Question

初二物理探究题

晓丽想要探究“气体分子对器壁的压强规律”，她首先做了如下实验: 如图，将托盘天平的左盘扣在支架上，调节天平平衡后，将一袋绿豆源源不断地从同一高处撒到左盘上，发现天平指针偏转并保持一定角度，左盘受到一个持续的压力.容器中气体分子碰撞器壁的现象与上述实验现象十分相似.可见，容器中大量气体分子不断碰撞器壁时也会产生一个持续的压力，而_单位_面积上所受的压力就是气体分子对器壁的压强. (1)上述过程中运用的科学方法主要有_转换_法. (2)气体分子对器壁的压强与哪些因素有关呢? ①晓丽对该问题进行了如下简化: a、容器为长方体; b、容器中的气体分子不发生相互碰撞; c、容器中气体分子分为6等份，每一等份中所有气体分子均与器壁的一个内表面垂直碰撞; d、所有气体分子的速度均等于它们的平均速度v; e、所有气体分子与器壁的碰撞均为完全弹性碰撞(详见②中“c”). ②已知每个气体分子的质量为m，单位体积中的气体分子个数为n0.晓丽推导出了气体分子的数学表达式.她的推导过程如下:(请将推导过程填写完整) a、单位体积垂直碰撞到任一器壁的气体分子数n= ; b、△t时间内垂直碰撞到某一器壁△S面积上的平均分子数△N= ; c、由于是完全碰撞，因此△S面积上所受的平均压力F与△t的乘积为:F△t=△N.2mv; d、气体分子对器壁的压强公式为:P= . 答案是:n0/6;n0v△t△s;n0mv2 我想知道为什么，这题对我来说太困难了，可我一定要弄明白，不然我不睡觉，请大家给个详细的解释好吗(初级水平者能理解)，谢谢了。。。

Answer 1

a
根据题意
容器中气体分子分为6等份，每一等份中所有气体分子均与器壁的一个内表面垂直碰撞,则单位体积垂直碰撞到任一器壁的气体分子数n=n0/6
b
设单位体积为1,单位体积中的气体分子个数为n0
△t时间内气体分子走过的长度L=v△t,根据题意可得,在长度为L底面积为△S的长方体体积是v△t
包含的气体分子数为n0v△t△s,根据题意可得,在△t时间内会有n0v△t△s的气体分子撞击器壁.
c
设在△t时间内撞击器壁的分子的总质量为M
则M=n0v△t△sm
设撞击力是F
根据动量定理可得Mv=F△t
Mv=n0v2△t△sm=F△t
F=n0v2△sm
P=F△s=n0mv2