高中物理(新教材)选修三课件1：1-3-分子运动速率分布规律 人教版

第3节分子运动速率分布规律1.了解什么是“统计规律”。2.理解气体分子运动的特点及气体分子运动速率分布的统计规律。3.能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义。4.知道气体的压强与所对应的微观物理量间的联系。学习目标1.统计规律(1)必然事件：在一定条件下

出现的事件。(2)不可能事件：在一定条件下

出现的事件。(3)随机事件：在一定条件下

出现，也

不出现的事件。(4)统计规律：大量

的整体表现出来的规律。2.气体分子运动的特点(1)气体分子之间的距离很大，大约是分子直径的10倍。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

运动，气体

它能达到的整个空间。知识梳理必然不可能可能随机事件匀速直线充满可能3.气体压强的微观解释(1)大小：等于气体作用在器壁单位面积上的

。(2)产生原因：大量气体分子对器壁的

引起的。(3)决定因素：微观上决定于分子的平均速率和分子的密集程度。(2)分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着

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几乎

。(3)每个气体分子都在做永不停息的

运动。(4)大量气体分子的速率分布呈“中间多、两头少”的规律。任何一个相等无规则压力碰撞1.气体分子运动的特点和速率分布图像情境探究(1)把4枚硬币投掷10次并记录正面朝上的个数。比较个人、小组、大组、全班的数据，你能发现什么规律吗?(2)气体分子间的作用力很小，若没有分子力作用，气体分子将处于怎样的运动状态?(3)温度不变时，每个分子的速率都相同吗?温度升高，所有分子运动速率都增大吗?课堂探究抛硬币

知识归纳1.对统计规律的理解(1)个别事件的发生具有偶然因素，但大量事件发生的概率却往往遵从一定的统计规律。(2)从微观角度看，由于物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.气体的微观结构特点(1)气体分子间的距离较大，气体分子可看成质点。(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。3.气体分子运动的特点(1)标准状态下1cm3气体中的分子数比地球上的人口总数还要多上许多许多倍。大量气体分子做无规则热运动，因此，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。(2)正是“频繁碰撞”，造成气体分子不断地改变运动方向，使得每个气体分子可自由运动的行程极短(理论研究指出通常情况下气体分子自由运动行程的数量级仅为10-8m)，整体上呈现为杂乱无章的运动。(3)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，而且向各个方向运动的气体分子数目都相等。即气体分子沿各个方向运动的机会(概率)相等。(4)每个气体分子都在做永不停息的无规则运动，常温下大多数气体分子的速率都达到数百米每秒。4.分子运动速率分布图像(1)温度越高，分子的热运动越激烈。(2)气体分子速率呈“中间多、两头少”的规律分布。当温度升高时，对某一分子在某一时刻它的速率不一定增加，但大量分子的平均速率一定增加，而且“中间多”的分子速率值增加(如图所示)。(4)每个气体分子都在做永不停息的无规则运动，常温下大多数气体分子的速率都达到数百米每秒。4.分子运动速率分布图像(1)温度越高，分子的热运动越激烈。(2)气体分子速率呈“中间多、两头少”的规律分布。当温度升高时，对某一分子在某一时刻它的速率不一定增加，但大量分子的平均速率一定增加，而且“中间多”的分子速率值增加(如图所示)。典例精析1(多选)如图所示是氧气分子在不同温度下的速率分布规律图，横坐标表示分子速率v，纵坐标表示速率v对应的分子数百分率，图线1、2对应的温度分别为t1、t2，由图可知(

)A.温度t1低于温度t2B.图线中的峰值对应的横坐标数值为氧气分子平均速率C.温度升高，每一个氧气分子的速率都增大D.温度升高，氧气分子中速率小于400m/s的分子所占的比例减小解析：温度越高，分子热运动越激烈，运动激烈是指速率大的分子所占的比例大，根据题图，图线2中速率大的分子所占比例大，对应温度高，图线1中速率大的分子所占比例小，对应温度低，故A正确。图线中的峰值对应的是该速率对应的分子数百分率的最大值，不表示分子的平均速率，故B错误。温度的影响是大量分子运动的统计规律，对个别的分子没有意义，所以温度升高，不是每一个氧气分子的速率都增大，故C错误。温度升高，氧气分子中速率小于400m/s的分子所占的比例减小，故D正确。答案：AD2.气体压强的微观解释情境探究中央电视台在《科技之光》栏目中曾播放过这样一个节目，把液氮倒入饮料瓶中，马上盖上盖子并拧紧，人立即离开现场。一会儿饮料瓶就爆炸了。你能解释一下原因吗?要点提示：饮料瓶内液氮吸热后变成氮气，分子运动加剧，使瓶内气体分子频繁、持续碰撞瓶内壁产生的压强增大，当瓶内外的压强差大于瓶子所能承受的限度时，饮料瓶发生爆炸。

