【物理】2019届二轮复习气体分子运动与压强学案（全国通用）

【物理】2019届二轮复习气体分子运动与压强学案（全国通用）

‎ 1.2　气体分子运动与压强 ‎ ‎1.初步了解什么是“统计规律”.‎ ‎2.知道气体分子运动的特点:分子向各个方向运动的概率相同,分子速率按一定规律分布.‎ ‎3.知道气体压强是由于大量气体分子频繁碰撞器壁产生的,知道气体压强与气体温度和单位体积内的分子数有关.‎ ‎1.统计规律 某一事件的出现纯粹是偶然的,但大量的偶然事件却会表现出一定的　　　　,这种大量的偶然事件表现出来的整体规律,叫做　　　　　. ‎ ‎2.气体分子速率分布规律 ‎(1)在一定的温度下,不管个别分子怎样运动,气体的多数分子的速率都在某个数值附近,表现出　　　　　　　　　　的规律. ‎ ‎ (2)当温度升高时,气体分子中间多、两头少的分布规律不变,气体分子的平均速率增大,分布曲线的峰值向　　　　的一方移动. ‎ ‎3.气体的压强 ‎(1)气体的压强是大量气体分子对容器频繁地　　　　而产生的. ‎ ‎(2)影响气体压强的两个因素:①气体的　　　　;②单位体积的　　　　.  ‎ 主题1:统计规律 问题:做一做:①抛掷一枚硬币,看看它是正面还是背面朝上,想想在未抛之前你能预计结果吗?‎ ‎②找来两位同学和你一起,每人抛掷一枚硬币,看看有几枚正面朝上,几枚背面朝上,大家再抛掷两次、三次,看看有什么规律;‎ ‎③大家每人抛掷100次,看看有没有什么规律.‎ 学 ‎ 主题2:统计规律的应用 问题:做一做伽尔顿板实验,在一块竖直固定的木板上部钉有许多排列整齐的铁钉,木板的下部用等长的木条竖直地隔成许多等宽的狭槽,板前盖以玻璃板,使小球能存留在槽内.这种装置通常叫做伽尔顿板.如果从入口处放下一个小球,小球依次与各排铁钉相碰,这样顺序落下去,最后小球落入某一槽中.如此进行几次实验,可以发现小球每次落入哪个狭槽是不 完全相同的,如果同时投入足够多的小球,落在各槽里的小球数目如图所示.多次重复地做下去,每次实验所得的分布彼此近似地重合.‎ ‎(1)根据一个小球在几次实验中下落的结果,能得到什么结论?‎ ‎(2)足够多的小球下落,在不同的狭槽中分布结果是什么?从中能得到什么结论?‎ 主题3:气体分子速率分布规律 问题:阅读教材第12页“不同温度下氧分子的速率分布”表,根据你对相关知识的理解分析回答下列问题:‎ ‎(1)分子运动的特点是什么?气体分子运动的特点又是什么? ]‎ ‎(2)在一定温度下,某种理想气体的分子速率分布有以下几种观点,其中正确的是哪一个?并说明理由.‎ A.每个气体分子的速率都相等 B.每个气体分子的速率一般都不相等,速率很大和速率很小的分子数目都很少 C.每个气体分子的速率一般都不相等,但在不同速率范围内,分子数的分布是均匀的 D.每个气体分子的速率一般都不相等,速率很大和速率很小的分子数目很多 ‎ 主题4:气体压强的微观解释 问题:借助铅笔,把气球塞进一只瓶子里,并拉大气球的吹气口,反扣在瓶口上,如图所示,然后给气球吹气,无论怎么吹,气球不过大了一点,想把气球吹大,非常困难,试从微观角度解释为什么?‎ 一、气体分子运动的特点 ‎1.气体分子是自由的,气体分子间除了碰撞几乎没有力的作用,因此气体充满了其分子可以到达的空间,不会有“半瓶气体”的说法.‎ ‎2.单个分子运动速度的大小和方向是偶然的,没有规律,随时变化;但大量分子的运动表现出统计规律,向各个方向运动的机会均等.‎ 例1　下列说法正确的是(　　)‎ A.某一时刻一个分子速度的方向是偶然的 B.某一时刻一个分子速度的大小是偶然的 C.某一时刻向任一方向运动的分子数目相等 D.在某一温度下单个气体分子的速率是不会变化的 二、对气体分子速率分布规律的理解 在一定温度下,不管个别分子如何运动,气体的多数分子的速率都在某个数值附近,表现为“中间多,两头少”的分布规律.当温度升高时,“中间多,两头少”的分布规律不变,气体分子的速率增大,分布曲线的峰值向速率大的一方移动,如图所示.‎ 气体分子在无序运动中不断发生频繁碰撞,每个分子运动的速率不断地发生变化.某一特定时刻,某特定分子究竟具有多大的速率是完全偶然,不能预知的.但对大量分子的整体,‎ 在一定条件下,实验和理论都证明它们的速率分布遵从一定的统计规律.