物理：新人教版选修3-3 8.4气体热现象的微观意义(同步练习)

新人教版高中物理选修3－3第八章《气体热现象的微观解释》精品教案

课题 §8.4气体热现象的微观解释 课型 新授课 课时 1

教

学

目

的 1、知识与技能：

（1）能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义，并能知道气体的压强、温度、体积与所对应的微观物理量间的相关联系。

（2）能用气体分子动理论解释三个气体实验定律。

2、过程与方法

通过让学生用气体分子动理论解释有关的宏观物理现象，培养学生的微观想像能力和逻辑推理能力，并渗透“统计物理”的思维方法。

3、情感态度价值观：

通过对宏观物理现象与微观粒子运动规律的分析，对学生渗透“透过现象看本质”的哲学思维方法。

重

难

点 1．用气体分子动理论来解释气体实验定律是本节课的重点，它是本节课的核心内容。

2．气体压强的微观意义是本节课的难点，因为它需要学生对微观粒子复杂的运动状态有丰富的想像力。

教学方法 讲述法、分析推理法。

教

学

过

程

教师活动 学生活动

(一)体验统计规律

阅读教材，知道个别事物的出现具有偶然的因素，但大量事物出现的机会，却遵从一定的统计规律。

（二）气体分子运动的特点

阅读教材：你能找到气体分子运动有哪些特点？同学之间相互交流，然后总结。

点拨：气体分子运动特点是：

（1）气体间的距离较大，分子间的相互作用力十分微弱，可以认为气体分子除相互碰撞及与器壁碰撞外不受力作用，每个分子都可以在空间自由移动，一定质量的气体的分子可以充满整个容器空间。

（2）分子间的碰撞频繁，这些碰撞及气体分子与器壁的碰撞都可看成是完全弹性碰撞。气体通过这种碰撞可传递能量，其中任何一个分子运动方向和速率大小都是不断变化的，这就是杂乱无章的气体分子热运动。

（3）从总体上看气体分子沿各个方向运动的机会均等，因此对大量分子而言，在任一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等的。

（4）大量气体分子的速率是按一定规律分布，呈“中间多，两头少”的分布规律，且这个分布状态与温度有关，温度升高时，平均速率会增大。

- 1 - 2014高中物理 8.4《气体热现象的微观解释》教学设计 新人教版选修3-3

教学目标

1．在物理知识方面的要求：

（1）能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义，并能知道气体的压强、温度、体积与所对应的微观物理量间的相关联系。

（2）能用气体分子动理论解释三个气体实验定律。

2．通过让学生用气体分子动理论解释有关的宏观物理现象，培养学生的微观想像能力和逻辑推理能力，并渗透“统计物理”的思维方法。

3．通过对宏观物理现象与微观粒子运动规律的分析，对学生渗透“透过现象看本质”的哲学思维方法。

重点、难点分析

1．用气体分子动理论来解释气体实验定律是重点，它是本节课的核心内容。

2．气体压强的微观意义是本节课的难点，因为它需要学生对微观粒子复杂的运动状态有丰富的想像力。

教学过程

引入新课

先设问：气体分子运动的特点有哪些？

答案：特点是：

（1）气体间的距离较大，分子间的相互作用力十分微弱，可以认为气体分子除相互碰撞及与器壁碰撞外不受力作用，每个分子都可以在空间自由移动，一定质量的气体的分子可以充满整个容器空间。

（2）分子间的碰撞频繁，这些碰撞及气体分子与器壁的碰撞都可看成是完全弹性碰撞。气体通过这种碰撞可传递能量，其中任何一个分子运动方向和速率大小都是不断变化的，这就是杂乱无章的气体分子热运动。

（3）从总体上看气体分子沿各个方向运动的机会均等，因此对大量分子而言，在任一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等的。

（4）大量气体分子的速率是按一定规律分布，呈“中间多，两头少”的分布规律，且这个分布状态与温度有关，温度升高时，平均速率会增大。

今天我们就是要从气体分子运动的这些特点和规律来解释气体实验定律。

教学过程

一．关于气体压强微观解释的教学

首先通过设问和讨论建立反映气体宏观物理状态的温度（T）、体积（V）与反映气体分子运动的微观状态物理量间的联系：

精 品 试 卷

1 第八章 第4节 气体热现象的微观意义

基础夯实

一、选择题(1～3题为单选题，4题为多选题)

