气体压强微观解释

理想气体的压强及温度的微观解释在普通物理热学的教学中，对理想气体的压强、温度的学习和讨论时，学生对压强、温度的微观实质理解困难，特别是对宏观规律的微观解释与分析问题。

文章从理想气体分子模型的建立和统计假设的提出，对压强、温度的实质进行讨论，从而使学生得到正确理解，并学会用微观理论解释和研究宏观现象和规律的分析方法。

标签：理想气体；微观模型；压强；温度；微观本质在物理的学习和研究中，经常会讨论和分析一些物理现象和规律，很多物理现象和规律，是可以通过实验观察和验证的宏观规律，而表征分子、原子运动性质的微观量，很难用观察或实验直接测定。

宏观量与微观量之间必然存在着联系，要更深入地认识和研究宏观规律，必须对宏观规律的微观本质进行分析。

通过对理想气体的几个宏观规律与微观实质的关系对比和分析，帮助我们认识和理解气体动理论的有关规律，并掌握这一研究方法。

1 理想气体模型及状态方程1.1 理想气体模型。

所谓理想气体是指重力不计，密度很小，在任何温度、任何压强下都严格遵守气体实验定律的稀薄气体。

理想气体是一种理想化的物理模型，是对实际气体的科学抽象。

理想气体的微观特征是：分子间距大于分子直径10倍以上，分子间无相互作用的引力和斥力，分子势能为零，其内能仅由温度和气体的量决定，内能等于分子的总动能。

温度提高，理想气体的内能增大；温度降低，理想气体的内能减小。

实际气体抽象为理想气体的条件：不易被液化的气体，如氢气、氧气、氮气、氦气、空气等，在压强不太大、温度不太低的情况下，所发生的状态变化，可近似地按理想气体处理。

分子本身的线度与分子之间的距离相比可忽略不计，视分子为没有体积的质点；除碰撞瞬间外，分子之间及分子与容器壁之间没有相互作用力，不计分子所受的重力；分子之间及分子与器壁之间作完全弹性碰撞，没有能量损失，气体分子的动能不因碰撞而损失。

容器各部分分子数密度等于分子在容器中的平均密度n=NV，式中，n是气体分子数密度，N是气体的总分子数，V是气体容器的容积；沿空间各个方向运动的分子数目是相等的；气体分子的运动在各个方向机会均等，不应在某个方向更占优势，即全体分子速度分量vx、vy和vz的平均值vx=vy=vz=0。

气体压强微观
气体压强的产生：大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生了气体的压强。

单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力。

所以从分子动理论的观点来看，气体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。

中文名气体压强的微观意义微观因素气体分子的数密度和平均动能决定宏观因素气体的体积增大分子的数密度变小地球引力无关
决定因素
决定气体压强大小的因素。

①微观因素：气体压强由气体分子的数密度和平均动能决定：A气体分子的数密度（即单位体积内气体分子的数目）大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多；B气体的温度高，气体分子的平均动能变大，每个气体分子与器壁的碰撞（可视为弹性碰撞）给器壁的冲力就大；从另一方面讲，气体分子的平均速率大，在单位时间里撞击器壁的次数就多，累计冲力就大。

②宏观因素：气体的体积增大，分子的数密度变小。

在此情况下，如温度不变，气体压强减小；如温度降低，气体压强进一步减小；如温度升高，则气体压强可能不变，可能变化，由气体的体积变化和温度变化两个因素哪一个起主导地位来定。

（3）因密闭容器的气体分子的数密度一般很小，由气体自身重力产生的压强极小，可忽略不计，故气体压强由气体分子碰撞器壁产生，大小由气体分子的数密度和温度决定，与地球的引力无关，气体对上下左右器壁的压强大小都是相等的。

分子热运动、布朗运动、扩散现象1、做布朗运动实验，得到某个观测记录如图。

图中记录的是（A. 分子无规则运动的情况B. 某个微粒做布朗运动的轨迹C. 某个微粒做布朗运动的速度一一时间图线D. 按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线E. 布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映2、布朗运动虽然与温度有关，但布朗运动不能称为热运动（对）3、空中飞舞的尘埃的运动不是布朗运动经验之谈：布朗运动凭肉眼观察不到，得在光学显微镜下观察分子运动在光学显微镜下观察不到，得在电子显微镜下观察。