2.决定气体压强大小的因素(1)微观因素①

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)越大，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。②

气体分子的平均速率：气体的温度越高，气体分子的平均速率就越大，每个气体分子与器壁碰撞时(可视为弹性碰撞)给器壁的冲力就越大；从另一方面讲，分子的平均速率越大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就越多，累计冲力就越大，气体压强就越大。(2)宏观因素①与温度有关：温度越高，气体的压强越大。②与体积有关：体积越小，气体的压强越大。2.(多选)x、y两容器中装有相同质量的氦气，已知x容器中氦气的温度高于y容器中氦气的温度，但压强却低于y容器中氦气的压强。由此可知(

)A.x中氦气分子的平均速率一定大于y中氦气分子的平均速率B.x中每个氦气分子的速率一定都大于y中每个氦气分子的速率C.x中速率大的氦气分子数一定多于y中速率大的氦气分子数D.x中氦气分子的热运动一定比y中氦气分子的热运动激烈典例精析2解析：分子的平均速率取决于温度，温度越高，分子的平均速率越大，但对于任一个氦气分子来说并不一定成立，故A项正确，B项错误；分子的速率遵从统计规律，即“中间多、两头少”，温度较高时速率大的分子数一定多于温度较低时速率大的分子数，C项正确；温度越高，分子的无规则热运动越激烈，D项正确。答案：ACD规律方法：解释气体压强微观问题的思路(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的碰撞，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平均速率；(3)只有知道了这两个因素的变化，才能确定压强的变化，任何单个因素的变化都不能决定压强是否变化。跟踪练习1.伽耳顿板可以演示统计规律。如图所示，让大量小球从上方漏斗形入口落下，则选项图中能正确反映最终落在槽内小球的分布情况的是(

)C3.节假日释放氢气球，在氢气球上升过程中，气球会膨胀，达到极限体积时会胀破。假设在氢气球上升过程中，环境温度保持不变，则球内的气体压强

(选填“增大”“减小”或“不变”)，气体分子热运动的剧烈程度

(选填“变强”“变弱”或“不变”)，气体分子的速率分布情况最接近图中的

线(选填“A”“B”或“C”)。

不变C减小2.关于气体分子的运动情况，下列说法中正确的是(

)A.某一时刻具有任意速率的分子数目是相等的B.某一时刻一个分子速度的大小和方向是偶然的C.某一温度下，大多数气体分子的速率不会发生变化D.分子的速率分布毫无规律B4.(多选)氧气分子在0℃和100℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图3中两条曲线所示.下列说法正确的是（）A.图中两条曲线下的面积相等B.图中虚线对应于氧气分子平均速率较小的情形C.图中实线对应于氧气分子在100℃时的情形D.0℃时每个氧气分子的速率都小于100℃时的速率E.与0℃时相比，100℃时氧气分子速率出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大ABC备用工具&资料2.关于气体分子的运动情况，下列说法中正确的是(

)A.某一时刻具有任意速率的分子数目是相等的B.某一时刻一个分子速度的大小和方向是偶然的C.某一温度下，大多数气体分子的速率不会发生变化D.分子的速率分布毫无规律B跟踪练习1.伽耳顿板可以演示统计规律。如图所示，让大量小球从上方漏斗形入口落下，则选项图中能正确反映最终落在槽内小球的分布情况的是(

)C1.统计规律(1)必然事件：在一定条件下

出现的事件。(2)不可能事件：在一定条件下

出现的事件。(3)随机事件：在一定条件下

出现，也

不出现的事件。(4)统计规律：大量

的整体表现出来的规律。2.气体分子运动的特点(1)气体分子之间的距离很大，大约是分子直径的10倍。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

运动，气体

它能达到的整个空间。知识梳理必然不可能可能随机事件匀速直线充满可能1.气体分子运动的特点和速率分布图像情境探究(1)把4枚硬币投掷10次并记录正面朝上的个数。比较个人、小组、大组、全班的数据，你能发现什么规律吗?(2)气体分子间的作用力很小，若没有分子力作用，气体分子将处于怎样的运动状态?