1、导导 入入 新新 课课生活中气体无处不在生活中气体无处不在工厂中制备的化学气体工厂中制备的化学气体 既然我们的生活既然我们的生活时时刻刻都离不开时时刻刻都离不开气体，那么气体具气体，那么气体具有什么性质呢，下有什么性质呢，下面这节课来学习一面这节课来学习一下气体的性质下气体的性质。第四节第四节 气体气体第一章第一章 分子动理论分子动理论 内能内能教教 学学 目目 标标 1.知识与能力知识与能力 知道气体压强的微观意义知道气体压强的微观意义了解气体压强与温度的关系了解气体压强与温度的关系了解气体分子运动速率的统计分布规律了解气体分子运动速率的统计分布规律 2.过程与方法过程与方法 通过实验和课件
2、完成由感性到理性的认识，通过实验和课件完成由感性到理性的认识，培养观察能力和分析能力。培养观察能力和分析能力。了解日常生活中表现统计规律的事例。了解日常生活中表现统计规律的事例。渗透物理学思想和研究方法。渗透物理学思想和研究方法。3.情感态度与价值观情感态度与价值观 有参与实验总结规律的热情，从而能更方便的有参与实验总结规律的热情，从而能更方便的解决实际问题。解决实际问题。让学生亲身感受到物理学习是一件非常愉悦的让学生亲身感受到物理学习是一件非常愉悦的事情。事情。再次体会学以致用，结合身边的例子发现生活再次体会学以致用，结合身边的例子发现生活中的物理知识。中的物理知识。教学重难点教学重难点 重
3、点重点 学习和借鉴本节课的研究方法解决实际问题。学习和借鉴本节课的研究方法解决实际问题。气体压强的微观意义。气体压强的微观意义。难点难点 气体分子速率的分布和统计规律气体分子速率的分布和统计规律本本 节节 导导 航航观察观察 看看气体分子看看气体分子间的排列有什么间的排列有什么特点？特点？气体很容易被压缩气体分气体很容易被压缩气体分子之间由很大的空隙，它们子之间由很大的空隙，它们可以自由地运动。而且，气可以自由地运动。而且，气体分子的运动速率很大。体分子的运动速率很大。归纳归纳V=V气体分子运动的速率很大气体分子运动的速率很大大气压强马德堡半球实验大气压强马德堡半球实验 密闭的容器中的气密闭的
4、容器中的气体对容器壁是不是有压体对容器壁是不是有压强呢？下面让我们通过强呢？下面让我们通过实验来验证一下！实验来验证一下！思考思考观察观察 在一个玻璃罩放一个充气在一个玻璃罩放一个充气不多的气球，皮球是否收到球不多的气球，皮球是否收到球内气体的压强？用抽气机把玻内气体的压强？用抽气机把玻璃罩内的空气抽去，观察过程璃罩内的空气抽去，观察过程中的现象。中的现象。实验现象实验现象 抽气过程中气球抽气过程中气球在膨胀，说明球内的在膨胀，说明球内的气体对球皮具有由内气体对球皮具有由内向外的压强。向外的压强。名名 词词 解解 释释气体压强气体压强 就是气体就是气体对于对于容器壁容器壁的压强，在国际的压强，
5、在国际制中，压强的单位是制中，压强的单位是帕斯卡帕斯卡，简称简称帕帕，符号式，符号式Pa。要理解气体压强的要理解气体压强的微观意义，我们可以通微观意义，我们可以通过左图来观察。过左图来观察。单个雨滴对雨伞的单个雨滴对雨伞的作用力很小，但是当大作用力很小，但是当大量的雨滴密集连续不断量的雨滴密集连续不断地打在雨伞上，就对伞地打在雨伞上，就对伞面形成了压力。面形成了压力。观察观察知识要点知识要点 单个分子碰撞容器壁的作用力是微单个分子碰撞容器壁的作用力是微小的，短暂的。小的，短暂的。但那时大量分子频繁撞击容器壁，但那时大量分子频繁撞击容器壁，就对容器壁产生持续均匀的压力。就对容器壁产生持续均匀的压