布郎运动不会停止，而尘埃的飞扬经过一段时间后，会落回地面4、观察布朗运动时，下列说法正确的是（AB ）A. 温度越高，布朗运动越明显B. 大气压强的变化，对布朗运动没有影响C. 悬浮颗粒越大，布朗运动越明显D. 悬浮颗粒的布朗运动，就是构成悬浮颗粒的物质的分子热运动5•由分子动理论及能的转化和守恒定律可知…（D ）A. 扩散现象说明分子间存在斥力B. 布朗运动是液体分子的运动，故分子在永不停息地做无规则运动C. 理想气体做等温变化时，因与外界存在热交换，故内能改变D. 温度高的物体的内能不一定大，但分子的平均动能一定大6.下列关于热运动的说法，正确的是（D ）A.热运动是物体受热后所做的运动B.温度高的物体中的分子的无规则运动C.单个分子的永不停息的无规则运动D.大量分子的永不停息的无规则运动物质的量（2 ）分子的个数=摩尔数X 阿伏加德罗常数（1 ）阿佛加德罗常数=摩尔体积 摩尔质量 分子体积 分子质量 即：N A V(3)摩尔体积=摩尔质量1 •从下列哪一组数据可以算出阿伏加德罗常数( C )A.水的密度和水的摩尔质量 B.水的摩尔质量和水分子的体积M N A N A M 6 .一热水瓶水的质量约为 m=2.2 kg,它所包含的水分子数目为 ____________ .(取两位有效数字阿伏加德罗常数取 6.0 x o 23 mol -1) (7.3 1025个)7•某同学采用了油膜法来粗略测定分子的大小：将 1 cm 3油酸溶于酒精，制成 1 000 cm 3的溶液.已知1 cm 3酒精油酸溶液有100滴，在一塑料盘内盛水，使盘内水深约为1 cm , 将1滴溶液滴在水面上，由于酒精溶于水，油酸在水面上形成一层单分子油膜，测得这一油膜层的面积为 90 cm 2,由此可估计油酸分子的直径为多少？ (答案：1.1 x 0-9m )气体压强的微观解释影响气体压强的因素有两个:C •水的摩尔质量和水分子的质量 D.水分子的体积和水分子的质量2.已知铜的摩尔质量为 M (kg/mol ),铜的密度为p( kg/m 3),阿伏加德罗常数为N A ( mol - 1).下列说法不正确的是(N AA.1 kg 铜所含的原子数为- M B.1 m 3铜所含的原子数为巴巴 MC.1个铜原子的质量为NA kg D.1 个铜原子所占的体积为 — m 3 N A3. 利用单分子油膜法可以粗测分子的大小和阿伏加德罗常数 •如果已知体积为 V 的一滴油在 水面上散开形成的单分子油膜的面积为S ,这种油的密度为p,摩尔质量为 M ,则阿伏 6MS 364,通过估算可知铜中每个铜原子所占 加德罗常数的表达式为( )答案: 4.已知铜的密度为 8.9 x 103 kg/m3,相对原子质量为 的体积为(B )A.7 x 10 一6 m 3B.1 x 10 — 29 m 3C.1 x 10 一26 m 3D.8 x 10 一24 m5.某物质的摩尔质量为 位体积所含的分子数分别是 M ,密度为p ,设阿伏加德罗常数为(D )N A ,则每个分子的质量和单 A.N A MB .M 也 N AN AM1 ) 单位面积上，单位时间内，气体分子对容器壁的碰撞次数从宏观来看，决定于分子的浓度(单位体积内分子的个数)或对一定量的气体来说，压强的大小决定于分子的体积。

