壓強體積分子總個數(shù)不變溫度不變時？2.探究氣體壓強與體積的關系分析數(shù)據(jù)

溫度不變時，一定質(zhì)量的氣體壓強隨氣體體積的增大而減?。浑S氣體體積的減小而增大。會成反比關系嗎？

結(jié)論一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的條件下，壓強與體積成反比。器材壓強傳感器、注射器、數(shù)據(jù)采集器、計算機過程緩慢推動注射器活塞，使氣體體積發(fā)生變化。結(jié)果通過壓強傳感器直接讀出壓強的數(shù)據(jù)，輸入對應體積，計算機自動描繪出壓強與體積的關系圖象。溫度不變時，一定質(zhì)量氣體壓強與體積成反比關系。DIS實驗室同學們，通過這節(jié)課的學習，你有什么收獲呢？謝謝大家愛心.誠心.細心.耐心，讓家長放心.孩子安心。1.5

氣體實驗定律

選擇性必修第三冊魯科版第1章分子動理論與氣體實驗定律1.玻意耳定律一、玻意耳定律1.內(nèi)容:一定質(zhì)量的氣體,在_____保持不變的條件下,壓強與體積成_____。2.公式:,也可寫作p1V1=p2V2或pV=恒量。3.條件:氣體的質(zhì)量一定,溫度保持不變。反比溫度4.氣體等溫變化的圖像(即等溫線)(1)圖像

(2)特點:一定質(zhì)量的氣體在溫度不變時,由于壓強與體積成反比,在p-V圖像上等溫線應為雙曲線,在p-圖像上等溫線應為過原點的傾斜直線。5.微觀角度:一定質(zhì)量的氣體分子總數(shù)不變,溫度保持不變時,分子平均動能_________。當氣體體積_____時,單位體積內(nèi)的分子數(shù)_____,氣體的壓強也就_____;當氣體體積_____時,單位體積內(nèi)的分子數(shù)_____,氣體的壓強也就____。6.下列說法正確的是_____。①玻意耳定律的成立條件是一定質(zhì)量的氣體,溫度保持不變。②氣體的三個狀態(tài)參量是指壓強、溫度和體積。③在p-V圖像上,等溫線為雙曲線。保持不變減小增多增大增大減少減?、佗谝徊Ｒ舛傻膽?.對玻意耳定律的理解:(1)適用條件:一定質(zhì)量的某種氣體,溫度不太低,壓強不太大。(2)定律也可以表述為pV=常量或p1V1=p2V2,其中的常量與氣體所處溫度高低有關,溫度越高,常量越大。2.p-V圖像與p-圖像:(1)一定質(zhì)量的氣體的p-V圖像如圖甲所示,圖線為雙曲線的一支,且溫度t1<t2。

(2)一定質(zhì)量的氣體p-圖像如圖乙所示,圖線的延長線為過原點的傾斜直線,且溫度t1<t2。3.應用玻意耳定律的思路和方法:(1)確定研究對象,并判斷是否滿足玻意耳定律成立的條件。(2)確定始末狀態(tài)及狀態(tài)參量(p1、V1,p2、V2)。(3)根據(jù)玻意耳定律列方程p1V1=p2V2代入數(shù)值求解(注意各狀態(tài)參量要統(tǒng)一單位)。(4)注意分析題目中的隱含條件,必要時還應由力學或幾何知識列出輔助方程。(5)有時要檢驗結(jié)果是否符合實際,對不符合實際的結(jié)果要舍去?！舅伎?討論】處理實驗數(shù)據(jù)時,為什么不直接畫p-V圖像,而是畫p-圖像?提示:p-V圖像是曲線,不易直接判定氣體的壓強和體積的關系。而p-圖像是直線,很容易判定其關系。

【分析】本題研究對象是玻璃管內(nèi)的氣體。將玻璃管緩慢豎立，可認為管內(nèi)氣體的溫度始終等于外界氣溫，為等溫變化過程。玻璃管水平放置時氣體狀態(tài)為初態(tài)，豎立后的氣體狀態(tài)為末態(tài)。

【誤區(qū)警示】應用玻意耳定律的兩個誤區(qū)(1)誤認為在任何情況下氣體的壓強跟體積成反比。產(chǎn)生誤區(qū)的原因是忽略了玻意耳定律成立的條件,即一定質(zhì)量的氣體在溫度不變時,壓強跟體積成反比。(2)誤認為氣體的質(zhì)量變化時,一定不能用玻意耳定律進行分析。當質(zhì)量連續(xù)變化時,可以把前后狀態(tài)的所有氣體全部考慮在內(nèi),也可以應用玻意耳定律。1.(多選)如圖所示為一定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的兩條等溫線,則下列說法中正確的是(

