分子運(yùn)動(dòng)速率分布規(guī)律【考點(diǎn)精研+知識(shí)架構(gòu)+提分專練】 高二物理 （人教版2019選擇性必修第三冊(cè)）

§3分子運(yùn)動(dòng)速率分布規(guī)律高二物理（人教版2019）選擇性必修第三冊(cè)第一章

分子動(dòng)理論伽爾頓板實(shí)驗(yàn)新課引入思考與討論：1.從頂部入口放入一個(gè)小球時(shí)，小球落入下面等寬的狹槽是不是偶然的？

2.從頂部入口投入大量小球時(shí)，這些小球落入狹槽的分布情況有沒(méi)有什么規(guī)律？

新課引入3.生活中還有那些類似現(xiàn)象？情況1情況2情況3情況45種情況均是隨機(jī)事件扔4枚硬幣，出現(xiàn)花色的可能情況有幾種？情況5新課引入分組實(shí)驗(yàn)：

每個(gè)人都把4枚硬幣握在手中,在桌面上隨意投擲10次,記錄每次投擲是正面朝上的硬幣數(shù),統(tǒng)計(jì)共10次投擲中有0,1,2,3,4枚硬幣正面朝上的次數(shù)各是多少,將結(jié)果填在以下表格中

4枚硬幣中正面朝上的硬幣枚數(shù)

01234小組一的數(shù)據(jù)

小組二的數(shù)據(jù)

全班的數(shù)據(jù)

統(tǒng)計(jì)對(duì)象次數(shù)統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目上面的統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)能給我們什么啟示？新課引入上面的實(shí)驗(yàn)給我們的啟示：1、個(gè)別事件的出現(xiàn)有其偶然性2、大量隨機(jī)事件的整體會(huì)表現(xiàn)出一定的規(guī)律------統(tǒng)計(jì)規(guī)律新課引入單個(gè)氣體分子的運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)則的研究氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)思路:四枚硬幣,每投擲一次,正面朝上的硬幣數(shù)是不確定的投擲多次后,正面朝上的硬幣數(shù)存在著一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律大量氣體分子的運(yùn)動(dòng)也應(yīng)該存在一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律(微觀宏觀)類比(微觀宏觀)類比熱現(xiàn)象新課引入一、氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)問(wèn)題1：氣體分子的大小相對(duì)于氣體分子間的空隙來(lái)說(shuō)很小，我們研究氣體分子運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)時(shí)，可否將氣體分子看成質(zhì)點(diǎn)？

氣體分子間的空隙大約是氣體分子直徑的10倍左右，所以我們可以認(rèn)為氣體分子的大小相對(duì)于氣體分子間的空隙來(lái)說(shuō)很小，在研究氣體分子的運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以把氣體分子看成質(zhì)點(diǎn)。新課講授一、氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)問(wèn)題2：氣體分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，它的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)是怎樣的？

由于氣體分子間的空隙比較大，氣體分子間的作用力很弱，所以除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，氣體分子不受力而做勻速直線運(yùn)動(dòng)。新課講授一、氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)問(wèn)題3：為什么說(shuō)氣體分子的運(yùn)動(dòng)是雜亂無(wú)章的？

（1）氣體分子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，氣體能充滿它能達(dá)到的整個(gè)空間。（2）氣體分子的數(shù)密度十分巨大，分子之間頻繁地碰撞，每個(gè)分子速度的大小和方向頻繁地改變。（3）在某一時(shí)刻，向著任何一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子都有。新課講授一、氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)問(wèn)題4：試分析總結(jié)氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)？

（1）對(duì)某個(gè)分子而言，分子在做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在某一時(shí)刻，沿著什么方向、以多大的速率運(yùn)動(dòng)都具有偶然性。（2）對(duì)于大量分子而言，分子的運(yùn)動(dòng)具有規(guī)律性，即在某一時(shí)刻，向著任何方向運(yùn)動(dòng)的分子都有，且向著各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子數(shù)目近似相等。（3）大量分子的集體行為具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律。新課講授二、分子運(yùn)動(dòng)速率分布圖像新課講授氧氣分子的速率分布圖

觀察圖表，思考一下，0℃和100℃氧氣分子的速率有什么特點(diǎn)？新課講授1.兩個(gè)溫度下具有最大比例的速率區(qū)間是不同的。2.分子速率呈現(xiàn)“中間多、兩頭少”的分布。3.溫度升高時(shí)，速率大的分子數(shù)增加，速率小的分子數(shù)減少。特點(diǎn)總結(jié)：4.圖線與橫軸所圍面積相等，都等于1。新課講授三、氣體壓強(qiáng)的微觀解釋新課講授

