课堂新坐标学年高中物理第1章分子动理论第2节气体分子运动与压强Word文件下载.docx
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【提示】 由于气体分子间的距离比较大，分子间作用力很弱．通常认为，气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，不受力而做匀速直线运动，因而气体会充满它能达到的整个空间．
探讨2：
为什么说分子的运动是杂乱无章的，但大量分子的运动会表现出一定的规律性？
【提示】 气体分子的密度很大，分子之间频繁地碰撞，每个分子的速度大小和方向频繁地改变，所以分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着各个方向运动的分子都有，而且向各个方向运动的气体分子数目都相等，所以说大量分子的运动会表现出一定的规律性．
1．气体的微观结构特点
（1）气体分子间的距离较大，大于10r0（10－9m），气体分子可看成无大小的质点．
（2）气体分子间的分子力很微弱，通常认为气体分子除了相互碰撞或与器壁碰撞外，不受其他力的作用．
2．气体分子运动的特点
（1）气体分子可以在空间自由移动而充满它所能到达的任何空间．
（2）气体分子间频繁发生碰撞
一个空气分子在1s内与其他分子的碰撞达6.5亿次之多，分子的频繁碰撞使每个分子速度的大小和方向频繁地发生改变，造成气体分子杂乱无章地做无规则运动．
（3）某时刻，气体分子沿各个方向运动的概率相同．某时刻，沿任何方向运动的分子都有，且沿各个方向运动的分子数目是相等的．
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，由表能得出结论（ ）
按速率大小划分
的区间（m/s）
各速率区间的分子数占
总分子数的百分比（%）
0℃
100℃
100以下
100～200
200～300
300～400
400～500
500～600
600～700
700～800
800～900
900以上
1.4
8．1
17．0
21．4
20．4
15．1
9．2
4．5
2．0
0．9
0.7
5．4
11．9
17．4
18．6
16．7
12．9
7．9
4．6
3．9
A.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
E．随着温度的升高，速率大的分子数变多
【解析】 根据表格数据，逐项分析如下：
选项
分析
结论
A
两种温度下，速率低于200m/s和高于700m/s的分子数比例明显较小
×
B
分子速率在200m/s～700m/s之间的分子数比例较大
√
C
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，0℃的分子数所占比例较大．气体分子的平均速率随温度升高而增大
D
比较0℃和100℃两种温度下，可看到气体分子的平均速率随温度的变化而变化
E
比较0℃和100℃两种温度下，100℃时速率大的分子数占总分子数的百分比变大
【答案】 BCE
2．某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图122所示，图中f（v）表示v处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为TⅠ、TⅡ、TⅢ，则TⅠ、TⅡ、TⅢ的高低关系为________.
【导学号：
30110006】
图122
【解析】 一定质量的气体，温度升高时，速率增大的分子数目增加，曲线的峰值向速率增大的方向移动，且峰值变小，由此可知TⅢ>
TⅡ>
TⅠ.