‎ 例2　下列关于气体分子运动的说法中,正确的是 (　　)‎ A.分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外,可在空间自由移动 B.分子的频繁碰撞致使它做杂乱无章的热运动 C.分子沿各个方向运动的机会相等 D.分子的速率分布毫无规律 变式训练1　对于气体分子热运动服从统计规律的正确理解是(　　)‎ A.大量无序运动的气体分子组成的系统在总体上所呈现的规律性,称为统计规律 学 ]‎ B.统计规律对所含分子数极少的系统仍然适用 C.统计规律可以由物理学方法推导出来 D.对某些量进行统计平均时,分子数越多,出现的涨落现象越明显 三、气体压强的产生原因 封闭气体内部的压强是由于大量气体分子对器壁的频繁碰撞而产生的,由于气体分子的运动是无规则的,气体分子向各个方向运动的概率相同,对每个器壁的撞击效果相同,因此气体内部压强处处相同.‎ 大量的气体分子频繁地碰撞器壁,就对器壁产生持续均匀的压力,气体对器壁的压强就等于器壁单位面积上所受到的这种压力.显然,气体对器壁的压强是大量分子对器壁碰撞所产生的平均效果.因此应着眼于大量分子,用统计方法揭示气体压强这一宏观量的微观实质.‎ 例3　堵住打气筒的出气口,下压活塞使气体体积减小,你会感到越来越费力.其原因是(　　)‎ A.气体的密度增大,使得在相同时间内撞击活塞的气体分子数目增大 B.分子间没有可压缩的空间 C.压缩气体要克服分子力做功 D.分子力表现为斥力,且越来越大,所以越来越费力 变式训练2　在冬季,剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚后,第二天拔瓶口的软木塞时,觉得塞子很紧,不易拔出来.出现这种现象的主要原因是(　　)‎ A.软木塞受潮膨胀 ‎ B.瓶口因温度降低而收缩变小 C.白天气温升高,大气压强变大 ‎ D.瓶内气体因温度降低而压强减小 四、比较密闭气体压强与大气压强、液体压强 封闭气体内部压强的产生机理与大气压强、液体压强不同,封闭气体内部压强是由于大量分子频繁碰撞产生的,大气压强、液体压强则是由于大气、液体自身的重力产生的.大量分子向各个方向运动机会均等,因此密闭气体各处的压强大小相等,而大气压强、液体压强的大小则与高度(或深度)有关.‎ 例4　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,试问:两容器各侧壁压强的大小关系及压强的大小决定于哪些因素?(容器容积恒定)‎ 变式训练3　下列说法正确的是 (　　)‎ A.密闭容器中的气体对器壁的压强是由于气体受重力作用而产生的 B.气体压强的大小跟气体分子的平均动能和气体分子的密集程度有关 C.温度升高时,气体的压强一定增大 D.推动活塞,使汽缸中的气体压缩时,气体的温度一定升高 ‎1.关于密闭容器中气体的压强,下列说法正确的是 (　　)‎ A.是由于重力产生的 B.是由于分子间的相互作用产生的 C.是大量气体分子频繁碰撞器壁产生的 D.在失重的情况下,密闭容器内的气体对容器壁没有压强 ‎2.在一定温度下,某种气体分子的速率分布应该是(　　)‎ A.每个分子的速率都相等 B.速率很大和速率很小的分子数目都很少 C.速率很大和速率很小的分子数目都很多 D.在不同的速率范围内,分子数的分布是均匀的 学 ]‎ ‎3.对于一定质量的气体,当它的体积、温度发生变化时,以下说法正确的是(　　)‎ A.体积、温度都增大时,其压强不可能不变 B.体积、温度都增大时,其压强有可能减小 C.体积减小、温度升高时,其压强一定增加 D.体积增大、温度降低时,其压强可能增加 ‎4.图示为一定质量的氧气分子在0 ℃和100 ℃两种不同情况下的速率分布情况,由图可以判断下列说法中正确的是(　　)‎ A.温度升高时,所有分子的运动速率均变大 B.温度越高,分子的平均速率越小 C.0 ℃和100 ℃时,氧气分子的速率都呈现“中间多,两头少”的分布特点 D.100 ℃的氧气与0 ℃的氧气相比,速率大的分子所占比例较大 ‎ 1.2　气体分子运动与压强 ‎ ‎1.重点难点 教学重点:用分子动理论来解释气体压强是本节课的重点.‎ 教学难点:气体分子运动的速率分布规律.