气体压强的微观解释气体压强是指气体分子对单位面积的压力。

在日常生活中，我们经常会遇到气体压强的概念，例如气球膨胀、轮胎充气、气压锅等等。

那么，气体压强是如何产生的呢？本文将从微观角度解释气体压强的产生机制。

气体是由大量分子组成的，这些分子具有质量、速度和能量等性质。

气体分子之间存在着相互碰撞的作用，这些碰撞会产生压力，从而使气体对容器产生压力。

下面我们从分子的角度来解释气体压强的产生过程。

首先，我们来看气体分子的运动方式。

气体分子以高速无规则运动，沿着任意方向做直线运动。

当气体分子碰撞到容器壁时，它们会改变方向和速度，并产生反作用力。

这个反作用力会使容器壁产生弹性变形，从而产生一个压力，即气体压强。

其次，我们来看气体分子的速度分布。

在气体中，气体分子的速度是不断变化的，但是它们的速度分布是具有一定规律性的。

根据麦克斯韦-玻尔兹曼分布定律，气体分子的速度分布服从高斯分布。

高速分子的数量较少，低速分子的数量较多。

因此，当气体分子在容器壁上碰撞时，高速分子会产生更大的反作用力，低速分子产生的反作用力则较小。

这就导致了气体压强的大小与气体温度有关。

第三，我们来看气体分子的密度。

气体分子的密度越大，碰撞的频率也就越高。

因此，气体分子的密度也会影响气体压强的大小。

当气体分子的密度增加时，碰撞的频率也会增加，从而使气体压强增大。

最后，我们来看气体分子的大小。

气体分子的大小对气体压强也有一定的影响。

当气体分子的大小较小时，分子之间的碰撞会比较频繁，因此气体压强也会增大。

但是，当气体分子的大小达到一定程度时，分子之间的碰撞就会变得不太频繁，从而使气体压强减小。

综上所述，气体压强是由气体分子运动产生的。

气体分子的速度、密度、大小等因素都会影响气体压强的大小。

了解气体压强的微观解释有助于我们更好地理解气体的性质和行为。

专题10 理想气体状态方程（教师版）一、目标要求二、知识点解析1．气体的等温、等容和等压变化(1)气体实验定律气体的温度、体积和压强这三个状态参量之间存在一定的关系，我们从三个角度分别探讨它们之间的联系．图1、图2和图3分别表示气体在等温、等容和等压下的各状态参量之间的关系：注意：只有取开尔文温标时，等容变化和等压变化的正比关系才成立． 2.气体压强的微观解释①压强：从微观角度来看，气体对容器的压强是由于大量气体分子对容器的撞击引起的，气体的温度越高，气体分子的密集程度（单位体积内的分子数）越大，气体对容器的压强越大；注意：与气体对容器的压强不同，大气压强是由地球的吸引产生的； ②微观理解a ．一定质量的气体温度不变时，平均动能不变，压缩体积使得气体分子密集程度增大，则压强增大；b ．一定质量的气体体积不变时，升高温度使得气体分子的平均动能增加，在相同密集程度下撞击容器时的作用力更大，则压强增大；c ．一定质量的气体压强不变时，升高温度，分子平均动能增大，为使气体的压强不变，气体只能减小分子的密集程度，即体积增大．3．理想气体状态方程 (1)理想气体①定义：气体实验定律只有在温度变化不大（相比室温）、压强变化不大（相比大气压）的情况下才成立，为研究方便，假设一种气体，在任何温度和任何压强下都符合实验定律，这种气体被称为理想气体；实际气体在温度变化不大（相比室温）、压强变化不大（相比大气压）时可以视作理想气体；②性质：理想气体中的分子忽略自身体积，可视作质点；不考虑分子间的作用力，即分子运动时做匀速直线运动，且不计分子势能；分子与分子、分子与容器的碰撞都是完全弹性的；(2)理想气体状态方程设一定质量的理想气体在1状态时的温度、压强和体积分别为T 1、p 1、V 1，在2状态时的温度、压强和体积分别为T 2、p 2、V 2，则有：112212p V p V T T理论表明，考虑理想气体的数量关系，理想气体状态方程为：pV=nRT 其中n 为理想气体的物质的量．三、考查方向图1图2图3题型1：气体压强的微观解释典例一：（2017•朝阳区二模）科学精神的核心是对未知的好奇与探究，小君同学想寻找教科书中“温度是分子平均动能的标志”这一结论的依据，他以氦气为研究对象进行了一番研究，经查阅资料得知：第一，理想气体的模型为气体分子可视为质点，分子间除了相互碰撞外，分子间无相互作用力；第二，一定质量的理想气体，其压强p 与热力学温度T 的关系式为p nkT =，式中n 为单位体积内气体的分子数，k 为常数。

压强微观公式压强这个概念，咱们在物理课上可没少接触。

那今天咱就来好好唠唠压强的微观公式。

先来说说啥是压强。

想象一下，你使劲儿按一个气球，气球瘪得越厉害，就说明你给它的压强越大。

简单来讲，压强就是单位面积上受到的压力。

压强的微观公式呢，就像是物理学里的一个神秘密码。

它跟气体分子的运动可有着密切的关系。

公式是p = 2/3 × n × ε ，这里的 p 就是压强，n 是单位体积内的分子数，而ε 呢，是分子的平均平动动能。

咱们来举个例子感受一下。

就说一个教室里，同学们跑来跑去。

假设教室的空间是固定的，也就是体积固定。

如果这时候教室里的同学越来越多，相当于单位体积内的“分子数” n 增加了，那是不是大家碰撞的机会就多了，感觉就会更拥挤，这就好像压强增大了。

再说说这个分子的平均平动动能ε 。

想象一下同学们跑得越快，是不是碰撞起来就更猛？这就相当于分子的平均平动动能增大了，压强也就跟着变大啦。

我还记得之前有一次，我去参加一个活动，现场人特别多。

大家都在一个不算大的空间里，开始的时候还觉得能活动得开，后来人越来越多，而且大家因为兴奋，动作幅度也大，感觉周围的“压力”一下子就上来了，这其实就跟压强增大的原理有点像。