【答案】 TⅢ>
TⅠ
气体分子速率分布规律
表中只是给出了氧气在0℃和100℃两个温度下的速率分布情况，通过分析比较可得出：
1．在一定温度下，气体分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布．
2．温度越高，速率大的分子比例较大．这个规律对任何气体都是适用的．
气体的压强
1．产生原因
大量气体分子频繁撞击器壁，对器壁产生一个稳定的压力，从而产生压强．
2．压强特点
气体内部压强处处相等．
3．决定因素
（1）气体的温度．
（2）单位体积内的分子数．
1．气球内气体压强是由于气体重力作用产生的．（×
2．影响气体压强的因素有温度、体积．（√）
3．当温度升高时，气体压强一定变大．（×
用小滚珠作空气分子模型，把装有滚珠的杯子拿到秤盘上方某处，把1粒滚珠倒在秤盘上，秤的指针会摆动一下．再在相同的高处把100粒或更多的滚珠快速倒在秤盘上，秤的指针会在一个位置附近摆动，如图123，如果使这些滚珠从更高的位置倒在秤盘上，可以观察到秤的指针所指示的压力更大．想一想，为什么？
图123
【提示】 释放位置越高，滚珠对秤盘的冲击力越大．
气体压强是由气体分子间的相互作用产生的吗？
【提示】 不是．气体压强是由大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的．
气体压强和大气压是一回事吗？
【提示】 不是．气体压强由气体分子频繁地碰撞器壁产生，大小由气体的体积和温度决定，与地球引力无关；
大气压强是由于空气受到重力作用而对浸在其中的物体产生的压强，随高度的升高而减小，如果没有地球引力作用，地球表面就没有大气，也就没有大气压强．
大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生了气体的压强．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．气体压强的决定因素
宏观因素
微观因素
温度
体积
气体分子密度
气体分子平均速率
在体积不变的情况下，温度越高，气体分子的平均速率越大，气体的压强越大
在温度不变的情况下，体积越小，气体分子的密度越大，气体的压强越大
气体分子密度（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多
气体的温度高，气体分子的平均速率就大，单个气体分子与器壁的碰撞（可视作弹性碰撞）给器壁的撞击力就大；
从另一方面讲，分子的平均速率大，在单位时间里器壁受气体分子撞击的次数就多，累计撞击力就大
3.气体压强与大气压强的区别与联系：
气体压强
大气压强
区
别
（1）因密闭容器的气体分子的密集程度一般很小，由气体自身重力产生的压强极小，可忽略不计，故气体压强由气体分子碰撞器壁产生．
（1）由于空气受到重力作用紧紧包围地球而对浸在它里面的物体产生的压强．如果没有地球引力作用，地球表面就没有大气，从而也不会有大气压强．
（2）大小由气体分子的密集程度和温度决定，与地球的引力无关．
（3）气体对上下左右器壁的压强大小都是相等的.
（2）地面大气压强的值与地球表面积的乘积，近似等于地球大气层所受的重力值．
（3）大气压强最终还是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强.
联
系
两种压强最终都是通过气体分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物体而实现的.
3．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，以下说法正确的是（ ）
30110007】
A．气体的密度增大
B．气体的压强增大
C．气体分子的平均速率减小
D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增加
E．气体分子的疏密程度不变
【解析】 气体的体积不变，对一定质量的气体，单位体积内的分子数不变，当温度升高时，分子的平均速率增大，每秒内撞击单位面积器壁的分子数增加，撞击力增大，压强必增大．所以B、D、E项正确，A、C均不正确．
【答案】 BDE
4．在某一容积不变的容器中封闭着一定质量的气体，对此气体的压强，下列说法中正确的是（ ）
A．气体压强是由重力引起的，容器底部所受的压力等于容器内气体所受的重力
B．气体压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞引起的
C．容器以9.8m/s2的加速度向下运动时，容器内气体压强不变
D．由于分子运动无规则，所以容器内壁各处所受的气体压强相等
