新教材同步輔導2023年高中物理第二章氣體液體和固體第三節(jié)氣體實驗定律的微觀解釋課件粵教版選擇性必修第三冊

第二章氣體、液體和固體學習目標物理與STSE1．理解氣體壓強產(chǎn)生的原因及決定因素．(重點)2．學會用分子動理論和統(tǒng)計規(guī)律的觀點解釋三個氣體實驗定律．(難點)3．知道理想氣體的模型，并知道實驗氣體在什么情況下可以看成理想氣體．(重點)4．學會用氣體實驗定律推導出理想氣體的狀態(tài)方程．(重點)5．掌握理想氣體狀態(tài)方程的內(nèi)容、表達式及物理意義(重點、難點)

知識點一氣體壓強的微觀解釋1．產(chǎn)生原因．氣體的壓強是由氣體中大量做無規(guī)則熱運動的分子對器壁頻繁持續(xù)的碰撞產(chǎn)生的．壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力．2．從微觀角度來看，氣體壓強的決定因素．(1)一個是氣體分子的平均動能．(2)一個是分子的密集程度．知識點二氣體實驗定律的微觀解釋1．玻意耳定律．一定質(zhì)量的氣體，溫度保持不變時，分子的平均動能是一定的．在這種情況下，體積減小時，分子的密集程度增大，氣體的壓強就增大．這就是玻意耳定律的微觀解釋．2．查理定律．一定質(zhì)量的氣體，體積保持不變時，分子的密集程度保持不變．在這種情況下，溫度升高時，分子的平均動能增大，氣體的壓強就增大．這就是查理定律的微觀解釋．3．蓋呂薩克定律．一定質(zhì)量的氣體，溫度升高時，分子的平均動能增大．只有氣體的體積同時增大，使分子密集程度減小，才能保持壓強不變．這就是蓋呂薩克定律的微觀解釋．知識點三理想氣體1．理想氣體．在任何溫度、任何壓強下都遵從氣體實驗定律的氣體．2．理想氣體與實際氣體．在溫度不低于零下幾十攝氏度、壓強不超過大氣壓的幾倍的條件下，把實際氣體當作理想氣體來處理．3．理想氣體的狀態(tài)方程．(1)內(nèi)容．一定質(zhì)量的某種理想氣體，在從狀態(tài)1變化到狀態(tài)2時，盡管p、V、T都可能改變，但是壓強跟體積的乘積與熱力學溫度的比值保持不變．1．(多選)有關氣體壓強，下列說法不正確的是(

)A．氣體分子的平均速率增大，則氣體的壓強一定增大B．氣體分子的平均速率增大，則氣體的壓強有可能減小C．氣體分子的密集程度增大，則氣體的壓強一定增大D．氣體分子的平均動能增大，則氣體的壓強一定增大解析：氣體的壓強與兩個因素有關：一是氣體分子的平均動能，二是氣體分子的密集程度．即一是溫度，二是體積．密集程度或平均動能增大，都只強調(diào)問題的一方面，也就是說，平均動能增大的同時，氣體的體積可能增大，使得分子密集程度減小，所以壓強可能增大，也可能減小或不變．同理，當分子數(shù)密度增大時，分子平均動能也可能減小，壓強的變化不能確定．故符合題意的答案為A、C、D.答案：ACD2．(多選)在一定的溫度下，一定質(zhì)量的氣體體積減小時，氣體的壓強增大，下列說法不正確的是(

)A．單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，單位時間內(nèi)分子對器壁碰撞的次數(shù)增多B．氣體分子的密度變大，分子對器壁的吸引力變大C．每個氣體分子對器壁的平均撞擊力都變大D．氣體密度增大，單位體積內(nèi)分子重量變大解析：氣體壓強的微觀表現(xiàn)是氣體分子在單位時間內(nèi)對單位面積器壁的碰撞次數(shù)，是由分子的平均動能和單位體積內(nèi)的分子數(shù)共同決定的．溫度不變一定說明氣體分子的平均動能不變，氣體體積減小時．單位體積內(nèi)分子數(shù)增多，故氣體的壓強增大．故A正確，B、C、D錯誤．答案：BCD3．(多選)關于理想氣體，下列說法正確的是(