6、力。下面我们通过实验来验证一下。下面我们通过实验来验证一下。把装有钢珠的杯子拿到秤盘上把装有钢珠的杯子拿到秤盘上方方5厘米处，放下厘米处，放下1个钢珠，观察个钢珠，观察现象，然后再连续放下现象，然后再连续放下100个钢珠，个钢珠，观察现象。观察现象。当放下一个钢珠时，指当放下一个钢珠时，指针会摆动一下，但是连续放针会摆动一下，但是连续放下多个时，指针会在某一个下多个时，指针会在某一个位置附近摆动。位置附近摆动。继续解答继续解答当钢珠从更高的位置落下呢？当钢珠从更高的位置落下呢？可以发现秤指针的读数更大。可以发现秤指针的读数更大。钢珠的动能越大，对秤盘产生额压力越大钢珠的动能越大，对秤盘产生额压
7、力越大结论结论气体压强的大小与两个因气体压强的大小与两个因素有关：一是气体分子的素有关：一是气体分子的平均动能；二是分子的密平均动能；二是分子的密集程度。集程度。注意注意1.气体的平均动能越大，分子撞击容器壁气体的平均动能越大，分子撞击容器壁时产生的作用力越大，气体的压强就越大时产生的作用力越大，气体的压强就越大;温度是分子平均动能的标志，所以气体的温度是分子平均动能的标志，所以气体的压强就和温度有关。压强就和温度有关。2.气体越密集，每秒撞击容器壁单位面积气体越密集，每秒撞击容器壁单位面积的分子越多，气体压强越大。一定质量的的分子越多，气体压强越大。一定质量的气体，体积越小，分子越密集，因此
8、气体气体，体积越小，分子越密集，因此气体压强与体积有关。压强与体积有关。根据这个图表我们可以发现温度较高时，速率较大的根据这个图表我们可以发现温度较高时，速率较大的分子占得比例大一些，速率小的分子占得比例小一些，对分子占得比例大一些，速率小的分子占得比例小一些，对于一定种类的大量分子来说，在一定温度下，处于一定速于一定种类的大量分子来说，在一定温度下，处于一定速率范围呢的分子数所占的百分比是确定的，呈现一定的规率范围呢的分子数所占的百分比是确定的，呈现一定的规律，即律，即统计规律统计规律。让我们通过实验来理解统计规律让我们通过实验来理解统计规律伽尔顿板伽尔顿板向入口投入大量的小球，观察小球向入
9、口投入大量的小球，观察小球落下后在槽内的分布。用数量级不落下后在槽内的分布。用数量级不同的小球反复该实验。同的小球反复该实验。小球总数小球总数较少较少时，小球时，小球的分布情况有的分布情况有明显的差明显的差异异；当小球；当小球较多较多时，它时，它的分布情况的分布情况几乎相同几乎相同。归纳归纳单个小球的分布具有偶然性，但是大量的单个小球的分布具有偶然性，但是大量的小球，它们的分布就有一定的规律性。小球，它们的分布就有一定的规律性。大量偶然事件在整体上表现的统计规律大量偶然事件在整体上表现的统计规律对大量偶然事件整体上起作用的规律对大量偶然事件整体上起作用的规律动画：压强与体积的关系动画：压强与体
10、积的关系课课 堂堂 小小 结结1.气体很容易被压缩气体分子之间气体很容易被压缩气体分子之间由很大的空隙，它们可以自由地运由很大的空隙，它们可以自由地运动。而且，气体分子的运动速率很动。而且，气体分子的运动速率很大。大。2.气体的压强与温度和体积有关气体的压强与温度和体积有关3.统计规律是对大量偶然事件整体统计规律是对大量偶然事件整体上起作用的规律上起作用的规律高高 考考 链链 接接1（09全国）全国）下列说法正确的（下列说法正确的（）A.气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力器壁单位面积上的平均作用力B.气体对器壁的压强就是大量气