)A.從等溫線可以看出,一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時,其壓強與體積成反比B.一定質(zhì)量的氣體,在不同溫度下的等溫線是不同的C.由圖可知T1>T2D.由圖可知T1<T2【解析】選A、B、D。一定質(zhì)量的氣體的等溫線為雙曲線的一支,由等溫線的物理意義可知,壓強與體積成反比,且在不同溫度下等溫線是不同的,所以A、B正確;對于一定質(zhì)量的氣體,溫度越高,等溫線離坐標原點的位置就越遠,故C錯誤,D正確。2.如圖所示,鋼筒質(zhì)量為40kg,活塞質(zhì)量為20kg,橫截面積為100cm2,鋼筒放在水平地面上時,氣柱長度為10cm,大氣壓強為1×105Pa,溫度為7℃。求:(1)當豎直向上提活塞桿,將鋼筒緩慢提起來時,氣柱多長?(2)當對桿施加豎直向上750N的拉力時氣柱多長?(g取10m/s2)【解析】(1)設剛提起鋼筒時氣柱長為l1、壓強為p1,鋼筒放在地面上時氣體壓強為p、長度為l。選活塞為研究對象,鋼筒放在地面上未提活塞時,根據(jù)平衡條件有:pS=p0S+mg,所以p=p0+=1.2×105Pa,提起后對鋼筒受力分析得:p0S=p1S+Mg,p1=p0-=6×104Pa。選鋼筒內(nèi)封閉氣體為研究對象,根據(jù)玻意耳定律,有:plS=p1l1S,l1=cm=20cm。(2)由于拉力F>(M+m)g,鋼筒將豎直向上做加速運動,根據(jù)牛頓第二定律,有F-(M+m)g=(M+m)a,a=m/s2=2.5m/s2。設這時筒內(nèi)氣體壓強為p2、氣柱長為l2。選鋼筒為研究對象,根據(jù)牛頓第二定律,有:p0S-p2S-Mg=Ma,則p2==5×104Pa。再選鋼筒內(nèi)封閉氣體為研究對象,根據(jù)玻意耳定律,有:plS=p2l2S,l2=cm=24cm。答案:(1)20cm

(2)24cm3.如圖,容積為V的氣缸由導熱材料制成,面積為S的活塞將氣缸分成容積相等的上下兩部分,氣缸上部通過細管與裝有某種液體的容器相連,細管上有一閥門K。開始時,K關閉,氣缸內(nèi)上下兩部分氣體的壓強均為p0?，F(xiàn)將K打開,容器內(nèi)的液體緩慢地流入氣缸,當流入的液體體積為時,將K關閉,活塞平衡時其下方氣體的體積減小了。不計活塞的質(zhì)量和體積,外界溫度保持不變,重力加速度大小為g。求流入氣缸內(nèi)液體的質(zhì)量?！窘馕觥吭O活塞再次平衡后,活塞上方氣體的體積為V1,壓強為p1;下方氣體的體積為V2,壓強為p2。在活塞下移的過程中,活塞上、下方氣體的溫度均保持不變,由玻意耳定律得p0=p1V1

①p0=p2V2

②由已知條件得V1=+-=V

③V2=-=

④設活塞上方液體的質(zhì)量為m,由力的平衡條件得p2S=p1S+mg

⑤聯(lián)立以上各式得m=

⑥答案:

2.查理定律二、查理定律1.內(nèi)容:一定質(zhì)量的氣體,在體積保持不變的條件下,_____與_____________成正比。2.公式及圖像:_____或。

3.條件:氣體的_____一定,_____保持不變。壓強熱力學溫度質(zhì)量體積p∝T4.熱力學溫度T:(1)單位是_______,簡稱為開,符號為K。(2)與攝氏溫度t的關系:T=_________。5.微觀角度:一定質(zhì)量的氣體,在體積保持不變時,單位體積內(nèi)的_______保持不變。當溫度升高時,分子平均動能_____;當溫度降低時,分子平均動能_____。開爾文t+273.15分子數(shù)增大減小6.下列說法正確的是___。①在體積不變的條件下,壓強與熱力學溫度成正比。②熱力學溫度T=t+273.15,且ΔT=Δt。③一定質(zhì)量的氣體,壓強與攝氏溫度成正比。②7.查理定律的推論:表示一定質(zhì)量的某種氣體從初狀態(tài)(p、T)開始發(fā)生等容變化,其壓強的變化量Δp與溫度的變化量ΔT成正比。8.等容過程的p-T和p-t的圖像:(1)p-T圖像:一定質(zhì)量的某種氣體,在等容過程中,氣體的壓強p和熱力學溫度T的關系圖線的延長線是過原點的傾斜直線,如圖所示,且V1<V2,即體積越大,斜率越小。

