人教版(新教材)高中物理选择性必修3学案1：第1章 3 分子运动速率分布规律

人教版（新教材）高中物理选择性必修第三册PAGEPAGE11.3分子运动速率分布规律〖学习目标〗1．知道统计规律，气体分子运动的特点、速率分布图像，气体压强的微观解释。2.理解分子运动速率的分布图像的物理意义和气体压强的微观解释。3.理解伽尔顿板和模拟气体压强产生的机理实验。〖自主学习〗一、气体分子运动的特点1．随机事件与统计规律(1)必然事件：在一定条件下，若某事件出现，这个事件叫作必然事件。(2)不可能事件：若某事件出现，这个事件叫作不可能事件。(3)随机事件：若在一定条件下某事件出现，也不出现，这个事件叫作随机事件。(4)统计规律：大量的整体往往会表现出一定的规律性，这种规律叫作统计规律。2．气体分子运动的特点(1)运动的自由性：由于气体分子间的距离比较大，分子间作用力很弱，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，气体充满它能达到的整个空间。(2)运动的无序性：分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着运动的分子都有，而且向各个方向运动的气体分子数目几乎。说明：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。二、分子运动速率分布图像1．图像如图所示。2．规律：在一定温度下，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，“”的分布规律不变，气体分子的速率，分布曲线的峰值向的一方移动。3．温度越高，分子的热运动。说明：温度升高不是每个分子的速率都变大，而是速率大的占的百分比变大。三、气体压强的微观解释1．产生原因气体的压强是由气体中大量做无规则热运动的分子对器壁不断地碰撞产生的。压强就是在器壁上受到的压力。2．从微观角度来看，气体压强的决定因素(1)一方面是气体分子的平均速率。(2)另一方面是气体分子的数密度。自我检测1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)大多数气体分子的速率处于中间值，少数分子的速率较大或较小。 ()(2)温度越高，分子的热运动越激烈，是指温度升高时，所有分子运动的速率都增大了。 ()(3)气体的分子平均动能越大，气体的压强就越大。 ()(4)气体的压强是由气体分子的重力而产生的。 ()2．关于气体分子的运动情况，下列说法中正确的是()A．某一时刻具有某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3．有关气体压强，下列说法正确的是()A．气体分子的平均速率增大，则气体的压强一定增大B．气体分子的平均速率增大，则气体的压强有可能减小C．气体分子的数密度增大，则气体的压强一定增大D．气体分子的平均动能增大，则气体的压强一定增大〖课堂探究〗（一）气体分子运动的特点情景11859年麦克斯韦从理论上推导出了气体分子速率的分布规律，后来有许多实验验证了这一规律。若以横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，试作出图像。从图像中可以看出什么分布规律？知识归纳11．分子间的距离较大：使得分子间的相互作用力十分微弱，可认为分子间除碰撞外不存在相互作用力，分子在两次碰撞之间做匀速直线运动。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。3．分子的速率分布规律：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。当温度升高时，“中间多”的这一“高峰”向速率大的一方移动。即速率大的分子数目增多，速率小的分子数目减少，分子的平均速率增大，分子的热运动剧烈。〖例1〗(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，下列表格中的数据是研究氧气分子速率分布规律而列出的。按速率大小划分的区间(m/s)各速率区间的分子数占总分子数的百分比(%)0℃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依据表格内容，以下四位同学所总结的规律正确的是()A．不论温度多高，速率很大和很小的分子总是少数B．温度变化，表现出“中间多、两头少”的分布规律要改变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．温度增加时，速率小的分子数减少了气体分子速率分布规律(1)在一定温度下，所有气体分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布。(2)温度越高，速率大的分子所占比例越大。(3)温度升高，气体分子的平均速率变大，但具体到某一个气体分子，速率可能变大也可能变小，无法确定。（二）.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?知识归纳21．