)A．理想氣體能嚴格遵守氣體實驗定律B．實際氣體在溫度不太高、壓強不太大的情況下，可看成理想氣體C．實際氣體在溫度不太低、壓強不太大的情況下，可看成理想氣體D．所有的實際氣體在任何情況下，都可以看成理想氣體解析：理想氣體是在任何溫度、任何壓強下都能遵守氣體實驗定律的氣體，選項A正確．它是實際氣體在溫度不太低、壓強不太大的情況下的抽象，選項C正確．答案：AC探究一氣體壓強的微觀意義的理解1．氣體壓強的產(chǎn)生原因．大量做無規(guī)則熱運動的分子對器壁頻繁、持續(xù)地碰撞產(chǎn)生了氣體的壓強．單個分子碰撞器壁的沖力是短暫的，但是大量分子頻繁地碰撞器壁，就對器壁產(chǎn)生持續(xù)、均勻的壓力．所以從分子動理論的觀點來看，氣體的壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力．2．氣體壓強的決定因素．(1)微觀因素．①氣體分子的密集程度：氣體分子密集程度(即單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目)越大，在單位時間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就越多，氣體壓強就越大．②氣體分子的平均動能：氣體的溫度越高，氣體分子的平均動能就越大，每個氣體分子與器壁碰撞時給器壁的沖力就越大；從另一方面講，分子的平均速率越大，在單位時間內(nèi)器壁受氣體分子撞擊的次數(shù)就越多，累計沖力就越大，氣體壓強就越大．(2)宏觀因素．①與溫度有關：溫度越高，分子的平均動能越大，其他物理量不變時，氣體的壓強就越大．②與體積有關：體積越小，分子的密集程度越大，其他物理量不變時，氣體的壓強就越大．3．氣體壓強與大氣壓強的區(qū)別與聯(lián)系．(1)區(qū)別：①氣體壓強．因密閉容器的氣體分子的密集程度一般很小，由氣體自身重力產(chǎn)生的壓強極小，可忽略不計，故氣體壓強由氣體分子碰撞器壁產(chǎn)生，大小由氣體分子的密集程度和溫度決定，與地球的引力無關，氣體對上下左右器壁的壓強大小都是相等的．②大氣壓強．大氣壓強是由于空氣受到重力作用緊緊包圍地球而對浸在它里面的物體產(chǎn)生的壓強．如果沒有地球引力作用，地球表面就沒有大氣，從而也不會有大氣壓強．地面大氣壓強的值與地球表面積的乘積，近似等于地球大氣層所受的重力值，大氣壓強最終還是通過分子碰撞實現(xiàn)對放入其中的物體產(chǎn)生壓強．(2)聯(lián)系：兩種壓強最終都是通過氣體分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物體而實現(xiàn)的．【典例1】

(多選)如圖所示，封閉在氣缸內(nèi)一定質(zhì)量的氣體，如果保持體積不變，當溫度升高時，以下說法正確的是(

)A．氣體的密度增大B．氣體的壓強增大C．氣體分子的平均動能減小D．每秒撞擊單位面積器壁的氣體分子數(shù)增多氣體壓強的產(chǎn)生原因及決定因素(1)氣體壓強產(chǎn)生的原因——大量做無規(guī)則運動的分子對器壁頻繁持續(xù)地碰撞產(chǎn)生的．(2)氣體壓強的決定因素——氣體分子的密集程度與平均動能．1．(多選)如圖所示，兩個完全相同的圓柱形密閉容器，甲中恰好裝滿水，乙中充滿空氣，則下列說法中正確的是(容器容積恒定)(

)A．兩容器中器壁的壓強都是由于分子撞擊器壁而產(chǎn)生的B．兩容器中器壁的壓強產(chǎn)生的原因不同C．甲容器中pA>pB、乙容器中pC＝pDD．當溫度升高時，pA、pB變大、pC、pD也要變大解析：甲容器壓強產(chǎn)生的原因是水受到重力的作用，而乙容器壓強產(chǎn)生的原因是分子撞擊器壁，A錯誤，B正確；水的壓強p＝ρgh，hA>hB，可知pA>pB，而密閉容器中氣體壓強各處均相等，與位置無關，pC＝pD，C正確；溫度升高時，pA、pB不變，而pC、pD變大，D錯誤．答案：BC探究二氣體實驗定律的微觀解釋1．玻意耳定律．(1)宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在溫度保持不變時，體積減小，壓強增大；體積增大，壓強減?。?2)微觀解釋：溫度不變，分子的平均動能不變．體積越小，分子越密集，單位時間內(nèi)撞到單位面積器壁上的分子數(shù)就越多，氣體的壓強就越大，如圖所示．2．查理定律．(1)宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在體積保持不變時，溫度升高，壓強增大；溫度降低，壓強減?。?2)微觀解釋：體積不變，則分子密度不變，溫度升高，分子平均動能增大，分子撞擊器壁單位面積的作用力變大，所以氣體的壓強增大，如圖所示．3．蓋-呂薩克定律．(1)宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在壓強不變時，溫度升高，體積增大，溫度降低，體積減小．(2)微觀解釋：溫度升高，分子平均動能增大，撞擊器壁的作用力變大，而要使壓強不變，則需影響壓強的另一個因素，即分子的密集程度減小，所以氣體的體積增大，如圖所示．【典例2】