(2)p-t圖像:一定質(zhì)量的某種氣體,在等容過程中,壓強p與攝氏溫度t是一次函數(shù)關系,不是簡單的正比例關系,如圖所示,等容線是一條延長線通過橫軸-273.15℃的點的傾斜直線,且斜率越大,體積越小。圖像縱軸的截距p0是氣體在0℃時的壓強?！舅伎?討論】如圖為一定質(zhì)量的氣體在體積不變的條件下,壓強隨攝氏溫度(圖甲)及熱力學溫度(圖乙)的變化關系。

(1)如圖甲,壓強與攝氏溫度成正比嗎?圖像與縱軸的截距表示什么?提示:p與t是線性關系,不成正比,與縱軸的截距表示0℃時氣體的壓強。(2)在壓強不太大,溫度不太低時,圖像的延長線與橫軸的交點表示什么?壓強與熱力學溫度有怎樣的關系?提示:表示絕對零度,p與T成正比。(2017·全國卷Ⅰ)如圖,容積均為V的氣缸A、B下端有細管(容積可忽略)連通，閥門K2位于細管的中部①,A、B的頂部各有一閥門K1、K3,B中有一可自由滑動的活塞(質(zhì)量、體積均可忽略)。初始時，三個閥門均打開②,活塞在B的底部;關閉K2、K3③,通過K1給氣缸充氣,使A中氣體的壓強達到大氣壓p0的3倍后關閉K1。已知室溫為27℃,氣缸導熱。(1)打開K2,求穩(wěn)定時活塞上方氣體的體積和壓強。(2)接著打開K3,求穩(wěn)定時活塞的位置。(3)再緩慢加熱氣缸內(nèi)氣體使其溫度升高20℃,求此時活塞下方氣體的壓強?！窘馕觥?1)設打開K2后,穩(wěn)定時活塞上方氣體的壓強為p1,體積為V1。依題意,被活塞分開的兩部分氣體都經(jīng)歷等溫過程。由玻意耳定律得:p1V1=p0V;(3p0)V=p1(2V-V1);聯(lián)立解得:V1=,p1=2p0(2)打開K3后,由上式知活塞必上升。設在活塞下方氣體與A中氣體的體積之和為V2(V2≤2V),活塞下方氣體壓強為p2。由玻意耳定律得:(3p0)V=p2V2,可得:p2=p0;由上式可知,打開K3后活塞上升到B的頂部為止,此時p2=p0。(3)設加熱后活塞下方氣體壓強為p3,氣體溫度從T1=300K上升到T2=320K的等容過程中,由查理定律得:;將有關數(shù)據(jù)代入解得:p3=1.6p0。答案(1)

2p0

(2)頂部(3)1.6p0對查理定律理解的兩個誤區(qū)(1)誤認為一定質(zhì)量的氣體在體積不變時,壓強與攝氏溫度成正比。產(chǎn)生誤區(qū)的原因是沒有正確理解查理定律,一定質(zhì)量的氣體,體積不變時,p∝T,而不是“p∝t”。(2)誤認為氣體實驗定律在任何溫度下都適用。這是由于沒有正確理解氣體實驗定律的適用條件,只有在溫度不太低、壓強不太高的情況下,氣體實驗定律才成立。1.(多選)如圖所示為一定質(zhì)量氣體的等容線,下面說法中正確的是(

)A.直線AB的斜率是B.0℃時氣體的壓強為p0C.溫度在接近0K時氣體的壓強為零D.BA延長線與橫軸交點為-273.15℃【解析】選A、B、D。在p-t圖像上,等容線的延長線與t軸的交點坐標為-273.15℃,從圖中可以看出,0℃時氣體壓強為p0,因此直線AB的斜率為,A、B、D正確;在接近0K時,氣體已液化,因此不滿足查理定律,壓強不為零,C錯誤。2.用易拉罐盛裝碳酸飲料非常衛(wèi)生和方便,但如果劇烈碰撞或嚴重受熱會導致爆炸。我們通常用的可樂易拉罐容積V=335mL。假設在室溫(17℃)下罐內(nèi)裝有0.9V的飲料,剩余空間充滿CO2氣體,氣體壓強為1atm。若易拉罐能承受的最大壓強為1.2atm,則保存溫度不能超過多少?【解析】本題為一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等容變化,取CO2氣體為研究對象。初態(tài):p1=1atm,T1=(273+17)K=290K,末態(tài):p2=1.2atm,T2待求。由查理定律得T2=K=348K,t=(348-273)℃=75℃。答案:75℃1.對于一定質(zhì)量的氣體,在體積不變時,壓強增大到原來的二倍,則氣體溫度的變化情況是 (

