粤教版高中物理选择性必修3 第二章气体 液体和固体 第三节气体实验定律的微观解释.pptVIP

第三节气体实验定律的微观解释高二—粤教版—物理—第二单元

基础知识回顾1.玻意耳定律：一定质量的气体，在温度不变的情况下，其压强p与体积V成反比。2.查理定律：一定质量的气体，在体积不变的情况下，其压强p与热力学温度T成正比。3.盖-吕萨克定律：一定质量的气体，在压强不变的情况下，其体积V与热力学温度T成正比。公式：pV=C1公式：公式：

玻意耳定律、查理定律和盖-吕萨克定律，这三个定律都是通过实验研究获得的，人们将这三个定律统称为气体实验定律。它们反应了一定质量的气体，温度、体积、压强三个参量之间的变化关系。下面我们将从微观的角度，探寻气体状态参量的变化遵循气体实验定律的缘由。

芭蕉叶会抖动，说明雨点打到芭蕉叶上给了芭蕉叶力的作用。我们可以看到，当雨点比较稀疏时，作用力是断续的，因此芭蕉叶会抖动；但当雨点比较密集时，作用力是持续的，因此芭蕉叶被压低。

我们都有这样的经验，当稀疏的雨点打在伞上时，我们感到伞上各处受力是不均匀的，而且是断续的；但当密集的雨点打到伞上时，就会感到雨伞受到一个均匀的、持续的压力（如图所示）。

在初中，我们学过：物体所受压力F的大小与受力面积S之比叫做压强P公式：P=F/S也就是说当密集的雨点打到伞上时，对雨伞表面产生了压强

回顾：分子动理论的知识物体由大量分子组成，单位体积内分子数非常巨大分子在做永不停息的无规则热运动，气体分子之间、分子与容器壁的碰撞非常频繁

气体压强产生的原因与雨滴打在芭蕉叶或伞上类似：气体的压强是大量气体分子频繁碰撞器壁的结果。单个分子对器壁的冲力是短暂的，但大量分子频繁地碰撞器壁，就会对器壁产生持续的、均匀的压力。所以，从分子动理论的观点来看，气体压强是大量气体分子对器壁作用的宏观效果，大小等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力。气体压强的微观解释

单个分子对器壁的作用力跟什么因素有关呢？我们利用动量定理做一个简化的推导：把一个分子看作一个质量为m的弹性小球（如图所示），小球以垂直于器壁的初速度V撞向器壁，因为是弹性碰撞，反弹后速度V=-V。设碰撞过程中器壁对小球的平均作用力大小为F，作用时间为t：根据动量定理：Ft=mV-(-mV)解得：F=2mV/t根据牛顿第三定律，小球对器壁的冲击力F=F=2mV/t因此，分子与容器壁碰撞的作用力与分子的质量以及碰撞的速率有关。

大量分子频繁地碰撞器壁产生的压强还跟什么因素有关呢？我们知道压强P=F/S，如果单位体积内气体分子数目越多，那么碰撞到器壁单位面积上的分子数目就越多，单位面积上的平均作用力越大，则压强越大。因此，气体压强还跟单位体积内分子数目有关。

回顾在上一章，我们学过：尽管大量分子做无规则运动，速率有大有小，但分子的速率却按一定的规律分布，在不同温度下都呈“中间多，两头少”的分布（如图所示）。当温度升高时，分子的热运动平均速率（平均动能）增大。当温度降低时，分子的热运动平均速率（平均动能）减小。氧气分子的速率分部曲线

就大量分子而言，气体质量一定时，如果温度不变，体积越小，单位体积内气体分子数目越多，撞击器壁的分子数目越多，撞击的平均作用力越大，则压强越大；如果体积不变，温度越高，气体分子热运动的平均速率越大，撞击的平均作用力越大，则压强越大。总结：影响气体压强的两个因素：(1)气体分子的 ；(2)气体分子的 。密集程度热运动的平均速率

气体实验定律的微观解释1.玻意耳定律的微观解释一定质量的气体，温度保持不变时，气体分子热运动的平均速率一定，若气体体积减小，分子的密集程度增大，气体压强增大。反之，若气体体积增大，分子的密集程度减小，气体压强减小（如图所示）。（公式：pV=C1）

2.查理定律的微观解释一定质量的气体，体积保持不变时，气体分子的密集程度保持不变，若气体温度升高，分子的热运动的平均速率增大，气体压强增大。反之，若气体温度降低，分子热运动的平均速率减小，气体压强减小（如图所示）。（公式：）

课本P30讨论与交流根据以上对玻意耳定律和查理定律的微观解释，同学们能否应用分子动理论和气体分子运动的统计规律解释盖-吕萨克定律呢？

3.盖-吕萨克定律的微观解释一定质量的气体，温度降低时，分子的热运动的平均速率减小；只有气体的体积同时减小，使分子的密集程度增大，才能保持压强不变（如图所示）。（公式：）

例题1（多选）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，下列说法正确的是()A．气体的密度变大B．气体的压强增大C．分子的平均动能减小D．气体在单位时间内撞击器壁单位面积的分子数增多

例题1