E．容器以9.8m/s2的加速度向上运动时，容器内气体的压强增大
【解析】 气体压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞引起的，它由气体的温度和单位体积内的分子数决定，与容器的运动状态无关．故A、E错误，B、C、D正确．
【答案】 BCD
气体压强的分析技巧
（1）明确气体压强产生的原因——大量做无规则运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞．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）明确气体压强的决定因素——气体分子的密集程度与温度．
（3）只有知道了这两个因素的变化，才能确定压强的变化，不能根据任何单个因素的变化确定压强是否变化．
学业分层测评
（二）
（建议用时：
45分钟）
[学业达标]
1．在研究热现象时，我们采用统计方法．这是因为（ ）
A．每个分子的运动速率随温度的变化是有规律的
B．个别分子的运动不具有规律性
C．在一定温度下，大量分子的速率分布是确定的
D．在一定温度下，大量分子的速率分布也随时间而变化
E．大量随机事件的整体会表现出一定的规律性
【解析】 大量分子运动的速率分布是有规律的，可以用统计方法，而个别分子的运动速率瞬息万变，极无规律，故B、C、E选项正确．
2．下列关于气体分子运动的特点，正确的说法是（ ）
A．气体分子运动的平均速率与温度有关
B．当温度升高时，气体分子的速率分布不再是“中间多，两头少”
C．气体分子的运动速率不能由牛顿运动定律求得
D．气体分子的平均速度随温度升高而增大
E．气体分子的平均速率随温度升高而增大
【解析】 气体分子的运动与温度有关，温度升高时，平均速率变大，但仍遵循“中间多，两头少”的统计规律，A、E项正确，B项错误；
分子运动无规则，而且牛顿定律是宏观定律，不能用它来求微观分子的运动速率，C项正确；
大量分子向各个方向运动的概率相等，所以稳定时，平均速度几乎为零，与温度无关，D项错误．
【答案】 ACE
3．下列物理量哪些不能决定气体的压强（ ）
30110008】
A．温度
B．分子密集程度
C．分子总数
D．分子种类
E．分子的大小
【解析】 气体的压强是由大量分子碰撞器壁而引起的，气体分子的密集程度越大（即单位体积内分子数越多），在单位时间内撞击单位面积的器壁分子就越多，则气体的压强越大．温度越高，整体上分子运动更加剧烈，分子撞击器壁时对器壁产生的作用力越大，气体的压强就越大．故决定气体压强的因素是分子密集程度和气体的温度，故不能决定气体压强的是C、D、E选项．
【答案】 CDE
4．下面对气体压强的理解，正确的是（ ）
A．气体压强是由于气体分子不断撞击器壁而产生的
B．气体压强取决于单位体积内分子数和气体的温度
C．单位面积器壁受到大量气体分子的碰撞的作用力就是气体对器壁的压强
D．大气压强是由地球表面空气重力产生的，因此将开口瓶密闭后，瓶内气体脱离大气，它自身重力太小，会使瓶内气体压强远小于外界大气压强
E．在分析容器内气体的压强时，气体的重力不能忽略不计
【解析】 气体压强是由于气体分子不断撞击器壁而产生的，A正确，E错误；
气体压强的大小取决于气体分子密度和气体分子的平均速率，即取决于单位体积内的分子数和气体的温度，B正确；
由p＝
知，C正确；
虽然大气压强是由地球表面空气重力产生的，但最终还是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强，将开口瓶密封后，瓶内气体脱离大气，瓶内气体压强仍等于外界大气压强，D错误．
【答案】 ABC
5．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（ ）
30110009】
A．空气分子密集程度减小
B．空气分子的平均速率增大
C．空气分子的速率都增大
D．空气质量减小
E．空气质量增大
【解析】 温度升高，气体分子的平均速率增大，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、B项正确，E项错误；
温度升高，并不是所有空气分子的速率都增大，C项错误．
【答案】 ABD
6．图124是氧分子在不同温度（0℃和100℃）下的速率分布规律图，由图可得出哪些结论？
（至少答出两条）
图124
【解析】 ①一定温度下，氧气分子的速率呈现出“中间多，两头少”的分布规律；
②温度越高，氧气分子热运动的平均速率越大（或温度越高，氧气分子运动越剧烈）．
【答案】 见解析
7．气体压强和通常所说的大气压强是不是同一回事？
若不是有何区别与联系？
