第4節(jié)氣體熱現(xiàn)象的微觀意義課堂合作探究問題導(dǎo)學(xué)一、統(tǒng)計(jì)規(guī)律與氣體分子運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)活動(dòng)與探究11氣體分子的微觀模型是怎樣的？2氣體分子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律有幾個(gè)特點(diǎn)？3當(dāng)溫度升高時(shí)，氣體分子的速率分布規(guī)律會(huì)發(fā)生怎樣的變化？4理想氣體的熱力學(xué)溫度T與分子的平均動(dòng)能之間的關(guān)系是什么？遷移與應(yīng)用1氣體分子永不停息地做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，同一時(shí)刻都有向不同方向運(yùn)動(dòng)的分子，速率也有大有小，下表是氧氣分子分別在0 和100 時(shí)，同一時(shí)刻在不同速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比，由表得出的下列結(jié)論正確的是（）按速率大小劃分的區(qū)間（m/s）各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比（%）0 100 100以下1.40.71002008.15.420030017.011.930040021.417.440050020.418.650060015.116.76007009.212.97008004.57.98009002.04.6900以上0.93.9A氣體分子的速率大小基本上是均勻分布的，每個(gè)速率區(qū)間的分子數(shù)大致相同B大多數(shù)氣體分子的速率處于中間值，少數(shù)分子的速率較大或較小C隨著溫度的升高，氣體分子的平均速率增大D氣體分子的平均速率基本上不隨溫度的變化而變化1由于物體是由大量分子組成的，這些分子并沒有統(tǒng)一的運(yùn)動(dòng)步調(diào)，單獨(dú)看來，各個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)都是不規(guī)則的，具有偶然性，但從總體看來，大量分子的運(yùn)動(dòng)服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。2氣體分子向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的幾率相等。3大量氣體分子的速率分布呈現(xiàn)中間多（平均速率周圍分子數(shù)目多）、兩頭少（速率大或小的分子數(shù)目少）的規(guī)律。4溫度升高時(shí)，所有分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率增大，即大部分分子的速率增大了，但也有少數(shù)分子的速率減小，這也是統(tǒng)計(jì)規(guī)律的體現(xiàn)。注意：?jiǎn)蝹€(gè)或少數(shù)分子的運(yùn)動(dòng)是“個(gè)體行為”，具有不確定性；大量分子運(yùn)動(dòng)是“集體行為”，具有規(guī)律性，即遵從統(tǒng)計(jì)規(guī)律。二、氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生及其決定因素活動(dòng)與探究2中央電視臺(tái)在“科技之光”欄目中曾播放過這樣一個(gè)節(jié)目，把液氮倒入飲料瓶中，馬上蓋上蓋子并擰緊，人立即離開現(xiàn)場(chǎng)。一會(huì)兒飲料瓶就爆炸了。你能解釋一下原因嗎？遷移與應(yīng)用2一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A沿平行于縱軸的直線變化到狀態(tài)B，則它的狀態(tài)變化過程是（）A氣體的溫度不變B氣體的內(nèi)能增加C氣體分子的平均速率減少D氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)與器壁單位面積上碰撞的次數(shù)不變1影響壓強(qiáng)的微觀因素：氣體的壓強(qiáng)一方面與每次碰撞前分子的平均動(dòng)能有關(guān)，另一方面與單位時(shí)間內(nèi)單位面積受到的碰撞次數(shù)有關(guān)。2氣體壓強(qiáng)的微觀解釋：對(duì)確定的一定質(zhì)量的理想氣體而言，每次碰撞的平均作用力大小由碰撞前分子的平均動(dòng)能決定，即與平均速率有關(guān)，平均速率越大，每一次碰撞的平均作用力越大，壓強(qiáng)越大；而單位時(shí)間內(nèi)和單位面積器壁碰撞的分子數(shù)主要由氣體的分子數(shù)密度決定，分子數(shù)密度越大，單位時(shí)間內(nèi)和單位面積器壁碰撞的分子數(shù)越多，壓強(qiáng)越大。3宏觀因素（1）與溫度有關(guān)，其他物理量不變時(shí)，溫度越高，氣體的壓強(qiáng)越大；（2）與體積有關(guān)，其他物理量不變時(shí)，體積越小，氣體的壓強(qiáng)越大。4氣體壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)不同大氣壓強(qiáng)由氣體重力產(chǎn)生，隨高度增大而減小。氣體壓強(qiáng)是由大量分子撞擊器壁產(chǎn)生的，大小與高度無關(guān)。