无序中的有序

1.4无序中的有序课标定位学习目标：1.了解气体分子运动的统计规律和知道气体分子运动的特点。2．学会用直方图的方法说明气体分子的速率分布。重点难点：气体分子的运动特点及其统计规律。一、气体分子运动的特点1．通常状况下气体分子间的距离比较大(r＞10r0),相互之间的作用力很小，因此可以忽略气体分子间的___________，认为气体分子除了相互碰撞或跟器壁碰撞外，不受____的作用，在空间自由运动。因此，气体能够充满它所能到达的空间，没有一定的体积和形状。相互作用力2．气体分子在不断的碰撞中频繁地改变着______和速率的大小，做着__________的运动。由于分子数目是大量的，分子运动是杂乱无章的，所以，大量分子沿各个方向运动的机会是______的。方向杂乱无章均等二、无序中的有序1．伽尔顿板试验：小球落入某个小格完全是一个随机的_____事件，但多次重复操作可以发现，槽中各小格中落入的小球数目有着一定的分布规律——始终是落入中间格子的小球数目___，两边格子中的小球数目____。偶然多少气体分子跟伽尔顿板的类比如下：伽尔顿板实验中的小球→气体分子小球相互间及跟钉子的碰撞→气体分子相互间及跟器壁的碰撞小球落入不同的小格→气体分子获得不同的速率。2．从伽尔顿的实验中可以得到启示：对于由大量微观粒子组成的系统，就其宏观性质而言,_________起着主导作用。统计规律三、气体分子运动的统计规律1．1859年，英国著名物理学家麦克斯韦运用_____方法，找到了气体分子速率的分布函数，从而确定了气体分子速率的分布规律。这个规律指出，在一定状态下，气体的大多数分子的速率都在某一固定数值附近，速率离开这个数值越远，具有这种速率的分子就______，即气体分子速率总体上是呈现出____________________的分布特征，很像伽尔顿板实验中各小格中落入小球数目的分布。统计越少“中间多，两头少”2．麦克斯韦的方法在物理学思想史上具有重要意义，它向人们指出，对于一个由大量微观粒子组成的系统，利用统计方法，一旦找出某个微观量的_________，便可求出这个微观量的____________,而这个统计平均值正好等于该系统的相应_____量。这样，就把分子的_________跟物体的_________紧密地联系起来了。因此，人们称颂麦克斯韦的统计方法“标志着物理学新纪元的开始。”分布函数统计平均值宏观微观运动宏观表现一、概括气体分子运动特点1．气体分子间距离较大标准状况下，气体分子间的距离约为分子直径的10倍左右，分子间作用力非常微弱。在理想气体的处理方法中，通常把气体分子看成一个个小球,分子之间除相互碰撞的力外不受任何力作用，可以在空间内自由移动，从而充满容器的整个空间。2．分子间碰撞频繁在标准状况下，一个空气分子在1s内与其他分子碰撞竟达65亿次之多，频繁的碰撞造成了气体分子做杂乱无章的热运动，气体分子不断地改变运动方向，每个气体分子可自由运动的行程极短，通常状况下，气体分子自由运动行程的数量级为10－8m。3．气体分子速率分布规律(1)麦克斯韦速率分布规律：在一定的温度下，不管个别分子怎样运动，气体中的大多数分子的速率都在某个数值附近，表现出“中间多、两头少”的分布规律。(2)分布规律与温度的关系：当温度升高时，“中间多、两头少”的分布规律不变，气体分子的速率增大，分布曲线的峰值向速率大的一方移动。(如图1－4－1所示)麦克斯韦速率分布规律图1－4－1二、直方图说明气体分布规律如图：直方图表现0摄氏度和100摄氏度的氧分子速率分布即时应用

1．关于气体分子运动的特点，下列说法正确的是(

)A．由于气体分子间距离较大，所以气体很容易被压缩B．气体之所以能充满整个空间，是因为气体分子间相互作用的引力和斥力十分微弱，气体分子可以在空间自由移动C．由于气体分子间的距离较大，所以气体分子间根本不存在相互作用D．气体分子间除相互碰撞外，几乎无相互作用解析：选ABD。气体分子间距离大，相互作用的引力和斥力很微弱，很容易被压缩，能自由运动，A、B对。但气体间不是没有相互作用，C错，D对。

下表为0℃和100℃时氧分子的速率分布，对其理解正确的是(

)气体分子的运动特点分析A.温度升高，每个氧分子的速率都增大B．100℃时与0℃时相比，大速率分子所占比例增加C．分子运动满足统计规律，温度升高，氧分子的平均速率增大D．温度升高，分子的平均速率增大，适应于所有物质分子按速率大小划分的速率区间v/m·s－10℃100℃100以下1.40.7100－2008.15.4200－30017.011.9300－40021.417.4400－50020.418.6500－60015.116.7600－7009.212.9700－8004.57.9800－9002.04.6900以上0.93.9氧分子的速率分布不同温度下各速率区间的分子数占总分子数的百分比%。【精讲精析】分子的运动遵循统计规律，适应于大量分子，对单个分子不适应，故A错；温度升高，分子平均速率增大的表现为大速率分子所占比例增加，故B、C正确；速率分布规律适应于所有物质分子，D对。【答案】

BCD【方法总结】

(1)对于大量分子无规则运动的速率，无法采用牛顿力学方法精确地予以确定，但可以用统计方法找出其分布规律。(2)气体分子速率分布总体上呈现出“中间多,两边少”的正态分布