分子运动速率分布规律课件-高二下学期物理人教版选择性

第一章分子动理论第3节分子运动速率分布规律学习目标1.通过实验了解分子运动的特点,了解分子运动速率分布的统计规律2.根据实例,了解氧气分子运动速率的分布特点,知道分子运动速率分布图像的物理意义

3.通过演示实验,帮助学生形成气体压强的微观图景,了解气体压强的微观解释

情境引入情境引入大量随机事件的整体往往会表现出一定的规律性，这种规律就叫作统计规律（statisticalregularity）。在一定条件下，若某事件必然出现，这个事件叫作必然事件。在一定条件下，若某事件不可能出现，这个事件叫作不可能事件。若在一定条件下某事件可能出现，也可能不出现，这个事件叫作随机事件。个别随机事件的出现有其偶然性情境引入所以看起来无规则的分子热运动，也必定是有一定的规律的——统计规律。分子的运动是无规则的，每个分子的运动都具有不确定性。但物体是由大量分子组成的，因而物体的热现象的宏观特性是由大量分子的集体行为决定的。热现象与大量分子热运动的统计规律有关。要研究气体的热现象，就要了解气体分子运动的特点。任务：阅读课本，总结气体分子运动的特点。气体分子运动的特点自由性无序性气体间的距离较大，分子间相互作用力十分微弱。可认为气体分子除相互碰撞及与器壁碰撞外不受力作用而做匀速直线运动。所以一定质量的气体的分子可以充满整个容器空间，无一定的形状和体积。分子之间频繁碰撞，每个分子的速度大小和方向频繁地改变。气体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。从总体上看气体分子沿各个方向运动的机会均等。因此对大量分子而言，在任一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等的。分子运动速率分布图像结合课本思考与讨论：体积都是1L的两个容器，装着质量相等的氧气，其中一个容器内的温度是0℃，另一个容器的温度是100℃。请说明：这两个容器中关于氧分子运动速率分布的特点有哪些相同？有哪些不同？分子在不同温度下的运动速率特点。相同点：(1)氧分子都在做无规则的热运动，运动速率有快有慢。(2)氧分子速率都呈"中间多、两头少"的分布。不同点：(1)氧分子在两个温度下具有最大比例的速度区间是不同的，0℃时速率在300~400m/s的分子最多，100℃时速率在400~500m/s的分子最多；(2)氧分子在两个温度下各速率区间的占有比例也不同，100℃的氧气，速率大的分子比例较多，分子平均速率比0℃的大。小结: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。(4)题图中每条曲线与横轴所围成的面积都表示100%,所以是相等的。分子运动速率分布图像

典例剖析【例1】

(2022·北京丰台高二期末)下图为一定质量的氧气分子在0℃和100℃两种不同情况下速率分布图像。下列说法正确的是(

)A.图中曲线反映了任意速率区间的氧气分子数B.曲线Ⅱ对应的每个分子的速率大于曲线Ⅰ对应的每个分子的速率C.两种温度下,氧气分子的速率都呈“中间多,两头少”的分布D.曲线Ⅰ对应氧气的温度为100℃C

学以致用1.(多选)某种气体在不同温度下的分子速率分布曲线如图所示,图中f(v)表示v处单位速率间隔内的分子数占总分子数的百分比,所对应的温度分别为T1、T2,对比不同温度情况,下列说法正确的是(

)A.T1>T2B.图中两条曲线与横坐标围成的面积相等C.温度为T1时气体分子的平均速率较大D.温度为T1的气体分子速率出现在0~200m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大BD问题：压强是怎么定义的？答：压强是指物体单位面积上受到的压力：p=F/S问题：固体为什么会产生压强？答：固体受重力，对接触面产生压力，单位面积的压力即为固体对接触面产生的压强问题：液体为什么会产生压强？答：液体和固体类似，都有重力，所以都会对容器底有压强；液体和固体不同的是，液体还具有流动性，由于液体要流动，所以对容器壁也有压强。由连通器原理可知液体在同一深度处压强大小相同。h砖Sh气体压强的微观解释如图甲，某时刻一气体分子以速度大小v与器壁发生弹性碰撞，设作用时间为Δt，求气体分子对器壁的作用力。F气体压强的微观解释思考：气体为什么会产生压强？答：气体分子飞到容器壁时，会跟容器壁发生碰撞，对容器壁产生作用力；大量气体分子频繁不断撞击容器壁从而气体产生了压强。问题：这种撞击是不连续的，为什么器壁受到的作用力却是均匀不变的呢？气体压强的微观解释气体压强的概念气体对容器器壁的压强气体压强的产生原因（微观解释）大量分子频繁地碰撞器壁，对器壁产生持续、均匀的压力，产生压强气体压强的微观意义大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力气体压强的微观解释你认为气体压强的大小微观上与什么有关?并类比说明原因。影响气体压强的两个因素微观角度分子质量分子速率分子数密度体积温度分子的平均动能宏观角度气体压强的微观解释

典例剖析【例2】

负压病房是收治传染性极强的呼吸道疾病病人所用的医疗设施,可以大大降低医务人员被感染的风险,病房中气压小于外界环境的大气压。若负压病房的温度和外界温度相同,负压病房内气体和外界环境中气体都可以看成理想气体,则以下说法正确的是(

)A.负压病房内气体分子的平均速率小于外界环境中气体分子的平均速率B.负压病房内每个气体分子的运动速率都小于外界环境中每个气体分子的运动速率C.负压病房内单位体积气体分子的个数小于外界环境中单位体积气体分子的个数D.相同面积下,负压病房内壁受到的气体压力等于外壁受到的气体压力C(1)平均速率一定时,分子的数密度增大则压强增大,分子的数密度减小,则压强减小。(2)分子的数密度一定时,平均速率增大,则压强增大,平均速率减小,则压强减小。

学以致用2.下面关于气体压强的说法正确的是(

)①气体对器壁产生的压强是由于大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的②气体对器壁产生的压强的大小在数值上等于作用在器壁单位面积上的平均作用力的大小③从微观角度看,气体压强的大小跟气体分子的平均速率和分子密集程度有关④从宏观角度看,气体压强的大小跟气体的温度和体积有关A.只有①③对

B.只有②④对C.只有①②③对 D.①②③④都对D1.(2023·上海月考)气体分子的速率分布图线如图所示。纵坐标表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比,图线1下方的面积为S1,图线2下方的面积为S2。温度T和面积S的大小关系为(

)A.T1>T2 B.T1<T2C.S1>S2 D.S1<S2答案:B随堂训练2.(2022·江苏宿迁高二期中)如图是氧气分子在0℃和100℃下的速率分布,

是分子数所占的比例。由图线信息可得到的正确结论是(

)A.同一温度下,速率大的氧气分子数所占的比例大B.100℃时图像的面积大于0℃时的面积C.温度越高,一定速率范围内的氧气分子所占的比例越小D.温度升高使得速率较小的氧气分子所占的比例变小答案:D随堂训练3.(2023·江苏如皋校级月考)一定质量的气体,保持温度不变,增大体积,气体的压强减小,这是因为(

)A.气体分子的总数减少B.气体分子的密集程度减小C.气体分子每次碰撞器壁的平均作用力减小D.单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多答案:B随堂训练4.关于密闭容器中气体的压强,下列说法正确的是(

)A.气体压强是由气体受到的重力产生的B.气体压强是由大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的C.气体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,气体的压强也越大答案:B解析:气体的压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的,选项A错误,B正确;气体压强的大小取决于气体分子的平均速率和密集程度,与物体的宏观运动无关,选项C、D错误。随堂训练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