咱们回到这个微观公式。

它能帮助我们理解很多生活中的现象。

比如说，为什么打气筒给轮胎打气的时候，轮胎会变得越来越硬？因为往轮胎里充进去的气体越来越多，单位体积内的分子数增加，压强也就增大了。

还有啊，夏天的时候，车胎容易爆胎。

这是因为温度升高，气体分子的运动变得更剧烈，平均平动动能增大，压强也就跟着增大，超过了车胎能承受的限度，可不就爆胎了嘛。

从微观角度理解压强，能让我们更深入地认识这个世界。

就像我们透过显微镜看到了细胞的结构，对生命有了更深刻的理解一样。

再想想，压缩空气的时候，为什么会感觉到阻力？就是因为你在试图减小气体的体积，让单位体积内的分子数增加，压强增大，气体分子就会“反抗”你的压缩。

气体及气体状态方程1、气体实验定律①玻意耳定律：pV = C（C为常量）一等温变化微观解释：一定质量的理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能是一定的，在这种情况下，体积减少时，分子的密集程度增大，气体的压强就曾大。

适用条件：压强不太大，温度不太低1图象表达：p - V②查理定律：T = C（C为常量）一等容变化o微观解释：一定质量的气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变，在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强就增大＞适用条件：温度不太低，压强不太大/V图象表达：p—③盖吕萨克定律：T = C（C为常量）一等压变化o ------------------------- ► V微观解释：一定质量的气体，温度升高时，分子的平均动能增大，只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减少，才能保持压强不变适用条件：压强不太大，温度不太低V '图象表达：V - T2、理想气体宏观上：严格遵守三个实验定律的气体，在常温常压下实验气体可以看成理想气体微观上：分子间的作用力可以忽略不计，故一定质量的理想o气体的内能只与温度有关，与体积无关理想气体的方程：T=C3、气体压强的微观解释大量分子频繁的撞击器壁的结果影响气体压强的因素：①气体的平均分子动能（温度）②分子的密集程度即单位体积内的分子数（体积）1、如图所示，为质量恒定的某种气体的P-T 图，A 、B 、C三态中体积最大的状态是（） ” ・C A. A 状态B. B 状态C. C 状态D.条件不足，无法确定 °2、 一定质量的理想气体处于某一平衡态，此时其压强为p °,欲使气体状态发生变化后压强 仍为p o ,通过下列过程能够实现的是（） °A. 先保持体积不变，使气体升温，再保持温度不变，使气体压缩B. 先保持体积不变，使压强降低，再保持温度不变，使气体膨胀C. 先保持温度不变，使气体膨胀，再保持体积不变，使气体升温D. 先保持温度不变，使气体压缩，再保持体积不变，使气体降温3、 下列说法中正确的是（） A. 气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大B. 气体的体积变小时，单位体积的分子数增多，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多，从而气体的压强一定增大C. 压缩一定量的气体，气体的内能一定增加D.分子a 从远处趋近固定不动的分子b ，当a 到达受b 的作用力为零处时， 定最大4、一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p 「七、 平衡状态下的压强、体积和温度分别为P 2、v 2、T 2,下列关系正确的是（'）' T =1T B. p =p ，V =1V ，T =2T1 2 2 1 2 1 2 2 1 2T =2T D. p =2p ，V =V ，T =2T 1 2 1 2 12 1 2中间有一段水银把空气分割为两部分，当玻璃管竖直时，上、下两A.水银柱下降，上面空气体积增大 B.水银柱上升，上面空气体积减小C.水银面不动，上面空气体积不变D.下面部分的空气压强减小6、 一定质量气体作等容变化，温度降低时，气体的压强减小，这时（） A. 分子平均动能减小 B.分子与器壁碰撞时，对器壁的总冲量减小C.分子平均密度变小了D.单位时间内分子对器壁单位面积的碰撞次数减少a 的动能一A. P ] = P 2，V ] = 2V 2, C. P i = 2p 2， V ] = 2V 2，5、两端封闭的玻璃管， 部分的空气体积相等，如果将玻璃管倾斜，则（ ）7、对一定量的气体，若用N表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数，则（）A.当体积减小时，V必定增加B.当温度升高时，N必定增加C.当压强不变而体积和温度变化时，N必定变化D.当压强不变而体积和温度变化时，N可能不变8、如图所示，两个相通的容器P、Q间装有阀门K、P中充满气体，Q为真空，整个系统与外界没有热交换。

气体压强是热学部分的重要概念，也是学习中的难点，从微观和宏观两个角度正确地理解气体压强的概念是解决问题的关键。

一、微观方面气体压强是由大量气体分子碰撞器壁产生的，在数值上等于垂直作用于器壁单位面积上的平均冲击力，或者说等于单位时间内器壁单位面积上所受气体分子碰撞的总冲量。