從分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來(lái)看，氣體對(duì)容器的壓強(qiáng)源于氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它們飛到器壁時(shí)，就會(huì)跟器壁發(fā)生碰撞（可視為彈性碰撞），就是這個(gè)撞擊對(duì)器壁產(chǎn)生了作用力，從而產(chǎn)生了壓強(qiáng)。1.氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因三、氣體壓強(qiáng)的微觀解釋氣體分子受到的沖量：氣體分子受到的作用力：器壁受到的作用力：新課講授2.器壁所受作用力大小三、氣體壓強(qiáng)的微觀解釋模擬演示新課講授1.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：三、氣體壓強(qiáng)的微觀解釋（1）單顆豆粒給秤盤的壓力很小，作用時(shí)間很短，豆粒對(duì)秤盤的撞擊是間斷的。（2）大量豆粒對(duì)秤盤的頻繁碰撞，對(duì)秤盤產(chǎn)生了一個(gè)持續(xù)的相對(duì)均勻的壓力。（3）高度增大，豆粒落到秤盤上時(shí)的動(dòng)能增大，秤盤受到的壓力增大，壓強(qiáng)增大。（4）高度不變，豆粒落到秤盤上時(shí)的動(dòng)能不變，豆粒的密度增大，秤盤受到的壓力增大，壓強(qiáng)增大。新課講授2.模擬與類比三、氣體壓強(qiáng)的微觀解釋新課講授一個(gè)分子撞擊容器壁的過(guò)程與之類似一顆豆子多顆豆子對(duì)于單個(gè)分子來(lái)說(shuō)，這種撞擊是間斷的、不均勻的多數(shù)氣體分子連續(xù)不斷的撞擊容器壁的過(guò)程與之類似對(duì)于大量分子總的作用來(lái)說(shuō)，就表現(xiàn)為連續(xù)的和均勻的3.微觀解釋三、氣體壓強(qiáng)的微觀解釋（1）容器內(nèi)氣體分子的平均速率越大，單位時(shí)間內(nèi)、單位面積上氣體分子對(duì)器壁產(chǎn)生的作用力越大；新課講授（2）容器內(nèi)氣體分子的數(shù)密度越大，單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)越多，平均作用力越大。4.宏觀因素三、氣體壓強(qiáng)的微觀解釋（1）與溫度有關(guān)：溫度越高，氣體分子的平均速率越大，氣體的壓強(qiáng)越大；新課講授（2）與體積有關(guān)：體積越小，氣體分子的數(shù)密度越大，氣體的壓強(qiáng)越大。1．氧氣分子在不同溫度下的速率分布規(guī)律如圖所示，橫坐標(biāo)表示速率，縱坐標(biāo)表示某一速率內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比，由圖可知（）A．在①狀態(tài)下，分子速率大小的分布范圍相對(duì)較大B．兩種狀態(tài)氧氣分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度相同C．隨著溫度的升高，氧氣分子中速率小的分子所占的比例增大D．①狀態(tài)的溫度比②狀態(tài)的溫度低D課堂練習(xí)【答案】D【詳解】AD．由題圖可知，②中速率大的分子占據(jù)的比例較大，故②對(duì)應(yīng)的溫度較高，溫度高則分子速率大的占多數(shù)，即高溫狀態(tài)下分子速率大小的分布范圍相對(duì)較大，故A錯(cuò)誤，D正確；B．②對(duì)應(yīng)的溫度較高，②狀態(tài)氧氣分子的熱運(yùn)動(dòng)更劇烈，故B錯(cuò)誤；C．由題圖可知，隨著溫度的升高，氧氣分子中速率小的分子所占的比例減小，故C錯(cuò)誤。故選D。課堂練習(xí)2．如圖所示為一定質(zhì)量的氧氣分子在0℃和100℃兩種不同情況下速率分布圖像。下列說(shuō)法正確的是（）A．圖中曲線反映了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)B．曲線Ⅱ?qū)?yīng)的每個(gè)分子的速率大于曲線Ⅰ對(duì)應(yīng)每個(gè)分子的速率C．兩種溫度下，氧氣分子的速率都呈“中間多，兩頭少”的分布D．曲線Ⅰ對(duì)應(yīng)氧氣的溫度為100℃C課堂練習(xí)【答案】C【詳解】A．由圖可知，圖中曲線反映了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比，并不是反映了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)，故A錯(cuò)誤；B．溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志，是大量分子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)單個(gè)分子沒(méi)有意義，溫度越高，平均動(dòng)能越大，故平均速率越大，但并不是每個(gè)分子運(yùn)動(dòng)速率都大，故B錯(cuò)誤；C．由圖可知，兩種溫度下，氧氣分子的速率都呈“中間多，兩頭少”的分布，故C正確；D．由圖可知，分子總數(shù)目是一定的，故圖線與橫軸包圍的面積是100%，100℃氧氣與0℃氧氣相比，速率大的分子數(shù)比例多，故曲線Ⅱ?qū)?yīng)氧氣的溫度為100℃，故D錯(cuò)誤。故選C。課堂練習(xí)3．關(guān)于對(duì)氣體壓強(qiáng)的理解，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．大氣壓強(qiáng)是由地球表面空氣重力產(chǎn)生的，因此將開(kāi)口瓶密閉后，瓶?jī)?nèi)氣體脫離大氣，它自身重力太小，會(huì)使瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)遠(yuǎn)小于外界大氣壓強(qiáng)B．氣體壓強(qiáng)是由氣體分子不斷撞擊器壁而產(chǎn)生的C．氣體壓強(qiáng)取決于單位體積內(nèi)分子數(shù)和分子的平均速率D．單位面積器壁受到空氣分子碰撞的平均壓力就是氣體對(duì)器壁的壓強(qiáng)A課堂練習(xí)【答案】A【詳解】A．大氣壓強(qiáng)是由地球表面空氣重力產(chǎn)生的，而被密封在某種容器中的氣體，其壓強(qiáng)是大量地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的氣體分子對(duì)容器壁不斷碰撞而產(chǎn)生的，它的大小不是由被封閉氣體的重力