高中物理选修3-3知识点

一对一个性化辅导教案

气体三大定律

【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。

考点三、理想气体实验定律

对于一定质量的气体，如果温度、体积、压强这三个量都不变，就说气体处于一定的状态。一定质量的气体，p与T、V有关，三个参量中不可能只有一个参量发生变化，至少有两个或三个同时变化。

1、玻意耳定律

要点诠释：

（1）、内容：一定质量的理想气体，在温度不变的情况下，它的压强跟体积成反比。

（2）、公式：1122pVpV恒量

（3）、图像：等温线（pV图，1pV图，如图）

说明：①pV图为双曲线，同一气体的两条等温线比较，双曲线顶点离坐标原点远的温度高,即12TT。②1pV图线为过原点的直线，同一气体的两条等温线比较，斜率（tanpV）大的温度高，12TT。

（4）、微观解释：

①一定质量的气体，温度保持不变，从微观上看表示气体分子的总数和分子的平均动能保持不变，因此气体压强只跟单位体积的分子数有关。

②气体发生等温变化时，体积增大到原来体积的几倍，单位体积内的分子数就减少到原来的几分之一，压强就会减少到原来的几分之一；反之，体积减小到原来体积的几分之一，单位体积内的分子数就增大到原来的几倍，压强就会增大到原来的几倍。

所以对于一定质量的气体，温度不变时，压强和体积成反比。

2、查理定律

（1）、内容：a.一定质量的理想气体，在体积不变的情况下，温度每升高（降低）1℃，增加（或减少）的压强等于它在0℃时压强的1273。

b.一定质量的理想气体，在体积不变的情况下，它的压强跟热力学温度成正比。

（2）、公式： 1212ppTT

（3）、图像：等容线

说明：①pt图线为过-273℃的直线，与纵轴交点是0℃时气体的压强，同一气体的两条等容线比较，12VV。

②pT图线为过原点的直线，同一气体的两条等容线比较，斜率（tanpT）大的体积小，即12VV。

（4）、微观解释：

①一定质量的气体，体积保持不变时，从微观上表示单位体积内的分子数保持不变，因此气体的压强只跟气体分子的平均动能有关。

②气体发生等容变化时，温度升高，气体分子的平均动能增大，气体的压强会增大；反之，温度降低气体分子的平均动能减小，气体压强减小。

3、盖·吕萨克定律

（1）、内容：a.一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，温度每升高（降低）1℃，增加（或减少）的体积等于它在0℃时体积的1273。

b.一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，它的体积跟热力学温度成正比。

（2）、公式： 1212VVTT

（3）、图像：等压线

说明：①Vt图线为过-273℃的直线，与纵轴交点为0℃时气体的体积，同一气体的两条等压线比较，12pp。

②VT图线为过原点的直线，同一气体的两条等压线比较，斜率大(tanVT)的压强小，即12pp。

（4）、微观解释：

①一定质量的气体，压强保持不变时，从微观上看是由于单位体积内分子数的变化引起的压强变化与由分子的平均动能变化引起的压强变化相抵消。

②气体发生等压变化时，气体体积增大，单位体积内的分子数减少，会使气体压强减小，

气体温度升高，气体分子的平均动能增大，从而使气体压强增大来抵消由气体体积增大而造成的气体压强的减小。相反，气体体积减小，单位体积分子数增多，会使气体压强增大，只有气体的温度降低，气体分子的平均动能减小，才能使气体的压强减小来抵消由气体体积减小而造成的气体压强的增大。

考点四、理想气体状态方程

（1）一定质量的理想气体，pTV、、三者之间的关系是：pVCT,C是一个定值。

（2）气体实验定律可看成理想气体状态方程的特例。

当m不变，12TT 时，1122pVpV 玻意耳定律

当m不变，12VV时， 1212ppTT 查理定律

当m不变，12pp时， 1212VVTT 盖·吕萨克定律

分子动理论

【知识网络】

【考点梳理】

考点一、物质是由大量分子组成的

1、分子体积

分子体积很小，它的直径数量级是1010m。

油膜法测分子直径：VdS，V是油滴体积，S是水面上形成的单分子油膜的面积。

3、阿伏伽德罗常数

1摩尔的任何物质含有的微粒数相同，这个数的测量值236.0210/ANmol。

要点诠释：

关于计算分子大小的两种物理模型：

1、对于固体和液体

对于固体和液体，分子间距离比较小，可以认为分子是一个个紧挨着的，设分子体积为0V，则分子直径：036Vd（球体模型），30dV （立方体模型）。

2、对于气体

对于气体，分子间距离比较大，处理方法是建立立方体模型，从而可计算出两气体分子之间的平均间距3dV。对于气体，分子间距离比较大，只能用立方体模型。

考点二、分子在永不停息地做无规则运动

要点诠释：

1、分子永不停息做无规则热运动的实验事实：扩散现象和布朗运动。

扩散现象说明分子在不停地运动着的同时，还说明了分子之间有空隙。水和酒精混合后的体积小于原来总体积之和，就是分子之间有空隙的一个例证。

2、布朗运动

布朗运动是悬浮在液体（或气体）中的固体微粒的无规则运动。布朗运动不是分子本身的运动，但它间接地反映了液体（气体）分子的无规则运动。

3、实验中画出的布朗运动路线的折线，不是微粒运动的真实轨迹。

因为图中的每一段折线，是每隔30s时间观察到的微粒位置的连线，就是在这短短的30s内，小颗粒的运动也是极不规则的。

4、布朗运动产生的原因

大量液体分子（或气体）永不停息地做无规则运动时，对悬浮在其中的微粒撞击作用的不平衡性是产生布朗运动的原因。简言之：液体（或气体）分子永不停息的无规则运动是产生布朗运动的原因。

