1、第2章 气,第1节 初识分子热运动的统计规律第2节 温度 内能 气体的压强,课前自主学案,核心要点突破,课堂互动讲练,课标定位,知能优化训练,第1、 2 节,课标定位 学习目标：1.初步了解什么是“随机事件”和“统计规律”知道气体分子的运动遵循统计规律及运动特点 2知道温度是分子热运动平均动能的标志，渗透统计的方法 3知道分子势能随分子距离变化的关系，知道分子势能与物体的体积有关,4知道什么是内能，知道物体的内能与物质的量、温度和体积有关 5知道气体产生压强的原因 重点难点：1.物体内能的概念 2温度的微观意义 3气体压强的微观意义,课前自主学案,一、统计规律和分子运动速率分布 1统计规律：大
2、量对象组成的整体所遵循的规律称为统计规律 2分子运动速率分布 (1)从微观的角度看，物体的热现象是由_的热运动所决定的，尽管个别分子的运动有它的不确定性，但大量分子的运动情况会遵守一定的_,大量分子,统计规律,(2)分子做无规则的运动，速率有大有小，由于分子间频繁碰撞，速率又将发生变化，但分子的速率都呈现_的规律分布这种分子整体所体现出来的规律叫统计规律 (3)气体分子运动的特点 分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着_ _运动的分子都有，而且向各个方向运动的气体分子数目都_,中间多，两头少,相等,气体分子速率分布表现出“中间多，两头少”的分布规律温度升高时，速率大的分子数目_，速率小的分子数目
3、_ 二、分子动能 温度 1分子动能 (1)分子动能：分子由于_而具有的能量叫做分子动能 (2)分子平均动能：所有分子热运动具有的动能的_叫做分子热运动的平均动能,增加,减少,热运动,平均值,2温度：标志着物体内部大量分子做_运动的剧烈程度，也是物体分子热运动的_的量度 3平均动能与温度的关系： _是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能就越_ 在温度不变时，某个分子的动能是不断变化的，而分子平均动能是不变的,无规则,平均动能,温度,大,三、分子势能、内能 1分子势能 (1)分子势能：分子间由分子力和分子间的_位置决定的势能，叫分子势能 (2)分子势能与分子力做功的关系：分子力做正功分子势
4、能_，分子力做负功分子势能_ (3)分子势能与分子距离的关系： 当rr0时，分子力表现为引力,分子势能随分子距离的增大而_,随分子距离的减小而_,相对,减小,增大,增大,减小,当rr0时，分子间的作用力表现为斥力，分子势能随分子距离的增大而_，随分子距离的减小而_ (4)分子势能跟物体体积的关系：当物体的体积变化时，分子距离将发生变化，因而分子势能随之_，可见分子势能与物体体积有关 rr0时，分子势能最小； 分子势能也具有相对性，一般取分子距离无限远时的分子势能为零,减小,增大,改变,2内能 (1)定义：物体中所有分子做_与_的总和 (2)决定内能大小的因素 从微观上来看，物体的内能与_、 _
5、有关，还与分子数多少有关 从宏观上而言，物体的内能与_、 _有关，还与物质的量有关 说明：内能是对一个宏观物体而言，不存在某个分子内能的说法物体的内能跟物体机械运动状态无关,热运动所具有的动能,分子势能,分子平均动能,分子间的距离,温度,体积,四、气体的压强 1气体的压强是_ _而产生的气体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 2影响气体压强的两个因素：一是气体分子的_，二是分子的_从两个因素中可见一定质量的气体的压强与_、 _两个参量有关,平均动能,密集程度,温度,体积,思考感悟 能否用雨滴撞击伞面时影响压力(压强)大小的因素来比拟说明影响气体压强的因素？ 提示：能雨滴撞击伞
6、面时压力(压强)大小与单位时间内落在伞面上的雨滴数有关，雨滴数越多，压力(压强)越大；另外还与雨滴质量大小、速度大小即与雨滴动能大小有关，动能越大，压力(压强)越大；气体压强同上面的原理相似，压强大小与分子平均动能密集程度有关,核心要点突破,一、对统计规律与气体分子运动的理解 1对统计规律的理解 (1)个别事件的出现具有偶然因素，但大量事件出现的机会，却遵从一定的统计规律 (2)从微观角度看，由于气体是由数量极多的分子组成的，这些分子并没有统一的运动步调，单独来看，各个分子的运动都是不规则的，带有偶然性，但从总体来看，大量分子的运动却有一定的规律,2如何正确理解气体分子运动的特点 (1)气体分
7、子距离大(约为分子直径的10倍)，分子力小(可忽略)，可以自由运动，所以气体没有一定的体积和形状 (2)分子间的碰撞十分频繁，频繁的碰撞使每个分子速度的大小和方向频繁地发生改变，造成气体分子做杂乱无章的热运动，因此气体分子沿各个方向运动的机会(几率)相等,特别提醒：单个或少量分子的运动是“个性行为”,具有不确定性大量分子运动是“集体行为”，具有规律性即遵守统计规律,即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1气体分子永不停息地做无规则运动，同一时刻都有向不同方向运动的分子，速率也有大有小，下表是氧气分别在0 和100 时，同一时刻在不同速率区间内的分子数占总分子数的百分比，由表得出下列结论( ),A.