當(dāng)堂檢測(cè)1在研究熱現(xiàn)象時(shí)，我們可以采用統(tǒng)計(jì)方法，這是因?yàn)椋ǎ〢每個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率隨溫度的變化是有規(guī)律的B個(gè)別分子的運(yùn)動(dòng)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(shí)間而變化2關(guān)于氣體分子的運(yùn)動(dòng)情況，下列說法中正確的是（）A某一時(shí)刻具有任一速率的分子數(shù)目是相等的B某一時(shí)刻一個(gè)分子速度的大小和方向是偶然的C某一時(shí)刻向任意一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)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(huì)發(fā)生變化3封閉容器中氣體的壓強(qiáng)（）A是由氣體的重力產(chǎn)生的B是由氣體分子間的相互作用力（引力和斥力）產(chǎn)生的C是由大量分子頻繁碰撞器壁產(chǎn)生的D當(dāng)充滿氣體的容器自由下落時(shí)，由于失重，氣體壓強(qiáng)將減小為零4封閉在汽缸內(nèi)一定質(zhì)量的氣體，如果保持氣體體積不變，當(dāng)溫度升高時(shí)，以下說法正確的是（）A氣體的密度增大B氣體的壓強(qiáng)增大C氣體分子的平均速率減小D每秒撞擊單位面積器壁的氣體分子數(shù)不變5如圖是氧氣分子在不同溫度（0 和100 ）下的速率分布圖，由圖可得信息（）A同一溫度下，氧氣分子呈現(xiàn)出“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律B隨著溫度的升高，每一個(gè)氧氣分子的速率都增大C隨著溫度的升高，氧氣分子中速率小的分子所占的比例增加D隨著溫度的升高，氧氣分子的平均速率變小答案：課堂合作探究【問題導(dǎo)學(xué)】活動(dòng)與探究1：1答案：氣體分子間距離大（約為分子直徑的10倍），分子力間作用力小（可忽略），所以氣體沒有一定的形態(tài)和體積。所以氣體分子可看做沒有相互作用力的質(zhì)點(diǎn)。2答案：（1）氣體分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)（幾率）相等。（2）大量氣體分子的速率分布呈現(xiàn)中間多（占有分子數(shù)目多）、兩頭少（速率大或小的分子數(shù)目少）的規(guī)律。3答案：當(dāng)溫度升高時(shí)，“中間多”的這一“高峰”向速率大的一方移動(dòng)，即速率大的分子數(shù)目增多，速率小的分子數(shù)目減少，分子的平均速率增大。4答案：理想氣體的熱力學(xué)溫度T與分子的平均動(dòng)能成正比，即Ta，因此溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。遷移與應(yīng)用1：BC解析：由表格可以看出在0 和100 兩種溫度下，分子速率在200700 m/s之間的分子數(shù)的比例較大，由此可知B正確；再比較0 和100 兩種溫度下分子速率較大的區(qū)間，100 的分子數(shù)所占比例較大，而分子速率較小的區(qū)間，100 的分子數(shù)所占比例較小，故100 的氣體分子平均速率高于0 的氣體分子平均速率，故C正確?；顒?dòng)與探究2：答案：飲料瓶?jī)?nèi)液氮吸熱后變成氮?dú)猓肿舆\(yùn)動(dòng)加劇，氮?dú)夥肿用芏仍龃?，使瓶?jī)?nèi)氣體分子頻繁、持續(xù)碰撞瓶?jī)?nèi)壁產(chǎn)生的壓強(qiáng)逐漸增大，當(dāng)瓶?jī)?nèi)外的壓強(qiáng)差大于瓶子所承受限度時(shí)，飲料瓶發(fā)生爆炸。遷移與應(yīng)用2：B解析：從pV圖象中的AB圖線可知，氣體狀態(tài)由A變到B為等容升壓，根據(jù)查理定律，一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)體積不變時(shí)，壓強(qiáng)跟熱力學(xué)溫度成正比。選項(xiàng)A中溫度不變是不對(duì)的；應(yīng)該是壓強(qiáng)增大，溫度升高，氣體的溫度升高，內(nèi)能增加，選項(xiàng)B對(duì)；氣體的溫度升高，分子平均速率增加，故選項(xiàng)C錯(cuò)；氣體壓強(qiáng)增大，則氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)與器壁單位面積上碰撞的次數(shù)增加，故選項(xiàng)D是錯(cuò)誤的?！井?dāng)堂檢測(cè)】1BC解析：在研究熱現(xiàn)象時(shí)，單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)具有無規(guī)則的特征，但大量的分子卻滿足統(tǒng)計(jì)規(guī)律，故正確選項(xiàng)為B、C。2BC解析：某一時(shí)刻具有任一速率的分子數(shù)目并不是相等的，呈“中間多、兩頭少”的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于分子之間頻繁地碰撞，分子隨時(shí)都會(huì)改變自己運(yùn)動(dòng)速度的大小和方向，因此在某一時(shí)刻一個(gè)分子速度的大小和方向完全是偶然的，選項(xiàng)B正確；雖然每個(gè)分子的速率瞬息萬變，但是大量分子整體存在著統(tǒng)計(jì)規(guī)律。由于分子數(shù)目巨大，某一時(shí)刻向任意一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子數(shù)目只有很小的差別，可以認(rèn)為是相等的，選項(xiàng)C正確；某一溫度下，每個(gè)分子的速率仍然是瞬息萬變的，只是分子運(yùn)動(dòng)的平均速率相同，選項(xiàng)D是錯(cuò)誤的。故正確選項(xiàng)為B、C。3C解析：氣體的壓強(qiáng)是大量氣體分子頻繁碰撞容器器壁產(chǎn)生的，氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)不受超重、失重的影響。故正確選項(xiàng)為C。4B解析：氣體的體積不變，對(duì)一定質(zhì)量的氣體，單位體積內(nèi)的分子數(shù)不變，當(dāng)溫度升高時(shí)