《人教版物理选修3-3知识点突破》8.4 气体热现象的微观意义（解析版）
8.4 气体热现象的微观意义
学习目标
1．知道气体分子运动的特点。
2．了解气体压强的微观意义。
3．了解气体实验定律的微观解释。
重点：1．知道气体分子运动的特点。
2．理解气体压强的微观意义。
难点：1．理解气体压强的微观意义。
2．能对气体实验定律进行微观解释。
知识点一、随机性与统计规律
1．必然事件：在一定条件下必然出现的事件。
2．不可能事件：在一定条件下不可能出现的事件。
3．随机事件：在一定条件下可能出现，也可能不出现的事件。
4．统计规律：大量的随机事件整体表现出的规律。
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。
知识点二、气体分子运动的特点及理解
1．气体分子运动的特点
（1）运动的自由性：气体分子之间的距离，大约是分子直径的 10 倍左右，比较大，分子间的作用力
1
很弱，因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，气体分子间可认为不受力的作用而做匀速直线运动，在空间
内自由移动，因而气体能充满它能达到的整个空间。
（2）运动的无序性：分子的运动永不停息，分子之间频繁地发生碰撞，使每个分子的速度大小和方
向频繁地改变，分子运动杂乱无章。在某一时刻，向着任何一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。
（3）运动的高速性：常温下大多数气体分子的速率都达到数百米每秒，在数量级上相当于子弹的速
率。
（4）规律性：①分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子都有，而且向着
各个方向运动的气体分子数目都相等。
② 气体分子的速率分布呈现出“中间多，两头少”的分布规律。当气体温度升高时，分子的平均速率
增大。
2．如何正确理解气体分子运动的特点
（1）气体分子距离大（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。
（3）大量气体分子的速率分布呈现中间多（占有分子数目多）两头少（速率大或小的分子数目少）
的规律。
（4）当温度升高时，“中间多”的这一“高峰”向速率大的一方移动，即速度大的分子数目增多，
2
速率小的分子数目减小，分子的平均速率增大，分子的热运动剧烈，定量的分析表明理想气体的热力学温
度T与分子的平均动能
¯
Ek
成正比，即 T＝a
¯
Ek
（a是比例系数），因此说，温度是分子平均动能的标志。
【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。
【题 1】对于气体分子的运动，下列说法正确的是
A．一定温度下某理想气体的分子的碰撞虽然十分频繁但同一时刻，每个分子的速率都相等
B．一定温度下某理想气体的分子速率一般不等，但速率很大和速率很小的分子数目相对较少
C．一定温度下某理想气体的分子做杂乱无章运动可能会出现某一时刻所有分子都朝同一方向运动情
况
D．一定温度下某理想气体，当温度升高时，其中某 10 个分子的平均动能可能减少
【答案】BD
【解析】一定温度下某理想气体分子碰撞十分频繁，单个分子运动杂乱无章，速率不等，但大量分子
的运动遵守统计规律，速率大和速率小的分子数目相对较少，向各个方向运动的分子数目相等， A、C错，
B对；温度升高时，大量分子平均动能增大，但对个别或少量（如 10 个）分子的动能有可能减少，D对。
【题 2】气体能够充满密闭容器，说明气体分子除相互碰撞的短暂时间外
A．气体分子可以做布朗运动 B．气体分子的动能都一样大
C．相互作用力十分微弱，气体分子可以自由运动
D．相互作用力十分微弱，气体分子间的距离都一样大
【答案】C
【解析】布朗运动是指悬浮颗粒因受分子作用力不平衡而引起的悬浮颗粒的无规则运动，选项 A错误；
气体分子因不断相互碰撞其动能瞬息万变，因此才引入了分子的平均动能，选项 B错误；气体分子不停地
做无规则热运动，其分子间的距离大于 10r0，因此气体分子间除相互碰撞的短暂时间外，相互作用力十分
微弱，分子的运动是相对自由的，可以充满所能达到的整个空间，故选项 C正确；气体分子在不停地做无
规则运动，分子间距离不断变化，故选项 D错误。
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