气体分子质量越大，速度越大，即分子的平均动能越大，每个气体分子撞击一次器壁的作用力越大，而单位时间内气体分子撞击的次数越多，对器壁的总压力越大，而这一次数又取决于单位体积内的分子数（分子的密集程度）和平均动能（分子在容器中往返运动着，其平均动能越大，分子平均速率也越大，连续两次碰撞某器壁的时间间隔越短，即单位时间内撞击次数越多），可见，从微观角度看，气体的压强取决于气体分子的平均动能和密集程度。

例1：下列说法正确的是（）a.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。

b.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。

c.气体分子热运动的平均动能减少，气体的压强一定减小。

d.单位体积的气体分子数增加，气体的压强一定增大。

答案：a二、宏观方面教材中对气体压强做了如下的定义：容器中的大量气体分子对器壁的频繁碰撞，就对器壁产生一个持续的、均匀的压力，而器壁单位面积上受到的压力就是气体的压强。

对于质量一定的某种气体，气体的体积越小密度越大，单位体积内分子数就越多，单位时间碰撞气壁单位面积分子数越多，气体的压强越大；气体的温度越高，分子的平均速率越大，单位时间碰撞气壁单位面积分子数越多并且每次碰撞作用力越大，气体的压强越大；所以从宏观上说，一定质量气体压强的大小是由气体的体积和温度共同决定的。

一定质量的气体体积越小，温度越高，气体的压强就越大。

例2：如下图所示，水平放置的密封气缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔板可在气缸内无摩擦滑动，右侧气体内有一电热丝。