)A.氣體的攝氏溫度升高到原來的二倍B.氣體的熱力學溫度升高到原來的二倍C.氣體的攝氏溫度降為原來的一半D.氣體的熱力學溫度降為原來的一半【解析】選B。一定質(zhì)量的氣體體積不變時,壓強與熱力學溫度成正比,即,得T2==2T1,B正確。2.容積為2L的燒瓶,在壓強為1.0×105Pa時,用塞子塞住,此時溫度為27℃,當把它加熱到127℃時,塞子被打開了,稍過一會兒,重新把塞子塞好,停止加熱并使它逐漸降溫到27℃,求:(1)塞子打開前的最大壓強。(2)27℃時剩余氣體的壓強?！窘馕觥?1)塞子打開前,以燒瓶中氣體為研究對象,初態(tài):p1=1.0×105Pa,T1=(273+27)K=300K末態(tài):p2=?,T2=(273+127)K=400K由查理定律可得:p2=×p1=×1.0×105Pa≈1.33×105Pa。(2)塞子塞好后,以燒瓶中剩余氣體為研究對象,初態(tài):p1'=1.0×105Pa,T1'=400K末態(tài):p2'=?,T2'=(273+27)K=300K由查理定律可得:p2'=×p1'=×1.0×105Pa=0.75×105Pa答案:(1)1.33×105Pa

(2)0.75×105Pa3.蓋——呂薩克定律三、蓋—呂薩克定律1.內(nèi)容:一定質(zhì)量的氣體,在壓強保持不變的條件下,_____與___________成正比。2.公式:_____或。3.條件:氣體的質(zhì)量一定,_____保持不變。4.圖像:

體積熱力學溫度V∝T壓強5.微觀角度:一定質(zhì)量的氣體,當溫度升高時,分子平均動能_____,為了保持壓強不變,單位體積的分子數(shù)相應_____,氣體的體積必然相應_____。反之,當氣體的溫度降低時,氣體的體積必然減小。增大減少增大6.蓋—呂薩克定律的推論:一定質(zhì)量的某種氣體從初狀態(tài)(V、T)開始發(fā)生等壓變化,其體積的變化量ΔV與溫度的變化量ΔT成正比。7.V-T和V-t圖像:(1)V-T圖像:一定質(zhì)量的某種氣體,在等壓過程中,氣體的體積V和熱力學溫度T圖線的反向延長線是過原點的傾斜直線,如圖甲所示,且p1>p2,即壓強越大,斜率越小。(2)V-t圖像:一定質(zhì)量的某種氣體,在等壓過程中,體積V與攝氏溫度t是一次線性函數(shù),不是簡單的正比例關系,如圖乙所示,圖像縱軸的截距V0是氣體在0℃時的體積,等壓線是一條延長線通過橫軸上t=-273.15℃的傾斜直線,且斜率越大,壓強越小。【思考?討論】如圖甲、乙為一定質(zhì)量的不同壓強的氣體,在發(fā)生等壓變化時的V-T圖像和V-t圖像。

(1)氣體的體積V與熱力學溫度T成什么關系?提示:氣體的體積V與熱力學溫度T成正比。(2)圖像中p1和p2表示不同壓強下的兩條等壓線,從圖像來分析,等壓線的斜率大小與氣體壓強大小之間有怎樣的對應關系?提示:從圖像可以看出,無論是V-T圖像還是V-t圖像,都是等壓線的斜率越大,壓強越小,因此,p1>p2。

【分析】以氣缸內(nèi)的氣體為研究對象?；钊恢帽３植蛔?，說明氣缸內(nèi)的氣體為等容變化，遵循查理定律。氣缸加熱前氣體的狀態(tài)為初態(tài)，加熱到熱力學溫度為T