5、影响布朗运动激烈程度的因素

固体微粒的大小和液体(或气体)的温度。固体微粒越小，液体分子对它各部分碰撞的不均匀性越明显；质量越小，它的惯性越小，越容易改变运动状态，所以运动越激烈；液体(或气体)的温度

越高，固体微粒周围的液体分子运动越不规则，对微粒碰撞的不平衡性越强，布朗运动越激烈。

6、能在液体（或气体）中做布朗运动的微粒都是很小的，一般数量级在610m，这种微粒肉眼是看不到的，必须借助于显微镜。

风天看到的灰砂尘土都是较大的颗粒，它们的运动不能称为布朗运动，另外它们的运动基本属于在气流作用下的定向移动，而布朗运动是无规则运动。

考点三、分子间的相互作用力

要点诠释：

1、分子间的引力和斥力同时存在，实际表现出来的分子力是分子引力和斥力的合力。

分子间的引力和斥力只与分子间距离(相对位置)有关，与分子的运动状态无关。

2、分子间的引力和斥力都随分子间的距离r的增大而减小，随分子间的距离r的减小而增大，但斥力的变化比引力的变化快。

3、分子力F和距离r的关系

如图所示，F＞0为斥力，F＜0为引力，横轴上方的虚线表示分子间斥力随r的变化图线，横轴下方的虚线表示分子间引力随r的变化图线，实线为分子间引力和斥力的合力F（分子力）随r的变化图线。

（1）当0rr时，分子间引力和斥力相平衡，=FF引斥，分子处于平衡位置，其中0r为分子直径的数量级，约为1010m。

（2）当0

（3）当0>rr时，>FF引斥，对外表现的分子力F为引力。

（4）当0>10rr时，分子间相互作用力变得十分微弱，可认为分子力F为零（如气体分子间可认为作用力为零）。

分子动理论的基本内容：

①物体是由大量分子组成的

②分子永不停息地做无规则运动

③分子间存在着相互作用的引力和斥力

考点四、物体的内能

要点诠释：

1、温度和温标

（1）温度宏观上表示物体的冷热程度。从分子运动论的观点来看，温度标志着物体内部分子无规则热运动的激烈程度，温度越高，物体内部分子的热运动越激烈，分子的平均动能就越大。温度的高低是物体分子平均动能大小的宏观标志。

（2）温度的数值表示方法叫做温标。常用温标有两种：摄氏温标、热力学温标。

①热力学温度的零度叫做绝对零度，它是低温的极限，可以无限接近但不能达到。

②热力学温度是国际单位制中七个物理量之一，因此它的单位属基本单位。

③用热力学温标表示的温度和用摄氏温标表示的温度，虽然起点不同，但所表示温度的间隔是相同的, △T=△t。

④温度是大量分子热运动的集体行为，对个别分子来说温度没有意义。

2、分子动能、分子势能、内能的比较

见下表：

分子的动能 分子势能 物体的内能

定义 分子无规则运动（即热运动）的动能 由分子间相对位置决定的势能 物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和

决定大小的因素 温度是物体分子热运动的平均动能的标志

温度升高，分子热运动的平均动能就增大 分子势能（PE）随分子间距离（r）变化

物体内所有分子势能的总和跟物体的体积有关 物体的内能在宏观上与质量、温度、体积有关

当分子间作用力忽略不计时，就不具有分子势能。因此理想气体就不具有分子势能。一定质量理想气体的内能只由温度决定

备注 温度、内能等，只对大量分子才有意义，不能像研究机械运动那样，取单个分子或几个分子作为研究对象，应用以上物理量去描述它们，那样做也是没有意义的

3、分子势能跟分子间距离r有关

（1）一般选取两分子间距离很大（0>10rr）时，分子势能为零。分子势能PE跟分子间距离r关系如图所示：

（2）在0>rr的条件下，分子力为引力，当两分子逐渐靠近至0r过程中，分子力做正功，分子势能减小。

在0

当两分子间距离0rr时，分子势能最小。

热力学定律及能量守恒

考点一、改变内能的两种方式

1、热传递

①条件：存在温度差，最终结果是使两物体温度一样。

②方式：热传导、热对流、热辐射。

③规律：热量从高温物体传向低温物体。

④和内能变化的关系：系统在单纯的传热过程中，内能的增量U等于外界向系统传递的热量Q，即UQ。

2、做功