‎ ‎2.高考前瞻 本节内容主要从分子动理论角度解释气体压强,新课标高考命题对本节知识考查较少,即使考查,往往与热力学定律、气体状态方程综合,题型多为选择题.‎ ‎3.教学建议 教学中要注意教材重视统计规律的应用,通过投掷硬币的实践活动,让学生体会某个事件的出现具有偶然性,但大量随机事件的整体会表现出一定的规律性.还应要求学生从实际生活与社会现象中列举大量具有“统计规律”的生活实验与社会现象,进一步加深对“统计规律”的了解.通过氧气分子在0 ℃和100 ℃时的速率分布图象,使学生更具体并定量化地理解“温度越高,分子热运动越剧烈”的定性解释.对于压强的微观解释,通过“模拟气压的产生”的小实验,形象地演示气体压强产生的原因,理解气体对器壁的压强是大量分子与器壁频繁碰撞的结果,对于单个分子或少量分子是没有意义的.‎ 参考答案:‎ ‎1.规律　“统计规律”‎ ‎2.(1)中间多、两头少　(2)速率大 ‎3.(1)碰撞　(2)①温度　②分子数 ‎1.解答:①在未抛之前,我们无法预测抛掷一枚硬币的结果,它是正面还是背面朝上,纯属偶然;②少数几位同学和你一起,每人抛掷一枚硬币,有几枚正面朝上,几枚背面朝上,也是偶然而无规律的,即使大家再抛掷两次、三次,也看不出有什么规律;③大家每人抛掷100次,这就会体现出正面朝上和背面朝上的机会几乎相同的规律.实际上生活中许多单个事件的出现纯属偶然,没有规律,但人们发现大量的偶然事件却会表现出一定的规律性,这种大量的偶然事件表现出来的整体规律,就叫做统计规律.‎ ‎2.解答:(1)在多次实验中,小球每次落入哪个狭槽是不完全相同的.这表明在一次实验中小球落入哪个狭槽中是偶然的,是随机事件.‎ ‎(2)足够多的小球从入口下落,落在各槽里的小球数目呈现“中间多、两头少”的特点.‎ 多次重复地实验,每次实验所得的分布彼此近似地重合.这表明,尽管一个小球落入哪个槽中是偶然的,但大量小球的分布规律则是确定的,即遵从统计分布规律.‎ ‎3.解答:(1)分子永不停息地做无规则热运动,对于气体分子而言,由于气体分子间有很大空隙,故气体分子除了在相互碰撞的短暂时间外,气体分子都自由的运动,多数气体的分子速率都达到数百米每秒.同温度下气体分子运动的速率并不相同,但总体表现出“中间多、两头少”的规律,并且温度升高时,不是每个分子的速率都增大,而是速率分布的峰值增大.‎ ‎(2)B观点正确.‎ 物体里大量分子做无规则运动,速率大小各不相同,但分子的速率遵循一定的分布规律:气体的大多数分子速率在某个数值附近,离这个数值越近,分子数目越多,离这个数值越远,分子数目越少,呈“中间多、两头少”的分布.‎ ‎4.解答: 人呼出的气体温度大于环境温度,使瓶内被气球反扣封闭的气体温度升高,分子平均速率增大;同时,气体体积减小,封闭气体单位体积的分子数增多.所以,封闭的气体压强增大.当其压强达到人呼气的最大压强时,封闭气体体积最小(气球最大).‎ ‎ 提示:气体压强跟气体温度和单位体积的分子数有关,温度越高,单位体积的分子数越多,气体压强就越大.‎ 一、气体分子运动的特点 例1　ABC ‎【解析】气体分子频繁碰撞,单个分子运动速度的大小和方向是偶然的,没有规律,随时变化;但大量的分子向各个方向运动的机会均等,故选项A、B、C正确,D错误.‎ ‎【点拨】一定要注意区别单个分子的运动和大量分子的热运动的规律.‎ 二、对气体分子速率分布规律的理解 例2　ABC ‎【解析】气体分子间的距离约为10r0(10-9 m)左右,分子力可以忽略,故分子除相互碰撞或跟器壁碰撞外,可在空间自由移动,A正确;由于分子频繁地碰撞,导致分子的速率和运动方向频繁地变化,做杂乱无章的热运动,而且向各个方向运动的气体分子数目都相等,所以B、C正确;一定温度的气体,分子速率都呈“中间多、两头小”的规律分布,可知D错误.‎ ‎【点拨】对微观世界的规律必须要用统计规律来进行分析、研究才具有意义,个别分子无热运动规律可言. ‎ 变式训练1　AD ‎【解析】审题时注意正确把握统计规律的物理意义和气体分子运动的特点,统计规律是对大量偶然事件而言的整体规律,对于少量的个别的偶然事件是没有意义的,‎ 个别的、少量的气体分子的运动规律是不可预知的,对于大量的气体分子的运动呈现出“中间多,两头少”的统计规律,所以正确选项为A、D.