時的狀態(tài)為末態(tài)。通過活塞受力平衡可分別求出氣體初、末狀態(tài)的氣體壓強。

【討論】本題是在活塞上緩慢加沙子，以確保氣缸的活塞位置不變。如果活塞上方是靠一根固定的輕桿頂著，當溫度升高到T

時輕桿對活塞的推力為多少？1.一定質(zhì)量的理想氣體在等壓變化中體積增大了,若氣體原來的溫度為27℃,則溫度變化是(

)A.升高450K

B.升高150℃C.升高40.5℃ D.升高450℃【解析】選B。根據(jù)蓋—呂薩克定律得:,所以T2=T1=450K,所以ΔT=150K,即Δt=150℃。則B正確,A、C、D錯誤。2.如圖所示,一圓柱形容器豎直放置,通過活塞封閉著攝氏溫度為t的理想氣體。活塞的質(zhì)量為m,橫截面積為S,與容器底部相距h?，F(xiàn)通過電熱絲給氣體加熱一段時間,結(jié)果活塞緩慢上升了h,已知大氣壓強為p0,重力加速度為g,不計器壁向外散失的熱量及活塞與器壁間的摩擦,求:(1)氣體的壓強;(2)這段時間內(nèi)氣體的溫度升高了多少?【解析】(1)以活塞為研究對象,受力分析得:pS=p0S+mg解得氣體的壓強為p=p0+。(2)以被封閉氣體為研究對象,氣體經(jīng)歷等壓變化,初狀態(tài):V1=hS

T1=273+t末狀態(tài):V2=2hS

T2=273+t'由蓋—呂薩克定律得:解得:t'=273+2tΔt=t'-t=273+t。答案:(1)p0+

(2)273+t3.一定質(zhì)量的氣體保持其壓強不變,若熱力學溫度降為原來的一半,則氣體的體積變?yōu)樵瓉淼?(

)A.四倍B.二倍C.一半 D.四分之一【解析】選C。壓強不變,應用蓋—呂薩克定律得知溫度減半,體積也減半。則C正確,A、B、D錯誤。4.一定質(zhì)量的氣體,如果保持它的壓強不變,降低溫度,使它的體積為0℃時體積的倍,則此時氣體的溫度為 (

)【解析】選C。根據(jù)蓋—呂薩克定律,在壓強不變的條件下,根據(jù)題意,t=T-273,整理后得t=℃,則C正確,A、B、D錯誤。考查內(nèi)容:玻意耳定律在相關聯(lián)兩部分氣體中的應用【典例】如圖所示,內(nèi)徑均勻的U形管中裝入水銀,兩管中水銀面與管口的距離均為l=10.0cm,大氣壓強p0取75.8cmHg,將右側(cè)管口封閉,然后從左側(cè)管口處將一活塞緩慢向下推入管中,直到左右兩側(cè)水銀面高度差達h=6.0cm為止。求:(1)右側(cè)管內(nèi)氣體此時的壓強。(2)活塞在左側(cè)管內(nèi)移動的距離。(結(jié)果均保留一位小數(shù))【解析】(1)設U形管橫截面積為S,則右側(cè)氣體的體積為(l-)S。取右側(cè)氣體為研究對象,根據(jù)玻意耳定律有p0lS=p2(l-)S,解得p2==108.3cmHg。(2)設活塞在管內(nèi)移動的距離為x,則左側(cè)氣體的體積為(l+-x)S。左側(cè)氣體的壓強為p1=p2+h取左側(cè)氣體為研究對象,由玻意耳定律得p0lS=p1(l+-x)S,解得x=6.4cm。答案:(1)108.3cmHg

(2)6.4cm【課堂回顧】1.2020年3月15日,為援助一線抗疫,某集團向上海捐贈殺菌洗衣機50臺。如圖所示,自動洗衣機進水時,與洗衣缸相連的細管中會封閉一定質(zhì)量的空氣,通過壓力傳感器感知管中的空氣壓力,從而控制進水量。設溫度不變,洗衣缸內(nèi)水位升高,則細管中被封閉的空氣 (

)A.體積不變,壓強變小 B.體積變小,壓強變大C.體積不變,壓強變大 D.體積變小,壓強變小【解析】選B。細管中封閉的氣體,可以看成一定質(zhì)量的理想氣體,洗衣缸內(nèi)水位升高,細管中封閉氣體壓強增大,因溫度不變,故做等溫變化,由玻意耳定律pV=C得,氣體體積減小,則B正確,A、C、D錯誤。2.為了將空氣裝入氣瓶內(nèi),現(xiàn)將一定質(zhì)量的空氣等溫壓縮,空氣可視為理想氣體。下列