气缸壁和隔板均绝热。

初始时隔板静止，左右两边气体温度相等。

2021年2月1日理科考试研究•综合版• 43 •走性分析走量计箅以“气体压强的微观解释”教学设计为例施生晶熊美华(三明市第二中学福建三明365000)摘要：“气体压强的微观解释”是高中物理教学的难点.本文设计米粒撞击台秤创新实验，模拟气体压强产生的机理，定性分析影响气体压强各因素；建立气体模型，应用数学和物理知识，推理、定量计算获得气体压强表达式；从定 性到定量，突破教学的难点，帮助学生体验概念建立的过程，培养学生创新意识和实验素养.关键词：气体压强；创新实验；定性分析；定量计算1问题的提出高中物理(选修3 - 3)“气体压强的微观解释”， 教材提供的材料十分有限，实验室没有现成器材，传 统上是纯理论教学，是教学的难点.为了满足课堂的 需要，把抽象的气体压强直观呈现给学生，需要教师 研制教具，进行课堂演示实验，突破教学难点，激发学 生学习兴趣，帮助学生建立概念，让学生体验概念建 立的过程，助力学生认知的构建、创新意识和实验素 养的培养.2设计创新实验，定性分析在“探究加速度与力、质量关系”的力学实验中， 在“探究平行板电容器的影响因素”电学实验中，学 生已经掌握了用控制变量的方法来研究变量问题，本 节课设计的米粒撞击台秤实验也贯穿这类研究 方法[1].实验模拟气体压强产生机理的实验.实验器材:如图1所示的数字电子台秤、一定数 量的米粒、底部有3个圆孔的瓶子（圆孔设计:孔的大小相同,能封闭和打开）.图1米粒撞击台秤实验探究一模拟气体压强产生教师演示1:把瓶子拿到台秤上方约30cm 位置 处，打开一个圆孔，米粒通过圆孔，连续撞击台秤.实验现象1:数字电子台秤示数先增大(〇 ~24. 8)， 到最大值后，有些许缓慢减小到0(24. 8〜0)[2].实验目的:教师通过创新实验，把台秤示数变化 情况，直观呈现给学生，激发学生思考，台秤示数为何 会变化？现象分析:因米粒撞击台秤，台秤才有示数;撞击 台秤的米粒数量大致相同，台秤示数稳定，台秤示数 与米粒的撞击有关.探究二模拟气体压强与气体分子平均动能关系教师演示2:把瓶子拿到台秤上方约50cm 位置 处，重复刚才实验.实验现象2:数字电子台秤示数先增大（0〜34. 6),到最大值后，有些许缓慢减小到0(34.6 ~0)， 最大值明显增加.现象分析:因米粒从更高位置落下，撞击台秤速 度更大，导致台秤示数最大值增加，台秤示数与米粒 的撞击速度有关.实验结论1:台秤示数与米粒撞击的速度有关.探究三模拟气体压强与气体分子密集程度的关系教师演示3:把瓶子拿到台秤上方约30cm 位置 处，打开2个圆孔，让米粒通过圆孔，连续撞击台秤;打开3个圆孔，重复刚才实验.基金项目：福建省教育科学“十三五”规划课题“在山区高中实施物理创新教学的策略与实践研究”（课题编号：2020XB 0547);2019年三明市基础教育教学研究课题“核心素养视野下高中物理创新教学的实践研究”（课题编号：JYKT - 19004).作者简介：施生晶（1974 -),男，福建三明人，本科，中学高级教师，研究方向：高中物理竞赛和教学研究.• 44 •理科考试研究•综合版2021年2月1日实验现象3 :打开2个圆孔，台秤示数最大值增加 到31.8;打开3个圆孔，台秤示数最大值增加到41.5.现象分析：比较演示1和3,打开圆孔的个数越 多，单位时间内撞击台秤米粒数量增加，导致台秤示 数最大值增加.实验结论2:台秤示数与撞击台秤米粒数量（米粒 的密集程度）有关.本实验所需器材简单，制作容易，能方便模拟气 体压强产生的机理•通过米粒撞击台秤，学生视觉上 产生强烈的刺激，实验直观清晰，效果极佳，学生对气 体压强的认识更深入、更全面，学生会定性判断，台秤 示数变化，跟米粒的撞击速度和密集程度有关，并且 引发学生兴趣，激发学生探究气体压强定量关系的 激情•3物理建模，定量计算物理学是一门精确的定量科学.定性能让学生对 物理量进行简单区分，定量才能引导学生作深入研 究;用数学方式把物理现象、物理概念、物理规律表示 出来，才是真正认识物理问题的本质，思维才会从感 14到理性发展[3].3. 1建立模型 3. 1. 1相关参数设单位体积内气体的分子数 (分子数的密集程度）为《，气体分子平均速率〃，分子平均质量为分子平均动能&2!(温度C :越高，平均动能越大）所示.3. 1.2统计规律气体分子在做无规 则运动，沿各个方向运 动的机会均等.为了便 于研究，本模型的气体 分子朝着上、下、前、后、左、右这六个方向运动，如图3所示.3. 1.3分子个数在时间A t 内，单位体积内气体分子个数= nAK 体=nAS ((如图4所示），（AS -单位面积）；撞击单位面积器壁的气体分子个数= | =〇(如图3所示，垂直撞击右侧壁分子数).，如图 2 图2气体参数图3气体分子沿各个方向运动3.2动力学角度分析 3.2. 1单个气体对器壁碰撞的作用力F设气体分子垂直与器壁发生 弹性碰撞（碰前的速度为〃，碰后 的速度为-〃），如图4所示.单个气体动量的改变量为/V=D ) - mi ; = _，根据动图4气体分子垂直与器量定理，器壁对单个气体产生的作用力大小Ap _ 2m vAt ~ At '根据牛顿第三定律得F ; =h .3_ 2. 2 /V 个气体分子对器壁的作用力F '器壁对yv 个气体分子的作用力大小F = yvF , =/v2m v _ nAS ( vAt )2m v _ nASmv 2"a T = 6 a T = ^3^'根据牛顿第三定律广=尺 3.2.3容器内气体的压强P器壁单位面积所受的平均作用力p = £ =a s =t<(气体分子的平均动能为瓦根据气体压强的微观表达式P = f «，定量判断:微观角度，气体压强跟分子的密集程度与分子平 均动能（速率）有关;宏观角度，气体压强跟气体的体 积与气体温度有关.物理教学，教师不仅要传授物理知识，还要培养和提高学生思维能力.气体压强的微观表达式推理过 程中，在培养学生综合能力方面，是非常好的素材.学 生根据前期掌握的气体实验定律，通过教师引导，学 生建立气体物理模型,运用动量定理、牛顿运动定律、 压强等物理规律，进行数学分析、逻辑推理、找出规 律、形成结论、获得新知识，适合学生认识事物的顺 序，发展了学生的思维能力，最大程度地培养和发展 学生的物理学科的核心素养.4气体压强的微观解释的应用(2019年全国n卷）如p -K 图p(图5)所示，1、2、3三个点代表某容％器中一定质量理想气体的三个不同 状态，对应的温度分别是、八、八.用％、/V 2、％分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，则/V ,______/V 2______/V 3.(填“大于”P ,一音-〇V , 2V , V图5 2019年全国n 卷H ______ T },‘小于”或“等于”)2021年2月1日理科考试研究•综合版• 45 •本题主要考查对气体压强微观的解释.在常规教 学中，教师采用叙述的方式，没有在核心概念、物理规 律的理解上下功夫，导致学生对压强的产生理解不深 刻，造成分析、解题存在困难，得分率较低.解析根据理想气体状态方程#= T)y3^，得r, = [ =27V状态1和2体积相同，分子密集程度U)相同，温度越高（r, =2乙），状态1分子平均 动能越大，在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次 数越多,y v, >/v2.状态3温度高于状态2(r3 =20，分 子平均动能更大，因气体压强相同，结合气体压强微观表达式P，状态3分子密集程度（n)更小，在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数更少為>/v3.5教学反思在教学实践中，笔者通过创新实验方案，运用定性研究、定量计算的学习进阶策略，有效地突破“气体压强的微观解释”教学难点.新时代的物理教师，不仅要践行新课程理念，而且还要不断学习研究、与时俱进，从知识和技能、过程和方法、情感态度价值观三个维度培养学生，切实提高学生的各方面能力，真正把物理核心素养落实到每一堂课之中.参考文献：[1] 陈岭，李凤英.定量探究平行板电容器电容的实验设计[J].物理教师,2020,41 (02) :66 - 68.[2] 施生晶，刘兵飞.利用创新实验突破教学难点—以“多普勒效应及其应用”实验设计为例[J].中学物理教学参考，2018,47(17) :57 -59.[3] 张亚茹，孟秀兰，杨净，尹哲.从定性到定量突破教学难点——数字多用电表辅助电容概念、规律教学例谈[J].中学物理,2018,36(11 ):35 -37.(收稿日期：2020-丨0-15)基于“学可进阶理论”指导下的教学设计—以“应用牛顿第二定律求解加速度”为例郭海昌(重庆市第30中学校重庆4〇0014)摘要：本文依据“学习进阶”理论，分析学生现有认知水平和认知结构，将教学目标划分为三个进阶水平，形成了 循序的、连贯的、逐级递进的学习序列.通过学生运用牛顿第二定律解决不同情景、不同阶次的问题，引导学生主动构建 知识和方法学习，促进学生思维深度参与，提高学生的科学素养.关键词：学习进阶；牛顿第二定律;教学设计1设计思路用学习进阶理论统领物理课堂教学，有利于学生 知识体系构建、物理观念的形成和核心素养的提高.美国国家研究理事会将学习进阶定义为：“学习进阶 是随着时间推移，学生对某一学习主题的思考和认识 不断丰富、精致和深人的一种过程”学习进阶理论 认为学习是一种不断积累、不断发展的过程，学生对 核心概念的理解不是一蹴而就的，而是需要经过许多 个不同的中间水平[2].学习经历的多个中间水平，是 学生对所学知识逐渐发展、不断成熟的过程，也是学 生主动思考、探究和推理的结果.本课时是为学生完成“牛顿第二定律”新课后设 计，是牛顿第二定律知识的简单应用习题课，也为解 决“已知运动求解力和已知力求解运动”两类基本问 题奠定基础.分析学生现有认知水平和认知结构，本 节课围绕教学目标划分为三个进阶水平，选择典型问 题情景，预设若干小“阶”，采用由浅入深的问题引导 策略，帮助学生登小“阶”，爬大“阶”，完成预设教学 目标■2课程目标分析2. 1课程标准要求理解牛顿第二定律，能用牛顿运动定律解释生产基金项目：重庆市渝中区科学规划课题“心动物理课堂的学习进阶策略实践研究”（课题批准号:20丨8 -2019). 作者简介：郭海昌（1970 -)，男，重庆潼南人，本科，中学高级教师，研究方向：中学物理学科教学.。

