新教材同步系列2024春高中物理第一章分子动理论3分子运动速率分布规律课件新人教版选择性必修第三册

第一章分子动理论3分子运动速率分布规律学习目标学法与考法1．初步了解什么是“统计规律”2．理解气体分子运动的特点，知道气体分子速率分布规律(重点)3．理解气体压强产生的微观原因和影响气体压强的微观因素(难点)学法：①理解气体分子运动的特点，通过对气体分子速率分布规律的学习，认识“统计规律”．②通过对气体压强产生的微观原因的学习，知道影响气体压强的微观因素考法：①考查对气体分子运动特点的理解．②考查气体分子的统计规律．③考查对气体压强及影响因素的理解知识导图

课前•自主预习气体分子运动的特点和统计规律1．气体分子运动的特点气体分子都在永不停息地做________运动，每个分子的运动状态__________，每一时刻的运动情况完全是________、________的．2．现象某一事件的出现纯粹是________的，但________偶然事件却会表现出一定的规律．3．定义大量偶然事件表现出来的__________叫统计规律．无规则瞬息万变偶然的不确定偶然大量的整体规律4．气体分子速率分布规律(1)图像：(2)规律：在一定________下，不管个别分子怎样运动，气体的多数分子的速率都在某个数值附近，表现出“__________________”的分布规律．当温度________时，该分布规律不变，气体分子的平均速率________，分布曲线的峰值向___________的一方移动．温度中间多、两头少升高增大速率增大气体分子运动具有什么特点？气体分子运动速率按什么规律分布？【答案】气体分子都在永不停息地做无规则运动．气体分子的速率分布表现为“中间多、两头少”．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可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【答案】A【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正确，B错误；分子运动无规则，而且牛顿定律是宏观定律，不能用它来求微观的分子运动速率，C错误；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错误．气体压强的微观解释1．产生原因大量气体分子频繁撞击器壁，对器壁产生一个________的压力，从而产生压强．2．压强特点气体内部压强___________．3．决定因素(1)气体的________．(2)___________内的分子数．稳定处处相等温度单位体积气体压强有什么特点？气体压强大小与哪些因素有关？【答案】气体内部压强处处相等．气体压强的大小与气体的温度、单位体积内的分子数有关．

(多选)对于气体压强的产生，下列说法正确的是

(

)A．气体压强是气体分子之间的斥力产生的B．气体对器壁的压强是由于气体的重力产生的C．气体压强是大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的D．气体压强决定于单位体积中的分子数和气体的温度【答案】CD【解析】决定气体压强的因素是温度和单位体积内的分子数．温度越高，分子的平均动能越大；单位体积内分子数越多，碰撞器壁的分子数越多，压强越大．另外气体分子间距大，分子力可忽略，故气体无一定形状，其体积就是容器容积．课堂•重难探究－对气体分子运动的特点和统计规律的理解1．气体分子运动的特点(1)气体分子之间有很大空隙．(2)气体分子之间的相互作用力十分微弱，气体分子可以自由地运动，可以充满它所能达到的空间．(3)气体分子运动时频繁地发生碰撞，气体分子向各个方向运动的机会相等．(4)速率分布表现为“中间多、两头少”．2．气体分子统计规律(1)大量分子沿各个方向运动的机会均等．(2)麦克斯韦气体分子速率分布规律：大量分子做无规则运动的速率有的大，有的小，但是却按一定的规则分布，大多数分子的速率都在某个数值附近，离开这个数值越远，分子数越少，表现出“中间多、两头少”的分布规律，如图所示．

从麦克斯韦速率分布规律图可以看出，当温度升高时，“中间多、两头少”的分布规律不变，气体分子的平均速率增大，分布曲线的峰值向速率大的一方移动．(3)温度升高，气体分子的平均速率增大，则速率大的分子所占比例增大．对气体分子运动特点的理解例1

(多选)关于气体分子的运动情况，下列说法中正确的是

(

)A．某一时刻具有任一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．某一时刻向任意一个方向运动的分子数目相等D．某一温度下大多数气体分子的速率不会发生变化【答案】BC【解析】具有任一速率的分子数目并不是相等的，而是呈“中间多、两头少”的统计分布规律，A错误．由于分子之间频繁地碰撞，分子随时都会改变自己运动速度的大小和方向，因此在某一时刻一个分子速度的大小和方向完全是偶然的，B正确．虽然每个分子的速度瞬息万变，但是大量分子的整体存在着统计规律．由于分子数目巨大，在某一时刻向任意一个方向运动的分子数目只有很小的差别，可以认为是相等的，C正确．某一温度下，每个分子的速率仍然是瞬息万变的，只是分子运动的平均速率相同，D错误．变式1在一定温度下，某种气体的速率分布应该是 (