8、气体分子的速率大小基本上是均匀分布的，每个速率区间的分子数大致相同 B大多数气体分子的速率处于中间值，少数分子的速率较大或较小 C随着温度升高，气体分子的平均速率增大 D气体分子的平均速率基本上不随温度的变化而变化,解析：选BC.由表格可以看出在0 和100 两种温度下，分子速率在200700 m/s之间的分子数的比例较大，由此可得出B正确再比较0 和100 两种温度下分子速率较大的区间，100 的分子数所占比例较大，而分子速率较小的区间，100 的分子数所占比例较小，故100 的气体分子平均速率高于0 的气体分子平均速率，故C正确,二、分子动能与温度的关系 1单个分子的动能 (1)物体由大量
9、分子组成，每个分子都有分子动能 (2)分子在不停息地做无规则运动，每个分子动能大小不同并且时刻在变化 (3)热现象是大量分子无规则运动的结果，个别分子动能没有意义,2分子的平均动能 由于分子运动的无规则性，在某一时刻，物体内部各个分子的动能大小不一，就是同一个分子，在不同时刻的动能也是不相同的物体由大量分子组成，若想研究其中某一个分子的动能是非常困难的，也是没有必要的热现象研究的是大量分子运动的宏观表现，所以，有意义的是所有分子动能的平均值，即分子平均动能,3温度的微观解释 物体的温度有高有低，温度仅由系统内部热运动的状态来决定分子动理论表明，温度越高分子做无规则运动的程度越激烈物体的温度这一
10、宏观现象所反映出的微观本质是，做热运动的分子具有质量、速度，同时也具有动能 物体温度升高时，分子热运动加剧，分子平均动能增大；反之，物体温度降低时，分子热运动减弱，分子平均动能减小物体的每一温度值都对应着分子热运动的一个平均动能值，因此我们说：“温度是物体分子热运动平均动能的标志”,特别提醒：(1)温度是大量分子无规则热运动的集体表现，含有统计的意义，对于个别分子，温度是没有意义的 (2)同一温度下，不同物质(如铁、铜、水、木)的分子平均动能都相同，但由于不同物质分子的质量不尽相同，所以分子运动的平均速率大小不尽相同 (3)分子做热运动的平均动能不涉及宏观物体运动的动能,即时应用 (即时突破，
11、小试牛刀) 2关于物体的温度与分子动能的关系，正确的说法是( ) A某物体的温度是0 ，说明物体中分子的平均动能为零 B物体温度升高时，每个分子的动能都增大 C物体温度升高时速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多 D物体的运动速度越大，则物体的温度越高,解析：选C.某种物体的温度是0 ，物体中分子的平均动能并不为零，因为分子在永不停息地运动从微观上讲，分子运动快慢是有差别的，各个分子运动的快慢无法跟踪测量，而温度的概念是建立在统计规律的基础上的，在一定温度下，分子速率大小按一定的统计规律分布，当温度升高时，分子运动加剧，平均动能增大，但并不是所有分子的动能都增大物体的运动速度越大，物体的动
12、能越大，这并不能代表物体内部分子的热运动加快，所以物体的温度不一定高,三、分子势能与分子间距离及分子力做功的关系 1分子势能的变化规律图221,(1)当分子间的距离rr0时，分子间的作用力表现为引力，分子间的距离增大时，分子力做负功，因此分子势能随分子间距离的增大而增大 (2)当分子间的距离rr0时，分子间的作用力表现为斥力，分子间的距离减小时，分子力做负功，因此分子势能随分子间距离的减小而增大,(3)如果取两个分子间相距无限远时(此时分子间作用力可忽略不计)的分子势能为零,分子势能Ep与分子间距离r的关系可用图221所示的曲线表示从图像上看出，当rr0时，分子势能最小 2影响因素 (1)宏观
13、上：分子势能的大小与体积有关 (2)微观上：分子势能与分子之间的相对位置有关,特别提醒：(1)分子势能最小与分子势能为零不是一回事分子势能的正负代表大于或小于零势能点的分子势能，如Ep10 J，Ep0 J，则EpEp. (2)体积越大，分子势能不一定越大如相同质量的0 的水与0 的冰，冰体积大，但水的分子势能大于冰的分子势能,即时应用 (即时突破，小试牛刀) 3如图222所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上,甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示F0表示斥力，F0表示引力a、b、c、d为x轴上四个特定的位置现把乙分子从a处由静止释放，则( )图222,A乙分子由a到
