全优课堂·物理·选择性必修第三册(粤教版)·课件 第1章　第3节 气体分子运动的统计规律

第一章分子动理论第三节气体分子运动的统计规律

1．初步了解什么是“统计规律”．2．理解气体分子运动的特点．3．知道气体分子速率分布规律．课前•自主预习分子沿各方向运动的概率相等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．无规则瞬息万变偶然的不确定偶然大量的3．定义大量偶然事件表现出来的____________叫统计规律．4．气体分子运动假设对于大量气体分子，任意时刻，气体分子沿各个方向运动的概率是相等的．整体规律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，某种气体的速度分布应该是 (

)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小，B正确．对麦克斯韦气体分子速率分布规律的理解例2

(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中两条曲线所示．下列说法正确的是 (

)A．图中两条曲线下面积相等B．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C．图中实线对应于氧气分子在100℃时的情形D．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【答案】ABC【解析】因分子总个数一定，图中两条曲线下面积相等，A正确；图中虚线的峰值对应的横坐标小于实线的峰值对应的横坐标，虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形，对应的温度为0℃，实线对应的温度为100℃，B、C正确；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小，D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比/%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比/%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分子，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．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，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．某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中f(v)表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，所对应的温度分别为TⅠ、TⅡ、TⅢ，下列说法错误的是(

)A．气体速率均呈“中间多、两头少”的分布，但是最大比例的速率区间是不同的B．TⅠ＞TⅡ＞TⅢC．温度高的气体，速率大的分子比例较多D．从图像中可以直观体会到温度越高，分子运动越剧烈【答案】B【解析】由图知，气体速率均呈“中间多、两头少”的分布，但是最大比例的速率区间是不同的，故A正确；气体的温度越高，速率较大的分子所占的比例越大，所以TⅠ＜TⅡ＜TⅢ，故B错误；随着温度的升高，气体分子中速率大的分子所占的比例增大，故C正确；由图像知，温度越高，气体分子中速率大的分子所占的比例增大，分子运动越剧烈，故D正确．本题选错误的，故选B．3．如图为密闭钢瓶中的理想气体分子在两种不同温度下的速率分布情况，可知一定温度下气体分子的速率呈现______________(填“两头多、中间少”或“两头少、中间多”)的分布规律；T1温度下气体分子的平均速率________(填“大于”“等于”或“小于”)T2温度下气体分子的平均速率．【答案】两头少、中间多小于【解析】由题图可知，一定温度下气体分子的速率呈现两头少、中间多的分布规律．温度是分子热运动剧烈程度的标志，温度升高时，速率小的分子所占的百分比减小，速率大的分子所占百分比变大，分子的平均速率增大，则T1温度下气体分子的平均速率小于T2温度下气体分子的平均速率．4．(多选)麦克斯韦得出的气体分子速率分布规律并不神秘，它跟你的学习和生活十分接近．图甲是氧气分子在0℃和100℃两种不同情况下的速率分布情况．图乙是一条古老的石阶，它记录着千千万万人次的脚印．关于正态分布，下列表述正确的是 (

)A．人们在这条石阶上走上走下时，脚踏在中间的多，踏在两边的少，因此每一个台阶的中间都比两边磨损得多，显出正态分布的特征B．温度升高使得速率较小的氧气分子所占比例变小，温度为100℃的氧气分子平均速率较大C．高二年级在班主任和物理老师的精心管理和教学下，本次期中考试的物理平均分较上次有较大提升，每个学生的物理成绩比上次都有提高D．本次期中考试，如果试卷难度适宜，大多数同学分数在平均分左右，高分和低分学生占比都不大【答案】ABD【解析】人们在这条石阶上走上走下时，脚踏在中间的多，踏在两边的少，因此每一个台阶的中间都比两边磨损得多，也呈现“中间多、两头少”的分布特点，A正确；根据两种温度下的速率百分比分布图像可知，温度升高使得速率较小的氧气分子所占比例变小，温度为100℃的氧气分子平均速率较大，B正确；高二年级在班主任和物理老师的精心管理和教学下，本次期中考试的物理平均分较上次有较大提升，每个学生的物理成绩比上次都有提高，并没有体现统计规律和“中间多、两头少”的分布特点，C错误；本次期中考试，如果试卷难度适宜，大多数同学分数在平均分左右，高分和低分学生占比都不大，也呈现“中间多、两头少”的分布特点，D正确．5．1859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．下面四个图像中能正确表示某一温度下气体分子速率分布规律的是 (

)【答案】D【解析】由于大量分子的速率按“中间多、两头少”的规律分布，D正确．6．如图，绝热密闭容器中有一个气球，气球内、外为温度相同的同种理想气体．已知膨胀的气球内部压强总是大于外部压强，且随气球体积的增大而减小．现气球因某种原因缓慢漏气，与漏气前相比

(

)A．气球外部气体的压强保持不变B