‎ 三、气体压强的产生原因 例3　A ‎【解析】下压活塞使气体体积减小,单位体积内的气体分子数目增多,相同时间内撞击活塞的气体分子数目增多,气体压强增大,故感觉越来越费力,选项A正确;气体分子间的距离比分子本身的限度大很多,除碰撞瞬间外分子力不计,故选项B、C、D错误.‎ ‎【点拨】了解气体分子间距的特点和气体压强产生的原因是解题的关键.‎ 变式训练2　D ‎【解析】解决本类题目的关键是把握好气体压强的微观解释以及封闭气体压强与哪些因素有关.封闭气体内部压强是由于大量气体分子对器壁的频繁碰撞而产生的,它与气体的温度和单位体积内的分子数有关.当剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚后,瓶内气体温度降低,体积不变,则压强变小,由于瓶内压强小于大气压强,所以软木塞很难拔出,正确答案为D.‎ 四、比较密闭气体压强与大气压强、液体压强 例4　见解析 ‎【解析】对甲容器,上壁的压强为零,底面的压强最大,其数值为p=ρgh(h为上下底面间的距离).侧壁的压强自上而下,由小变大,其数值大小与侧壁上各点距水面的竖直距离的关系是p=ρgx.对乙容器,各处器壁上的压强大小都相等,其大小决定于单位体积的分子数和温度.‎ ‎【点拨】液体压强与气体压强产生的原因不同,液体内部随深度的增加压强增大,而气体内压强处处相同.‎ 变式训练3　B ‎【解析】封闭气体的压强是由于气体分子对器壁的频繁碰撞而产生的,并不是由于气体的重力,故选项A错误;气体的压强与气体的温度、单位体积的气体分子数有关,故选项B正确,C、D错误.‎ 一、偶然中的必然——统计规律 ‎1.单个分子的运动、抛掷单个硬币、抛掷单个色子、某年级单个学生的身高等都具有偶然性、不确定性.‎ ‎2.大量偶然事件整体却表现出一定的规律,这种整体规律叫做统计规律.‎ ‎3.偶然事件出现次数越多,规律性表现得越明显.研究单个的偶然事件是没有意义的.‎ 二、气体分子速率分布规律 ‎1.单个气体分子运动的速率是瞬息万变、毫无规律的.‎ ‎2.在一定的温度下,气体的多数分子的速率都在某个数值附近,表现出“中间多、两头少”的分布规律.‎ ‎3.当温度升高时,气体分子平均速率增加,分布曲线的峰值向速率大的一边移动,但“中间多、两头少”的分布规律不变.‎ 三、气体的压强 ]‎ ‎1.产生原因 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、不连续的,但是大量分子频繁的碰撞器壁,在整体上就对器壁产生持续、均匀的压力,从而产生压强.‎ ‎2.决定气体压强大小的因素 ‎①单位体积的分子数:单位体积内气体分子的数越多,在单位时间内,与单位面积器壁碰撞的分子数就多.‎ ‎②气体的温度:气体温度升高,高速率的气体分子数增多,整体上气体分子运动更加剧烈,分子对容器壁的碰撞更加频繁,导致气体压强增大.‎ ‎3.密闭气体压强与大气压强的比较 ‎①密闭气体压强 因密闭容器中的气体质量一般很小,由气体自身重力产生的压强很小,可忽略不计,故气体压强由气体分子碰撞器壁产生,大小由气体温度和单位体积的分子数决定,与地球的引力无关,气体对上下左右器壁的压强都是大小相等的.‎ ‎②大气压强 大气压强是由于空气受到重力作用紧紧包围地球而对浸在它里面的物体产生的压强.如果没有地球引力作用,地球表面就没有大气,从而也不会有大气压.地面大气压的值与地球表面积的乘积,近似等于地球大气层所受的重力值.在地面上空大气压强随高度的增大而减小.‎ ‎1.C　【解析】密闭气体的压强是由于气体分子频繁碰撞容器壁产生的,重力的影响很小可忽略不计,故选项A、B、D错,C对.‎ ‎2.B　【解析】单个气体分子的速率是瞬息万变、毫无规律的,故A错;大量气体分子的速率表现出“中间多、两头少”的分布规律,故B对,C、D错.‎ ‎3.BC　【解析】质量一定的气体,分子总数不变,体积增大时,单位体积内的分子数减少;体积减小时,单位体积内的分子数增多,根据气体的压强与单位体积内的分子数和温度这两个因素的关系,可判知B、C正确,A、D错误.‎ ‎4.CD ‎　　(见活页《金太阳导学测评二》)‎ ‎　　(见《课程纲要》课程评价表格)‎