14、b做加速运动，由b到c做减速运动 B乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大 C乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直增加 D乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加,解析：选B.乙分子由a运动到c的过程中，一直受到甲分子的引力作用而做加速运动，到c时速度达到最大而后受甲的斥力做减速运动，A错，B对；乙分子由a到b的过程所受引力做正功，分子势能一直减小，C错误；而乙分子从b到d的过程中，先是引力做正功，分子势能减少，后来克服斥力做功，分子势能增加，故D错,四、对物体内能的理解 1内能的概念及决定因素 (1)物体的内能：物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和 (2)任何
15、物体都具有内能，因为一切物体都是由不停地做无规则热运动且相互作用着的分子所组成的,(3)决定物体内能的因素 从宏观上看：物体内能的大小由物体的摩尔数、温度和体积三个因素决定从微观上看：物体内能的大小由组成物体的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间的距离三个因素决定,2内能与机械能的区别和联系,特别提醒：(1)热能是内能通俗而不确切的说法，热量是物体在热传递过程中内能转移的多少 (2)物体温度升高，内能不一定增加；温度不变，内能可能改变；温度降低，内能可能增加,即时应用 (即时突破，小试牛刀) 4关于内能和机械能的下列说法中正确的是( ) A机械能很大的物体，其内能一定大 B物体的机械能损失时
16、，内能却可能增加 C物体的内能损失时，机械能必然会减小 D物体的机械能可以为零，内能不可以为零,解析：选BD.内能和机械能是两种不同的能，内能由物体分子状态决定，而机械能由物体的质量、宏观速度、相对地面高度或弹性形变程度决定，二者决定因素是不同的 物体被举高，机械能增大，若温度降低，内能可能减小，故A错；物体克服空气阻力匀速下降，机械能减小，而摩擦生热，物体温度升高，内能会增大,故B对；物体静止，温度降低，内能减小而物体的机械能不变，故C错；物体内分子永不停息地运动，内能不可以为零，故D对,五、正确理解气体压强的微观意义 1气体压强的产生：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
17、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,2决定气体压强大小的因素 (1)微观因素 气体分子的密集程度：气体分子密集程度(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越多，气体压强就越大； 气体分子的平均动能：气体的温度高，气体分子的平均动能就大，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，分子的平均速率大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就多，累计冲力就大，气体压强就越大,(2)宏观因素 与温度有关：温度越高，气体的压强越大； 与体积有关：体积越小，
18、气体的压强越大 3气体压强与大气压强不同 大气压强由重力而产生，并且随高度增大而减小,即时应用 (即时突破，小试牛刀) 5如图223所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中恰好装满水，乙中充满空气，则下列说法中正确的是(容器容积恒定)( )图223,A两容器中器壁的压强都是由于分子撞击器壁而产生的 B两容器中器壁的压强都是由所装物质的重力而产生的 C甲容器中pApB，乙容器中pCpD D当温度升高时，pA、pB变大，pC、pD也要变大,解析：选C.甲容器压强产生的原因是液体受到重力的作用，而乙容器压强产生的原因是分子撞击器壁，A、B错，液体的压强pgh，hAhB，可知pApB，而密闭容器中气体
19、压强各处均相等，与位置无关，pCpD，C对；温度升高时，pA、pB不变，而pC、pD增大，D错,课堂互动讲练,(2010年高考福建卷)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各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_(填选项字母),图224,【精讲精析】 气体分子速率分布规律是中间多、两头少，且分子不停的做无规则运动，没有速度为零的分子，故选D. 【答案】 D 【方法总结】 气体分子速率分布规律 (1)在一定温度下，所有气体分子的速率都呈“中间多、两头少
20、”的分布； (2)温度越高，速率大的分子所占比例越大； (3)温度升高，气体分子的平均速率变大，但具体到某一个气体分子，速率可能变大也可能变小，无法确定,关于分子动能，正确的说法是( ) A某种物体的温度是0 说明物体中分子的平均动能为零 B物体温度升高时，所有分子的动能都增大 C同种物体，温度高时分子的平均动能一定比温度低时的大 D物体的运动速度越大，则物体的分子动能也越大,【精讲精析】 某种气体温度是0 ，物体中分子的平均动能并不为零，因为分子在永不停息地运动,从微观上讲，分子运动快慢是有差别的，各个分子运动的快慢无法跟踪测量，而温度的概念是建立在统计规律的基础上的，在一定温度下，分子速率