11、体分子单位时气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量间作用在器壁上的平均冲量C.气体分子热运动的平均动能减少，气体的压气体分子热运动的平均动能减少，气体的压强一定减小强一定减小D.单位面积的气体分子数增加，气体的压强一单位面积的气体分子数增加，气体的压强一定增大定增大A定义理解定义理解2.（08全国全国2）对一定量的气体对一定量的气体,下列说法正确下列说法正确的是（的是（）A.气体的体积是所有气体分子的体积之和气体的体积是所有气体分子的体积之和B.气体分子的热运动越剧烈气体分子的热运动越剧烈,气体温度就越高气体温度就越高C.气体对器壁的压强是由大量气体分子对器气体对器壁的
12、压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的壁不断碰撞而产生的D.当气体膨胀时当气体膨胀时,气体分子之间的势能减小气体分子之间的势能减小,因而气体的内能减少因而气体的内能减少B.C因为气体之间存在空隙，所以因为气体之间存在空隙，所以A不对。不对。气体膨胀对外做功，体积变大，气体分子之间气体膨胀对外做功，体积变大，气体分子之间的势能变大的势能变大3（08重庆）重庆）地面附近有一正在上升的空气团，它地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交热忽略不计与外界的热交热忽略不计.已知大气压强随高度已知大气压强随高度增加而降低，则该气团在此上升过程中（不计增加而降低，则该气团在此上升过程中（不计气团内分子
13、间的势能）（气团内分子间的势能）（）A.体积减小，温度降低体积减小，温度降低B.体积减小，温度不变体积减小，温度不变C.体积增大，温度降低体积增大，温度降低D.体积增大，温度不变体积增大，温度不变C越往高处，大气压越小，则云团的体积会膨胀越往高处，大气压越小，则云团的体积会膨胀变大，因为不及分子势能，云团的体积变大，变大，因为不及分子势能，云团的体积变大，则对外做功，又忽略热交换，则，云团的内能则对外做功，又忽略热交换，则，云团的内能减小，因此云团的温度会降低减小，因此云团的温度会降低课 堂 练 习1.已知理想气体的内能与温度已知理想气体的内能与温度成正比。如图所示的实线为汽成正比。如图所示的
14、实线为汽缸内一定质量的理想气体由状缸内一定质量的理想气体由状态态I到状态到状态II的变化曲线，则在的变化曲线，则在整个过程中汽缸内气体的内能整个过程中汽缸内气体的内能如何变化。如何变化。p 2 等温线 1 O V 先减小后增大先减小后增大从从1到到2状态，温度降低，因此内能将变小，状态，温度降低，因此内能将变小，此时气缸活塞收缩，气体体积减小那么气缸此时气缸活塞收缩，气体体积减小那么气缸内的气体内能将变大内的气体内能将变大2.如图为竖直放置的上细下粗的密闭细管，如图为竖直放置的上细下粗的密闭细管，水银柱将气体分隔成水银柱将气体分隔成A、B两部分，初始温度两部分，初始温度相同。使相同。使A、B升
15、高相同温度达到稳定后，体升高相同温度达到稳定后，体积变化量为积变化量为 VA、VB，压强变化量为，压强变化量为 pA、pB，对液面压力的变化量为，对液面压力的变化量为 FA、FB，则，则二者之间的关系是：二者之间的关系是：p pA A p pB B首先假设液柱不动，则首先假设液柱不动，则A、B两部分气两部分气体发生等容变化，由查理定律，对气体发生等容变化，由查理定律，对气体体A：；对气体；对气体B：，又初始状态满，又初始状态满足足，可见使，可见使A、B升高相同温度，升高相同温度，因此因此，因此，因此 液柱将向上移动，因此液柱将向上移动，因此 pA pB3.对一定质量的理想气体对一定质量的理想气