一、选择题一反常态，单选题以电磁感应问题压轴，多选题以磁场问题压轴。

选择题：第13题：电磁感应问题。

一个线框(有电阻)在磁场中，磁场随着时间t 均匀变化，电功率为P。

固定磁场，让线框以一个恒定的角速度转动，电功率为2P。

请问一边的最大安培力。

(难度不大)第15题：带电粒子在磁场中的受力分析与功能关系实验题：考查光学实验中插针法，多用电表使用，电学实验题倾向通用技术电子技术题型。

【相似题1】如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率。

在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P 1、P 2确定入射光线，并让入射光线过圆心O ，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，连接OP 3，图中MN 为分界线，虚线半圆与玻璃砖对称，B 、C 分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB 、CD 均垂直于法线并分别交法线于A 、D点。

①设AB 的长度为l 1，AO 的长度为l 2，CD 的长度为l 3，DO 的长度为l 4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量________，则玻璃砖的折射率可表示为________。

②该同学在插大头针P 3前不小心将玻璃砖以O 为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将__________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。

【答案】①l 1和l 3，l 1l 3；②偏大解析①sin θ1＝l 1BO ，sin θ2＝l 3COn ＝sin θ1sin θ2＝l 1BO l 3CO＝l 1l 3，因此只需测量l 1和l 3即可。