(多選)對于一定質(zhì)量的氣體，當它的壓強和體積發(fā)生變化時，以下說法正確的是(

)A．壓強和體積都增大時，其分子平均動能不可能不變B．壓強和體積都增大時，其分子平均動能有可能減小C．壓強和體積都增大時，其分子的平均動能一定增大D．壓強增大，體積減小時，其分子平均動能一定不變解析：質(zhì)量一定的氣體，分子總數(shù)不變，體積增大，單位體積內(nèi)的分子數(shù)減?。惑w積減小，單位體積內(nèi)的分子數(shù)增大，根據(jù)氣體壓強與單位體積內(nèi)分子數(shù)和分子的平均動能這兩個因素的關系，可判斷A、C正確；B、D錯誤．答案：AC(1)宏觀量溫度的變化對應著微觀量分子動能平均值的變化．宏觀量體積的變化對應著氣體分子密集程度的變化．(2)壓強的變化可能由兩個因素引起，即分子熱運動的平均動能和分子的密集程度，可以根據(jù)氣體變化情況選擇相應的實驗定律加以判斷．2.如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A沿平行于縱軸的直線變化到狀態(tài)B，則它的狀態(tài)變化過程是(

)A．氣體的溫度不變B．氣體的內(nèi)能增加C．氣體分子的平均速率減小D．氣體分子在單位時間內(nèi)與器壁單位面積上碰撞的次數(shù)不變解析：從p-V圖像中的AB圖線看，氣體由狀態(tài)A變到狀態(tài)B為等容升壓，根據(jù)查理定律，一定質(zhì)量的氣體，當體積不變時，壓強跟熱力學溫度成正比，由A到B是壓強增大，溫度升高，故A錯誤；氣體的溫度升高，內(nèi)能增加，故B正確；氣體的溫度升高，分子平均速率增加，故C錯誤；氣體體積不變，分子密集程度不變，溫度升高，分子平均速率增大，則氣體分子在單位時間內(nèi)與器壁單位面積上的碰撞次數(shù)增加，故D錯誤．答案：B3．一定質(zhì)量的理想氣體，在壓強不變的條件下，溫度升高，體積增大，從分子動理論的觀點來分析，正確的是(

)A．此過程中分子的平均速率不變，所以壓強保持不變B．此過程中每個氣體分子碰撞器壁的平均沖擊力不變，所以壓強保持不變C．此過程中單位時間內(nèi)氣體分子對單位面積器壁的碰撞次數(shù)不變，所以壓強保持不變D．以上說法都不對解析：壓強與單位時間內(nèi)碰撞到器壁單位面積的分子數(shù)和每個分子的沖擊力有關，溫度升高，分子與器壁的平均撞擊力增大，單位時間內(nèi)碰撞到器壁單位面積的分子數(shù)應減小，壓強才可能保持不變．答案：D探究三理想氣體及理想氣體狀態(tài)方程的應用氣體的三條定律都是實驗定律，都由實驗總結歸納得出，而且都是在溫度不太低(與常溫比較)和壓強不太大(與大氣壓強相比)的條件下得出的．4．(多選)關于理想氣體，下列說法中正確的是(

)A．嚴格遵守玻意耳定律、蓋呂薩克定律和查理定律的氣體稱為理想氣體B．理想氣體客觀上是不存在的，它只是實際氣體在一定程度上的近似C．溫度不太低(和室溫比較)和壓強不太大(和大氣壓比較)條件下的實際氣體可以近似看成理想氣體D．和質(zhì)點的概念一樣，理想氣體是一種理想化的模型解析：理想氣體是一種理想化模型，是對實際氣體的科學抽象；溫度不太低、壓強不太大的情況下可以把實際氣體近似視為理想氣體；理想氣體在任何溫度、任何壓強下都遵從氣體實驗定律．答案：ABCD5．(2022·江蘇卷)自主學習活動中，同學們對密閉容器中的氫氣性質(zhì)進行討論，下列說法中正確的是(