【解析】 因密闭容器中的气体密度一般很小，由气体自身重力产生的压强极小，可忽略不计，故气体压强由气体分子碰撞器壁产生，大小由气体的密度和温度决定，与地球的引力无关，气体对上下左右器壁的压强都是大小相等的．大气压强却是由于空气受到重力作用紧紧包围地球而对浸在它里面的物体产生的压强．如果没有地球引力作用，地球表面就没有大气，从而也不会有大气压．地面大气压的值与地球表面积的乘积，近似等于地球大气层所受的重力值，大气压强最终还是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强．
[能力提升]
8．小刚同学为了表演“轻功”，用打气筒给4只相同的气球充以相等质量的空气，然后将它们放置在水平木板上，再在气球的上方平放一块轻质塑料板，如图125所示．小刚同学在慢慢站上轻质塑料板中间位置的过程中，气球一直没有破裂．球内气体温度可视为不变．下列说法正确的是（ ）
图125
A．气球内气体的压强是由于气体重力而产生的
B．气球内气体的压强是由于气体分子频繁碰撞器壁产生的
C．球内气体分子间的分子力约为零
D．气球内气体分子运动速率的分布规律不变
E．气球内气体的体积是所有气体分子的体积之和
【解析】 气体的压强是由于气体分子频繁地碰撞器壁产生的，与分子的重力无关，故A错，B对；
在常温常压下，气体分子之间的距离约为10－9m，分子之间的分子力认为是零，故C对；
温度不变，因此气体分子运动速率的分布规律不变，故D对；
气体分子之间的距离远大于气体分子的大小，因此气体的体积要大于所有气体分子的体积之和，故E错．
9．图126甲为测量分子速率分布的装置示意图，圆筒绕其中心匀速转动，侧面开有狭缝N，内侧贴有记录薄膜，M为正对狭缝的位置．从原子炉R中射出的银原子蒸气穿过屏上S缝后进入狭缝N，在圆筒转动半个周期的时间内相继到达并沉积在薄膜上．展开的薄膜如图乙所示，NP，PQ间距相等，则（ ）
图126
A．到达M附近的银原子速率较大
B．到达Q附近的银原子速率较大
C．到达Q附近的银原子速率为“中等”速率
D．位于PQ区间的分子百分率大于位于NP区间的分子百分率
E．位于PQ区间的分子百分率小于位于NP区间的分子百分率
【解析】 根据分子速率分布规律的“中间多，两头少”特征可知：
M附近的银原子速率较大，故选项A、C正确，B错误；
PQ区间的分子百分率最大，故选项E错误，D正确．
【答案】 ACD
10．对一定量的气体，若用N表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数，则（ ）
30110010】
A．当体积减小时，N必定增加
B．当体积减小时，N可能减小
C．当温度升高时，N不一定增加
D．当压强不变而体积和温度变化时，N必定变化
E．当压强不变而体积和温度变化时，N可能不变
【解析】 单位时间内与器壁单位面积相碰的分子数N既与分子密度有关，还与分子的平均速率有关．当气体体积减小时，分子密度增加，但若温度降低，分子平均速率变小，N也不一定增加，A错误，B正确；
当温度升高时，分子的平均速率增大，但若体积增大，分子密度减小，N也不一定增加，C正确；
当气体压强不变，则器壁单位面积受到的压力不变，由于温度变化，平均每个分子对器壁的冲力变化，N只有变化才能保持压强不变，故D正确，E错误．
11．从宏观上看，一定质量的气体仅温度升高或仅体积减小都会使压强增大，从微观上看，这两种情况有什么区别？
【解析】 因为一定质量的气体的压强是由单位体积内气体的分子数和气体的温度决定的．气体温度升高，即气体分子运动加剧，分子的平均速率增大，分子撞击器壁的作用力增大，故压强增大．气体体积减小时，虽然分子的平均速率不变，但单位体积内的分子数增多，单位时间内撞击容器的分子数增多，故压强增大，所以这两种情况在微观上是有区别的．
12．如图127所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中装有与容器容积等体积的水，乙中充满空气，试问：
图127
（1）两容器各侧壁压强的大小关系及压强的大小决定于哪些因素？
（容器容积恒定）
（2）若让两容器同时做自由落体运动，容器侧壁上所受压强将怎么变？
【解析】
（1）对甲容器，上壁的压强为零，底面的压强最大，其数值为p＝ρgh（h为上下底面间的距离）．侧壁的压强自上而下，由小变大，其数值大小与侧壁上各点距上底面的竖直距离x的关系是p＝ρgx；
对乙容器，各处器壁上的压强大小都相等，其大小决定于气体的分子数密度和温度．
（2）甲容器做自由落体运动时器壁各处的压强均为零．乙容器做自由落体运动时，器壁各处的压强不发生变化．
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