)A．每个分子速度都相等B．每个分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子数目都很少C．每个分子速率一般都不相等，但在不同速率范围内，分子数的分布是均匀的D．每个分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子数目很多【答案】B【解析】由麦克斯韦气体分子速率分布规律知，气体分子速率大部分集中在某个数值附近，速率很大和速率很小的分子数目都很少，B正确．对麦克斯韦气体分子速率分布规律的理解A．在①状态下，分子速率大小的分布范围相对较大B．两种状态氧气分子的平均速率相等C．随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例增大D．①状态的温度比②状态的温度低例2氧气分子在不同温度下的速率分布规律如图所示，横坐标表示速率，纵坐标表示某一速率的分子数占总分子数的百分比，由图可知 (

)【答案】D【解析】由题图可知，②中速率大的分子占据的比例较大，则说明②对应的平均速率较大，故②对应的温度较高，温度高则分子速率大的占多数，即高温状态下分子速率大小的分布范围相对较大，A、B错误，D正确；由题图可知，随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例减小，C错误．变式2

(多选)根据气体分子动理论，气体分子运动的剧烈程度与温度有关，下列表格反映了氧气分子速率分布规律．按速率大小划分区间/(m·s－1)各速率区间的分子数占总分子数的百分率/%温度为0℃时温度为100℃时100以下1.40.7100～2008.15.4200～30017.011.9300～40021.417.4按速率大小划分区间/(m·s－1)各速率区间的分子数占总分子数的百分率/%温度为0℃时温度为100℃时400～50020.418.6500～60015.116.7600～7009.212.9700～8004.57.9800～9002.04.6900以上0.93.9根据表格有四位同学总结出了以下规律，其中正确的是 (

)A．不论温度有多高，速率很大和很小的分子总是占少数B．温度变化时，“中间多、两头少”的分子分布规律发生改变C．某一温度下，速率都在某一数值附近，离开这个数值越远，分子越少D．温度升高时，速率小的分子数增加【答案】AC【解析】从表格数据可看出，温度升高时，速率大的分子数增多了，D错误；根据分子运动的特点，不论温度有多高，速率很大和很小的分子总是少数的，A、C正确；温度变化时，“中间多、两头少”的分子分布规律不会发生改变，B错误．对气体分子速率分布规律的认识气体分子运动的规律应从两个方面理解：一是个别分子运动的偶然性，二是大量分子整体具有的规律性．不可把大量分子的统计结果用在个别分子上，也不能因为少量的差异去要求整体上规律的严密性．－对气体压强微观解释的理解1．气体压强产生的原因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更多气体的温度高，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)对器壁的撞击力就大；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，累积撞击力就大3．气体压强与大气压强的区别与联系比较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．比较气体压强大气压强区别(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气体压强的理解例3

(多选)封闭在汽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 (

)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【答案】BD【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正确，A、C错误．变式3

(多选)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【答案】BCD【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错误，B、C、D正确．变式4

(2023年江门联考)如图所示，是模拟气体压强产生机理的演示实验．操作步骤如下：①把一颗豆粒从距秤盘20cm处松手让它落到秤盘上，观察指针摆动的情况；②再把100颗左右的豆粒从相同高度均匀连续地倒在秤盘上，观察指针摆动的情况；③使100颗左右的豆粒从40cm的位置均匀连续倒在秤盘上，观察指针摆动的情况．下列说法正确的是

(

)A．步骤①和②模拟的是气体压强与气体分子平均动能的关系B．步骤②和③模拟的是气体压强与分子密集程度的关系C．步骤②和③模拟的是大量气体分子速率分布所服从的统计规律D．步骤①和②反映了气体压强产生的原因【答案】D【解析】步骤①和②都从相同的高度下落，不同的是豆粒的个数，故它模拟的是气体压强与分子密集程度的关系，也说明大量的豆粒连续地作用在盘子上能产生持续的作用力，即反映了气体压强产生的原因，A错误，D正确；步骤②和③的豆粒个数相同，让它们从不同的高度落下，豆粒撞击的速率不同，所以它们模拟的是气体压强与分子的速率的关系，或者说是气体的压强与气体分子平均动能的关系，B、C错误．对气体压强的理解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和温度．3．只有知道了这两个因素的变化，才能确定压强的变化，不能根据单个因素的变化确定压强是否变化．小练•随堂巩固1．(多选)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．大量随机事件的整体会表现出一定的规律性【答案】BCD【解析】大量分子运动的速率分布是有规律的，可以用统计方法得出，而个别分子的运动速率瞬息万变，极无规律，故B、C、D正确．2．(多选)下列物理量，不能决定气体压强的是 (

)A．温度 B．分子密集程度C．分子总数 D．分子种类【答案】CD【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