1．1859年麦克斯韦从理论上推导出了气体分子速率的分布规律，后来有许多实验验证了这一规律。若以横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比。下面四幅图中能正确表示某一温度下气体分子速率分布规律的是( D )

解析：各速率区间的分子数占总分子数的百分比不能为负值，A、B错；气体分子速率的分布规律呈现“中间多，两头少”的趋势，速率为0的分子几乎不存在，故C错、D对。

2．(山东省菏泽市2017～2018学年高二下学期期中)关于气体热现象的微观解释，下列说法中正确的是( B )

A．密闭在容器中的气体，在某一时刻向各个方向运动的气体分子数目一定相等

B．大量气体分子的速率有的大有的小，但是按“中间多，两头少”的规律分布

C．气体压强的大小跟气体的质量和气体的种类有关

D．当某一容器自由下落时，容器中气体的压强将变为零

解析：虽然分子的运动杂乱无章，在某一时刻，与容器各侧面碰撞的气体分子数目基本相同，不能说一定相同，故A错误；大量气体分子的速率有大有小，但是按“中间多，两头少”的规律分布，故B正确；气体压强跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关，故C错误；当某一容器自由下落时，虽然处于失重状态，但分子热运动不会停止，所以分子仍然不断撞击容器壁产生压力，故压强不为零，故D错误。

3．教室内的气温会受到室外气温的影响，如果教室内上午10时的温度为15℃，下午2时的温度为25℃，假设大气压强无变化，则下午2时与上午10时相比较，房间内的( B )

A．空气分子密集程度增大

B．空气分子的平均动能增大

C．空气分子的速率都增大

D．空气质量增大

解析：温度升高，气体分子的平均动能增大，平均每个分子对器壁的冲力将变大，但气压并未改变 ，可见单位体积内的分子数一定减小， 故A项、D项错误、B项正确；温度升高，并不是所有空气分子的速率都增大，C项错误。

- 1 - 专题八（选修3-3） 分子动理论 气体及热力学定律

【核心要点突破】

知识链接

一、分子动理论

1. 微观物理量的估算问题：

mMNmNA分摩

VNVVNMNmVdVdAA分摩摩分分分ρρ固、液：球形气体：立方体1633

NnNnA·：摩尔数()

nmMVVmolmol

2.分子力与分子势能

（1）分子间存在着相互作用的分子力。

分子力有如下几个特点：分子间同时存在引力和斥力；分子间的引力和斥力都随分子间的距离增大而减小，随分子距离的减小而增大，但斥力比引力变化更快。实际表现出来的是引力和斥力的合力。

（2）分子势能

（1）分子间由于存在相互作用而具有的，大小由分子间相对位置决定的能叫做分子势能。

（2）分子势能改变与分子力做功的关系：分子力做功，分子势能减少；克服分子力做功，分子势能增加；且分子力做多少功，分子势能就改变多少。分子势能与分子间距的关系（如右图示）：

- 2 -

二、热力学定律

1、 热力学第一定律ΔE=Q+W

2、热力学第二定律

表述：

（1）不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化（按热传导的方向性表述）。

（2）不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化（按机械能和内能转化过程的方向性表述）。或第二类永动机是不可能制成的。

3、热力学第三定律：热力学零度不可达到｛宇宙温度下限：－273.15摄氏度（热力学零度）｝

三、气体实验定律

1、等温过程：p1V1=p2V2=k（玻－马定律）

2、等容过程：221100tTpTp273ptpp（查理定律）

3、等压过程：（盖·吕萨克定律）

4、理想气体状态方程：pV/T=恒量或111TVp=222TVp

深化整合

- 3 - 【典例训练1】一滴油酸酒精溶液含质量为m的纯油酸，滴在液面上扩散后形成的最大面积为S.已知纯油酸的摩尔质量为M、密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA.下列表达式正确的有（ ）