16、体,下列四个论述中正确的下列四个论述中正确的是是()A.当分子热运动变剧烈时当分子热运动变剧烈时,压强必增大压强必增大B.当分子热运动变剧烈时当分子热运动变剧烈时,压强可以不变压强可以不变C.当分子间的平均距离变大时当分子间的平均距离变大时,压强必变小压强必变小D.当分子间的平均距离变大时当分子间的平均距离变大时,压强必变大压强必变大B分子的热运动变剧烈，即温度升高，此时，当气分子的热运动变剧烈，即温度升高，此时，当气体体积增大，则压强不一定改变所以体体积增大，则压强不一定改变所以A错，错，B对；对；同理，当分子间平均距离增大，即体积变大，当同理，当分子间平均距离增大，即体积变大，当温度升高时
17、，压强也可以不变。温度升高时，压强也可以不变。4夏天，如果将自行车内胎充气过足，又放在阳夏天，如果将自行车内胎充气过足，又放在阳光下暴晒（暴晒过程中内胎容积几乎不变），车光下暴晒（暴晒过程中内胎容积几乎不变），车胎极易爆裂关于这一现象有以下描述，其中正胎极易爆裂关于这一现象有以下描述，其中正确的是（确的是（）A车胎爆裂，是车胎内气体温度升高，气体分子车胎爆裂，是车胎内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的结果间斥力急剧增大的结果B在爆裂前的过程中，气体温度升高，分子无规在爆裂前的过程中，气体温度升高，分子无规则热运动加剧，气体压强增大则热运动加剧，气体压强增大C在爆裂前的过程中，气体吸热，内能
18、增加在爆裂前的过程中，气体吸热，内能增加D在车胎突然爆裂的瞬间，气体内能减少在车胎突然爆裂的瞬间，气体内能减少BCD分子间的斥力与气体分子的温度没有分子间的斥力与气体分子的温度没有关系，所以关系，所以A错。温度升高，则内能增错。温度升高，则内能增大，则分子运动剧烈，体积不变，则大，则分子运动剧烈，体积不变，则压强变大；爆炸体积瞬间变大，温度压强变大；爆炸体积瞬间变大，温度不变，则内能变小，不变，则内能变小，BCD对。对。5.封闭在气缸内一定质量的气体，如果保持封闭在气缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是（确的是（）A气体
19、的密度增大气体的密度增大B气体的压强增大气体的压强增大C气体分子的平均动能减小气体分子的平均动能减小D每秒撞击单位面积器壁的气体分子增多每秒撞击单位面积器壁的气体分子增多B.D气体的密度是质量与体积的比值，二者在次都气体的密度是质量与体积的比值，二者在次都不改变，所以密度不变，温度升高，内能增大，不改变，所以密度不变，温度升高，内能增大，压强增大，所以压强增大，所以BD对，对，C不对不对6.现有现有090的硝酸甘油的硝酸甘油（）被密封于体积被密封于体积40103的容器中，在某一时刻被引爆，瞬间的容器中，在某一时刻被引爆，瞬间发生激烈的化学反应，反应的产物全是氮、氧发生激烈的化学反应，反应的产物
20、全是氮、氧等气体假设：反应中每消耗等气体假设：反应中每消耗1的硝酸的硝酸甘油释放能量甘油释放能量60010；反应产；反应产生的全部混合气体温度升高生的全部混合气体温度升高1所需能量所需能量100103；这些混合气体满足理想气体状；这些混合气体满足理想气体状态方程（常量），其中常量态方程（常量），其中常量240已知在反应前硝酸甘油的温度已知在反应前硝酸甘油的温度300若设想在化学反应发生后容器尚未破裂若设想在化学反应发生后容器尚未破裂，且反应释放的能量全部用于升高气体的温度，且反应释放的能量全部用于升高气体的温度，求器壁所受的压强求器壁所受的压强解：解：化学反应完成后，硝酸甘油释放化学反应完成后
