分子運動速率分布規(guī)律高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊

第3節(jié)

分子運動速率分布規(guī)律第一章人教版（2019）選擇性必修三CONTENTS目錄氣體分子運動的特點01分子運動速率分布圖像02氣體壓強的微觀解釋03學(xué)以致用提高練習(xí)04伽爾頓板：一塊豎直木板的上部規(guī)則地釘上鐵釘，下部用豎直隔板隔成等寬的狹槽，從頂部中央的漏斗形入口處可以投入小球，板前覆蓋玻璃使小球不致落到槽外。伽爾頓板觀察視頻，你有什么啟發(fā)？新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)隨堂練習(xí)布置作業(yè)問題1：從頂部入口放入一個小球時，你能確定小球落入下面等寬的哪個狹槽嗎？為什么？不能，因為一個小球落入某個狹槽是偶然的問題2：從頂部入口投入大量小球時，這些小球落入狹槽的分布情況有沒有什么規(guī)律？如果投入大量的小球，就可以看到，最后落入各狹槽的小球數(shù)目是不相等的?？拷肟诘莫M槽內(nèi)的小球數(shù)目多，遠離入口的狹槽內(nèi)小球的數(shù)目少。啟示：①隨機事件:在一定條件下某事件可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)，有一定的概率性。②個別隨機事件的出現(xiàn)有其偶然性；大量隨機事件的整體往往會表現(xiàn)出一定的規(guī)律性，這種規(guī)律就叫作統(tǒng)計規(guī)律。思考：上一節(jié)我們學(xué)習(xí)了分子運動是無規(guī)則的，不確定的，那么分子運動是否會服從統(tǒng)計規(guī)律呢？新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)大量分子的熱運動也服從統(tǒng)計規(guī)律分子的運動是無規(guī)則的，每個分子的運動都具有不確定性。但物體是由大量分子組成的，因而物體的熱現(xiàn)象的宏觀特性是由大量分子的集體行為決定的。所以看起來無規(guī)則的分子熱運動，也必定是有一定的規(guī)律的——統(tǒng)計規(guī)律。氣體分子運動具有什么樣的特點？新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)思考與討論：問題1：氣體分子的大小相對于氣體分子間的空隙來說很小，我們研究氣體分子運動的性質(zhì)時，可否將氣體分子看成質(zhì)點？氣體分子間的空隙大約是氣體分子直徑的10倍左右，在研究氣體分子的運動時，可以把氣體分子看成質(zhì)點。問題2：氣體分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，它的運動性質(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動。問題3：為什么說氣體分子的運動是雜亂無章的？①氣體分子做勻速直線運動，氣體能充滿它能達到的整個空間。②氣體分子的數(shù)密度十分巨大，分子之間頻繁地碰撞，每個分子速度的大小和方向頻繁地改變。③在某一時刻，向著任何一個方向運動的分子都有。新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)一、氣體分子運動的特點（1）運動的自由性：氣體很容易被壓縮,說明氣體分子之間的距離很大,分子間作用力很弱.因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外,氣體分子不受力在空間內(nèi)自由移動.所以氣體沒有確定的形狀和體積,其體積等于容器的體積.（氣體分子不受力而做勻速直線運動，因而氣體會充滿它能達到的整個空間。）（2）運動的無序性：大量氣體分子永不停息地做無規(guī)則運動.就某一個分子而言,在某一時刻它向哪一個方向運動,完全是隨機的.因此，在任一時刻分子沿各個方向運動的機會(概率)是均等的.（3）大量分子運動的規(guī)律性：在任一時刻向容器各個方向運動的分子數(shù)是均等的。問題：大量氣體分子做無規(guī)則運動,速率有大有小,那么分子的速率是按怎樣的規(guī)律分布？新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)二、分子運動速率分布圖像思考：下表是氧氣在0℃和100℃時，同一時刻在不同速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比，試分析分子運動速率與溫度的關(guān)系。新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)溫度為00C溫度為1000C1、0°C和100°C氧氣分子的速率都呈“中間多、兩頭少”的分布。2、0°C時，速率在300?400m/s的分子最多。100°C時，速率在400?500

m/s的分子最多。3、100°C的氧氣，速率大的分子比例較多，其分子的平均速率比0°C的大。溫度越高，分子的熱運動越劇烈氣體分子速率分布特征新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)①在任意溫度下，所有氣體分子的速率都呈“中間多、兩頭少”的分布。②當溫度升高時，“中間多”這一高峰向速率大的一方移動。③溫度越高，分子熱運動越劇烈④圖線與橫軸所圍面積相等，都等于1溫度為00C溫度為1000C注意：①溫度升高，氣體分子的平均速率變大，但是具體到某一個氣體分子，其速率可能變大也可能變小，無法確定。②單個或少量分子的運動是“個性行為”，具有不確定性。大量分子運動是“集體行為”，具有規(guī)律性即遵守統(tǒng)計規(guī)律。分子運動速率特點總結(jié)：新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)三、氣體壓強的微觀解釋思考：從分子動理論的觀點來看，氣體對容器的壓強源于氣體分子的熱運動，那氣體壓強究竟是怎樣產(chǎn)生的呢？1.氣體壓強的產(chǎn)生從分子動理論的觀點來看，氣體對容器的壓強源于氣體分子的熱運動，當它們飛到器壁時，就會跟器壁發(fā)生碰撞（可視為彈性碰撞），就是這個撞擊對器壁單位面積上產(chǎn)生了作用力，從而產(chǎn)生了壓強。持續(xù)均勻的壓力各方向的壓強相同大量雨點對傘的撞擊，使傘受到持續(xù)的作用力新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)2.器壁所受作用力大小選擇一個與器壁發(fā)生正碰的氣體分子為研究對象氣體分子受到的沖量：氣體分子受到的作用力：根據(jù)牛頓第三定律，器壁受到的作用力為:新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)實驗演示：模擬氣體壓強產(chǎn)生的機理思考：氣體分子這種撞擊是不連續(xù)的，為什么器壁受到的作用力卻是均勻不變的呢？新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)模擬氣體壓強產(chǎn)生的機理分析（模擬與類比）一顆鋼珠對秤盤的壓力很小，作用時間也很短一顆鋼珠大量鋼珠單個分子對容器壁的撞擊是間斷的、不均勻的。大量的鋼珠對秤盤的頻繁碰撞，就對秤盤產(chǎn)生了一個持續(xù)的、均勻的壓力大量分子對容器壁的作用就表現(xiàn)為連續(xù)的和均勻的。類比類比注意：若容器中氣體分子的平均速率越大，氣體分子的數(shù)密度越大，單位面積容器壁上受到的平均作用力也會越大，壓強就越大。新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)3.決定氣體壓強大小的因素①