21、大小按一定的统计规律分布，当温度升高时，说明分子运动激烈，平均动能增大，但并不是所有分子的动能都增大；物体的运动速度越大，说明物体的动能越大，这并不能代表物体内部分子的热运动，所以只有选项C正确 【答案】 C,【方法总结】 热学现象中统计规律的应用技巧 物体是由大量分子组成的，大量分子的行为遵循统计规律，在统计规律中单个分子的运动情况有偶然性，无法确定，一旦牵扯到单个分子就不服从统计规律，是无规则的，理论上单个分子有怎样的运动情况是不确定的，因此研究某个分子的运动也是毫无意义的,(2010年高考大纲全国卷)如图225所示为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线下列说法正确的是( )图2
22、25,A当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力 B当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力 C当r等于r2时，分子间的作用力为零 D在r由r1变到r2的过程中，分子间的作用力做负功,【精讲精析】 分子间距离等于r0时分子势能最小，即r0r2.当r小于r1时，分子力表现为斥力；当r大于r1小于r2时，分子力表现为斥力；当r等于r2时，分子间的作用力为零；当r大于r2时分子力表现为引力，所以A错，B、C正确在r由r1变到r2的过程中，分子斥力做正功，分子势能减小，D错误 【答案】 BC,【方法总结】 分子势能图像问题的解题技巧 首先要明确分子势能、分子力与分子距离图像中拐点意义的不同，分子势能图
23、像的最低点(最小值)对应的距离是分子平衡距离r0，而分子力图像的最低点(引力最大值)对应的距离大于r0；分子势能图像与r轴交点表示的距离小于r0，分子力图像与r轴交点表示平衡距离r0，其次要把图像上的信息转化为分子间距离再求解其他问题,(2011年枣庄高二检测)关于物体的内能，下列叙述中正确的是( ) A温度高的物体比温度低的物体内能大 B物体体积增大时，内能也增大 C内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同 D内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同,【精讲精析】 温度高的物体与温度低的物体相比较，温度低的物体分子平均动能小，但所有分子的热运动动能和分子势能的总和不一定小，即物体的内能
24、不一定小有的同学将内能与温度混为一谈，错误地认为物体的温度高，内能就一定大而错选A.物体的体积增大时，分子间的距离增大，分子势能发生变化，但不能确定分子势能是增大还是减小；即使分子势能增大，而分子的平均动能不能确定是否变化，,也不能说明内能增大，选项B是错误的内能相同的物体只是指物体内所有分子的动能和分子势能的总和相同，而它们的分子平均动能却不一定相同，因而选项C错，错选C的主要原因仍是将内能与温度混淆内能不同的物体，它们的温度却可能相同，即它们的分子平均动能可能相同，选项D正确 【答案】 D,【方法总结】 物体的内能与温度、体积有关，任何一个物理量都不能决定物体的内能是多大只能判定内能是增大
25、还是减小；而温度是分子平均动能的标志，故温度相同，分子的平均动能，动能一定相同分子势能的大小与体积有关，温度相同，体积相等的物质，内能也不一定相等,对于一定质量的气体，下列四个论述中正确的是( ) A当分子热运动变剧烈时，压强必增大 B当分子热运动变剧烈时，压强可以不变 C当分子间平均距离变大时，压强必变大 D当分子间平均距离变大时，压强必变小,【思路点拨】 压强从微观角度分析取决于两方面，一是分子的平均动能，二是分子间平均距离 【自主解答】 分子热运动变剧烈，表明气体温度升高，分子平均动能增大，但不知气体的分子密集程度如何变化，故压强的变化趋势不明确，A错B对；分子间平均距离变大，表明气体的分子密集程度变小，但因不知此时分子的平均动能如何变，故气体的压强不知如何变化，C、D错 【答案】 B,变式训练 (2011年东莞高二检测)关于密闭容器中气体的压强，下列说法正确的是( ) A是由于气体分子相互作用产生的 B是由于气体分子碰撞容器壁产生的 C是由于气体的重力产生的 D. 气体温度越高，压强就一定越大 解析：选B.气体的压强是由容器内的大量分子撞击器壁产生的，A、C错，B对气体的压强受温度、体积影响温度升高，若体积变大，压强不一定增大，D错,知能优化训练,本部分内容讲解结束,点此进入课件目录,按ESC键退出全屏播放,谢谢使用,