21、，硝酸甘油释放 的总能量为的总能量为，设反应后气体的温度为，根据题意，有设反应后气体的温度为，根据题意，有（），），器壁所受的压强为器壁所受的压强为，联立以上各式并代入数据，得联立以上各式并代入数据，得3410A7.某压缩式喷雾器储液桶的容量是某压缩式喷雾器储液桶的容量是5.710-3m3往桶内倒入往桶内倒入4.210-3m3的药液后开始打气的药液后开始打气，打气过程中药液不会向外喷出如果每次能，打气过程中药液不会向外喷出如果每次能打进打进2.510-4m3的空气，要使喷雾器内空气的空气，要使喷雾器内空气的压强达到的压强达到4标准大气压应打气几次？这个压标准大气压应打气几次？这个压强能否使喷雾
22、器内的药液全部喷完？（设大气强能否使喷雾器内的药液全部喷完？（设大气压强为压强为1标准大气压）标准大气压）设标准大气压为设标准大气压为P0，药桶中空气的体积为，药桶中空气的体积为V打气打气N次以后，喷雾器中的空气压强达到次以后，喷雾器中的空气压强达到4标准大气压，标准大气压，打入的气体在打入的气体在1标准大气压下的体积为标准大气压下的体积为0.25N则根则根据理想气体状态方程，据理想气体状态方程，P0V+P00.25N=4P0V其中其中V=5.710-3-4.210-3=1.510-3m3代入数值，解得代入数值，解得N=18当空气完全充满药桶以后，如果空气压强仍然大于当空气完全充满药桶以后，如
23、果空气压强仍然大于大气压，则药液可以全部喷出由玻大气压，则药液可以全部喷出由玻马定律，马定律，4P0V=5.7P10-3解得，解得，P=1.053P0所以，药液可以全部喷出所以，药液可以全部喷出教材习题答案教材习题答案1.不相同。因为冬季温度低，等体积等质量不相同。因为冬季温度低，等体积等质量的气体，冬天的压强较小，故要使汽车轮胎的气体，冬天的压强较小，故要使汽车轮胎内空气的压强相同，冬天打入的空气质量要内空气的压强相同，冬天打入的空气质量要多一些才可以。多一些才可以。2.（1）气体质量一定时，温度不变，分子热运动气体质量一定时，温度不变，分子热运动的速率不变，体积越小，分子越密集，单位时间内
24、的速率不变，体积越小，分子越密集，单位时间内气体分子和容器壁碰撞的次数越多，所以气体压强气体分子和容器壁碰撞的次数越多，所以气体压强越大。越大。（2）气体质量一定时，体积不变，温度越）气体质量一定时，体积不变，温度越高，分子热运动的平均速率越大，气体分子高，分子热运动的平均速率越大，气体分子撞击容器壁时对容器壁的作用力越大，气体撞击容器壁时对容器壁的作用力越大，气体的压强就越大。的压强就越大。3.在失重的情况下，气体对于容器壁仍然有在失重的情况下，气体对于容器壁仍然有压强。因为气体对容器壁的压强不是由于重压强。因为气体对容器壁的压强不是由于重力引起的。例如：如电梯从高处启动下降，力引起的。例如：如电梯从高处启动下降，此时处于失重的状态，而电梯内的气体压强此时处于失重的状态，而电梯内的气体压强并没有消失。我们也可以做一个实验。并没有消失。我们也可以做一个实验。将一个充有空气的气球，下面拴上一个重将一个充有空气的气球，下面拴上一个重物，让它从高处加速落下，处于失重状态，物，让它从高处加速落下，处于失重状态，气球没有变瘪，说明气体对容器壁仍然有气球没有变瘪，说明气体对容器壁仍然有压强。压强。4.统计规律在我们的生活中非常普遍。请同统计规律在我们的生活中非常普遍。请同学们统计几个班的某学科考试成绩，做成学们统计几个班的某学科考试成绩，做成曲线，看体现出来什么。曲线，看体现出来什么。