气体压强的产生大量气体分子不断地和器壁碰撞，对器壁产生持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力就是气体的压强。2．气体压强的决定因素单位体积内分子数越多，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数就越多，压强越大；温度越高，则分子的平均速率越大，分子运动越剧烈，一方面使单位时间内碰到器壁单位面积上的分子数增多，另一方面也使一个分子与器壁碰撞一次时对器壁的平均冲击力增大，使压强增大。所以气体压强的大小宏观上看跟温度和气体分子的数密度有关；微观上看跟单位体积内的分子数和分子的平均速率有关。3．大气压强的产生及影响因素大气压强由气体的重力产生，如果没有地球引力的作用，地球表面上就没有大气，也就没有大气压强。由于地球引力与距离的平方成反比，所以大气压力与气体的高度、密度有关，在地面上空不同高度处，大气压强不相等。〖例2〗关于密闭容器中气体的压强，下列说法正确的是()A．是由气体受到的重力产生的B．是由大量气体分子不断地碰撞器壁而产生的C．压强的大小只取决于气体分子数量的多少D．容器运动的速度越大，气体的压强也越大〖例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不断碰撞引起的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课堂练习1．(多选)大量气体分子运动的特点是()A．分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外，还可在空间内自由移动B．分子的不断碰撞致使它做杂乱无章的热运动C．分子沿各方向运动的机会均等D．分子的速率分布毫无规律2．(多选)如图所示为一定质量的氧气分子在0℃和100℃两种不同情况下的速率分布情况，由图可以判断以下说法正确的是()A．温度升高，所有分子的运动速率均变大B．温度越高，分子的平均速率越小C．0℃和100℃时氧气分子的速率都呈现“中间多，两头少”的分布特点D．100℃的氧气与0℃的氧气相比，速率大的分子所占的比例较大3．(多选)如图所示，封闭在汽缸内一定质量的理想气体，如果保持体积不变，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．气体分子的平均动能减小 D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多4．(思维拓展)两个完全相同的圆柱形密闭容器温度相同，如图所示，甲内有2g的H2气体，乙内有2g的O2气体，试判断两个容器壁所受压强的大小关系。甲乙

▁▃▅▇█参*考*答*案█▇▅▃▁〖自主学习〗一、1．(1)必然(2)不可能(3)可能、可能(4)随机事件2．(1)匀速直线运动(2)任何一个方向、相等。说明：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。二、2．温度、中间多、两头少、升高、中间多、两头少、增大、速率大3．越剧烈三、1．单位面积自我检测1．(1)√(2)×(3)×(4)×2．B〖具有某一速率的分子数目并不是相等的，呈“中间多，两头少”的统计规律分布，故A、D错误；由于分子之间不断地碰撞，分子随时都会改变自己的运动情况，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，故B正确；某一温度下，每个分子的速率仍然是随时变化的，只是分子运动的平均速率不变，故C错误。〗3．B〖气体的压强与两个因素有关：一是气体分子的平均速率，二是气体分子的数密度。即一是温度，二是体积。数密度或平均动能增大，都只强调问题的一方面，也就是说，平均速率增大的同时，气体的体积可能增大，使得分子的数密度减小，所以压强可能增大，也可能减小或不变。同理，当分子数密度增大时，分子平均速率也可能减小，压强的变化不能确定。故A、C、D错误，B正确。〗〖课堂探究〗情景1〖提示〗：图像：分布规律：“中间多，两头少”〖例1〗ACD〖温度变化，表现出“中间多、两头少”的分布规律是不会改变的，选项B错误；由气体分子运动的特点和统计规律可知，选项A、C、D正确。〗情境2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。〖例2〗B〖气体的压强是大量气体分子不断地碰撞器壁而产生的，A错误，B正确；压强的大小取决于气体分子的平均动能和分子的数密度，与物体的宏观运动无关，C、D错误。〗〖例3〗BCD〖气体压强是由大量气体分子对器壁的不断碰撞引起的，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。〗课堂练习1．ABC〖因气体分子间的距离较大，分子力可以忽略，分子除碰撞外不受其他作用，故可在空间内自由移动，A正确；分子间不断的碰撞使分子的运动杂乱无章，且向各方向运动的机会均等，B、C正确；气体分子速率呈“中间多、两头少”的规律分布，D错误。〗2．CD〖温度升高，气体分子的平均运动速率增大，但有些分子的运动速率可能减小，从图中可以看出温度高时，速率大