氣體分子的密集程度（即單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目）：氣體分子的密集程度越大，在單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就越多，氣體壓強就越大。②

氣體分子的平均動能：氣體的溫度越高，氣體分子的平均動能越大，氣體分子與器壁碰撞產(chǎn)生的作用力越大。（1）微觀角度（2）宏觀角度①氣體體積V②氣體溫度T

氣體溫度越高，氣體分子的平均動能越大，氣體壓強就越大。氣體體積越小，氣體分子的密集程度越大，氣體壓強就越大。注意：氣體壓強與大氣壓強不同大氣壓強由重力而產(chǎn)生，隨高度增大而減小。氣體壓強是由大量分子撞擊器壁產(chǎn)生的，大小不隨高度而變化。因此，氣體壓強P的大小與氣體的體積V和溫度T都有關(guān)。新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)課堂小結(jié)布置作業(yè)分子運動速率分布規(guī)律氣體分子運動特點運動的自由性運動的無序性大量分子運動的規(guī)律性分子速率分布圖像中間多兩頭少氣體壓強微觀解釋微觀角度密集程度平均動能宏觀角度體積溫度布置作業(yè)課堂小結(jié)新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)四、學(xué)以致用提高練習(xí)1．下列說法正確的是（）A．氣體對容器壁的壓強就是大量氣體分子作用在容器壁單位面積上的平均作用力B．氣體對容器壁的壓強就是大量氣體分子單位時間作用在容器壁上的平均作用力C．氣體分子熱運動的平均速率減小，氣體的壓強一定減小D．單位體積的氣體分子數(shù)增加，氣體的壓強一定增大【答案】A【解析】A．氣體壓強為氣體分子對容器壁單位面積的撞擊力，故A正確；

B．單位時間內(nèi)的平均作用力不是壓強，故B錯誤；

CD．氣體壓強的大小與氣體分子的平均速率、氣體分子密集程度有關(guān)，故CD錯誤。故選A。隨堂練習(xí)新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)布置作業(yè)2．如圖所示為某一定質(zhì)量的氣體分子在兩種不同溫度下的速率分布圖象，下列說法中不正確的是（）A．圖中狀態(tài)①的氣體分子平均動能比狀態(tài)②的大B．圖中狀態(tài)①曲線下的面積比狀態(tài)②曲線下的面積一樣C．圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的某氣體分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比D．此氣體若是理想氣體，則在圖中狀態(tài)①的內(nèi)能比狀態(tài)②的內(nèi)能小隨堂練習(xí)新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)布置作業(yè)【答案】D【解析】A．由圖可知，①中速率大分子占據(jù)的比例較大，則說明①對應(yīng)的平均動能較大，故A正確，不符題意；B．因氣體分子的總量一定，則按照各速率區(qū)間的分子數(shù)百分比分布的總和為100%，故圖中狀態(tài)①曲線下的面積和狀態(tài)②曲線下的面積相等為1，故B正確，不符題意；C．圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的某氣體分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比，故C正確，不符題意；D．此氣體若是理想氣體，則內(nèi)能只與溫度有關(guān)，而①對應(yīng)的溫度較高，所以在圖中狀態(tài)①的內(nèi)能比狀態(tài)②的內(nèi)能大，故D錯誤，符合題意。故選D。隨堂練習(xí)新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)布置作業(yè)3．下列關(guān)于氣體壓強的說法正確的是()A．大氣壓強與封閉氣體的壓強產(chǎn)生原因完全相同B．容器內(nèi)的大量氣體分子對器壁的碰撞滿足統(tǒng)計規(guī)律，機會均等，故器壁各部分氣體壓強相等C．等溫壓縮過程中，氣體壓強增大是因為單個氣體分子每次碰撞器壁的平均沖力增大D．一定質(zhì)量的理想氣體，只要體積減小，單位體積內(nèi)氣體的分子數(shù)就增多，氣體分子對器壁的碰撞就更加頻繁，壓強就增大【答案】B隨堂練習(xí)新課導(dǎo)入知識講解課堂小結(jié)布置作業(yè)4．一定質(zhì)量的理想氣體密閉在容器中，不同溫度下各速率區(qū)間分子數(shù)占分子總數(shù)比例f(v)隨速率v分布圖像如圖所示，則下列說法正確的是（）A．如果氣體體積不變，則溫度T2時氣體分子撞到器壁單位面積上平均作用力比T1時小B．溫度T1時氣體壓強一定比溫度T2時氣體壓強小些C．圖中熱力學(xué)溫度T1<T2D．圖中熱力學(xué)溫度T1>T2【答案】C【解析】CD．由圖可知，T2中速率大的分子占據(jù)的比例較大，則說