②玻璃砖顺时针转过一个小角度，在处理数据时，认为l 1是不变的，即入射角不变，而l 3减小，所以测量值n＝l 1l 3将偏大。

2024年6月浙江省高考物理试卷+解析【相似题2】如图所示是一个三极管放大效果的演示实验,将47kΩ电位器调至最下端,合上开关,灯泡不亮。

将电位器慢慢向上调,可看到发光二极管渐渐变亮,灯泡也同时渐渐变亮。

contents •气体压强的微观解释•理想气体压强公式•实际气体压强与温度的关系•气体压强在生活中的应用•气体压强与流体的关系•气体压强在科技领域的应用目录气体压强的微观解释0102气体压强的定义压强是矢量，其方向垂直于器壁，其大小反映单位面积上所受的平均作用力气体压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁产生的平均作用力气体分子的无规则运动01气体分子不断进行无规则运动，与器壁不断碰撞02分子运动速度越大，碰撞频率越高，压强越大03温度越高，分子运动速度越快，压强越大01分子数密度是指在单位体积内所含有的分子数02平均动能是指所有分子动能的平均值03分子数密度越大，平均动能越大，压强越大04温度越高，分子平均动能越大，即使分子数密度不变，压强也会增大分子数密度和平均动能理想气体压强公式理想气体状态方程•理想气体状态方程是描述理想气体状态变化关系的方程。

根据理想气体假设，理想气体的压强是大量气体分子对容器壁的碰撞产生的。

当温度不变时，理想气体的压强与气体的体积成反比；当体积不变时，理想气体的压强与温度成正比。

理想气体压强公式推导•理想气体压强公式是根据理想气体状态方程推导而来的。

根据理想气体假设，气体分子的平均动能与温度成正比。

因此，当温度不变时，气体分子的平均动能保持恒定。

由于气体分子对容器壁的碰撞是随机的，因此气体的压强与气体分子的平均动能成正比。

因此，理想气体压强公式为：$p =\frac{nRT}{V}$，其中$n$为气体分子的摩尔数，$R$为气体常数，$T$为气体的绝对温度，$V$为气体的体积。

理想气体压强公式的应用理想气体压强公式可以应用于许多领域，例如空气动力学：在空气动力学中，理想气体压强公式可以用于计算空气在高速流动时的压强变化。

热力学：在热力学中，理想气体压强公式可以用于研究热力学系统中的压力和温度之间的关系。

化学反应动力学：在化学反应动力学中，理想气体压强公式可以用于研究化学反应过程中气体压力的变化。

物理总复习：固体、液体和气体【考纲要求】1、知道气体分子运动速率的统计分布规律；2、知道气体的三大实验定律、内容、熟悉其图像；3、知道理想气体的状态方程，能结合力学知识解相关气体状态变化的问题。

【知识网络】【考点梳理】考点一、气体分子动理论要点诠释：1、气体分子运动的特点：①气体分子间距大，一般不小于10r0，因此气体分子间相互作用的引力和斥力都很小，以致可以忽略（忽略掉分子间作用力的气体称为理想气体）。

②气体分子间碰撞频繁，每个分子与其他的分子的碰撞多达65亿次／秒之多，所以每个气体分子的速度大小和方向是瞬息万变的，因此讨论气体分子的速度是没有实际意义的，物理中常用平均速率来描述气体分子热运动的剧烈程度。

注意：温度相同的不同物质分子平均动能相同，如H2和O2，但是它们的平均速率不相同。

③气体分子的速率分布呈“中间多，两头少”分布规律。

④气体分子向各个方向运动的机会均等。

⑤温度升高，气体分子的平均动能增加，随着温度的增大，分子速率随随时间分布的峰值向分子速度增大的方向移动，因此T1小于T2。

2、气体压强的微观解释：气体的压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的，气体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。

气体分子的平均动能越大，分子越密，对单位面积器壁产生的压力就越大，气体的压强就越大。

考点二、气体的状态参量要点诠释：对于气体的某种性质均需用一个物理量来描述，如气体的热学性质可用温度来描述，其力学性质可用压强来描述。

描述气体性质的物理量叫状态参量。

1、温度：温度越高，物体分子的热运动加剧，分子热运动的平均动能也增加，温度越高，分子热运动的平均动能越大，温度越低，分子热运动的平均动能越小。

微观含义：温度是分子热运动的平均动能的标志。

温标：温度的数量表示法。

(1)摄氏温标：标准状况下冰水混合的温度为0度，水沸腾时的温度为100度，把0到100之间100等份，每一等份为1摄氏度（1℃）。