2020学年高中物理 第八章 气体 4 气体热现象的微观意义素材 新人教版选修3-3

2020学年高中物理 第八章 气体 4 气体热现象的微观意义素材 新人教版选修3-3

‎4　气体热现象的微观意义 ‎ 教学建议 在教学过程中,教师可以先让学生课前完成“抛硬币实验”,然后进行全班交流与评价,让学生充分发表自己的看法,从而使学生亲身体会统计规律的意义。教学时,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理解。通过对演示实验与例子的分析,有利于帮助学生理解气体分子运动的特点。“大量雨点撞击雨伞,使雨伞受到持续的作用”这一生活经验和向电子秤上倒小钢球的实验,形象地演示了气体压强产生的原因。对小钢球实验可做以下改进:用小钢球做实验操作比较困难,而且大量钢球比较难找。可以改用豌豆做此实验,效果是相同的。‎ 对气体压强的微观解释要注意:气体压强是由大量分子与器壁的频繁碰撞所产生的,它的大小与分子的平均动量的大小有关,与单位时间在单位面积上碰撞的个数有关。当密度不变时,温度升高,不仅碰撞的平均动量增加了,而且由于速率的增加,器壁在单位时间单位面积上受到分子碰撞的次数也增加了。‎ 参考资料 大气压强的实质 大气压强的实质是大量做无规则运动的空气分子之间或与物体之间不断碰撞而产生的。由于空气分子向各个方向碰撞的几率相等,所以就大气中的某一点而言,向着各个方向的大气压强也都相等。根据分子动理论,我们可得出该点的压强与单位体积内的气体分子数分子的平均动能有关。由于气体分子的平均动能与气体的绝对 温度成正比,因此当温度不变时,气体的压强只与单位体积内的分子数成正比。至于说大气压强随高度的变化,那主要是由于重力的影响使大气中空气分子的分布上疏下密所造成的,如果温度不变,大气压强将随高度的增加而按指数规律递减。‎ 有人会问,既然大气压强的实质是因大量空气分子相互碰撞而产生的,那么大气压强的值与大气的重力有何关系呢?也就是说,我们从空气具有重力出发所得到的大气压强值,与从大量空气分子相互碰撞而得出的大气压强值是否相等呢?‎ 我们设想在大气中分割出一个竖直的空气柱,然后我们来看大气中其他空气分子对这个空气柱的作用。这个空气柱的上端已无空气,也就没有空气分子的碰撞,所以它上端面的压力为零。这个空气柱的前后、左右四个面所受的水平方向的压力又都是相互对称,彼此平衡,相互抵消,唯独它的底面受到其他大量空气分子的向上碰撞,因而产生了对底面的压强p,使底面受到竖直向上的压力F=pS。同时因空气具有重力,这样该空气柱在竖直方向上就只受底面向上的压力F=pS和自重G,而现在大气能保持静止状态,则pS=G,由此得p=,这就说明了从上述两方面所得到的压强是相等的。 ‎