分子運(yùn)動(dòng)速率分布規(guī)律課件

第一章

分子動(dòng)理論的基本內(nèi)容第3節(jié)

分子運(yùn)動(dòng)速率分布規(guī)律新教材人教版物理（高中選擇性必修第三冊(cè)）課堂引入伽爾頓板的上部規(guī)則地釘有鐵釘，下部用豎直隔板隔成等寬的狹槽，從頂部入口投入一個(gè)小球時(shí)，小球落入某個(gè)狹槽是偶然的。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(yuǎn)離入口的狹槽內(nèi)小球的數(shù)目少。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（statisticalregularity）啟示：①必然事件:在一定條件下，若某事件必然出現(xiàn)②不可能事件:若在一定條件下某件事不可能出現(xiàn)在一定條件下某事件可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)③隨機(jī)事件:看起來(lái)無(wú)規(guī)則的分子熱運(yùn)動(dòng)，也必定是有一定的規(guī)律的——統(tǒng)計(jì)規(guī)律。事件的分類(lèi)：一、氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)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(lèi)比(微觀

宏觀)類(lèi)比熱現(xiàn)象問(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)？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？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？問(wèn)題4：試分析總結(jié)氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)？

一、氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)問(wèn)題1答：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)。問(wèn)題2答：?jiǎn)栴}3答：?jiǎn)栴}4答：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(xiàn)運(yùn)動(dòng)。（1）氣體分子做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，氣體能充滿(mǎn)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。（1）對(duì)某個(gè)分子而言，分子在做勻速直線(xiàn)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。(1)氣體分子運(yùn)動(dòng)的自由性：通常認(rèn)為，氣體分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，不受力而做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，氣體充滿(mǎn)它能達(dá)到的整個(gè)空間。一、氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(2)單個(gè)分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性：分子之間頻繁地碰撞，每個(gè)分子的速度大小和方向頻繁地改變。分子的運(yùn)動(dòng)雜亂無(wú)章，在某一時(shí)刻，向著任何一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子都有。(3)大量分子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律性：在任一時(shí)刻向容器各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子數(shù)是均等的。二、分子運(yùn)動(dòng)速率分布圖像觀察圖表，思考一下，0℃和100℃氧氣分子的速率有什么特點(diǎn)？++++++

+

++

＝100%++++++

+

++

＝100%圖線(xiàn)與橫軸所圍面積相等，都等于1！新課講授二、分子運(yùn)動(dòng)速率分布圖像根據(jù)溫度為00C根據(jù)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(shí)，速率在300?400m/s的分子最多。100°C時(shí)，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。在任意溫度下，所有氣體分子的速率都呈“中間多、兩頭少”的分布當(dāng)溫度升高時(shí)，“中間多”這一高峰向速率大的一方移動(dòng)。溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈注意：溫度升高，氣體分子的平均速率變大，但是具體到某一個(gè)氣體分子，其速率可能變大也可能變小，無(wú)法確定。新課講授三、氣體壓強(qiáng)的微觀解釋從分子動(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)生的原因選擇一個(gè)與器壁發(fā)生正碰的氣體分子為研究對(duì)象氣體分子受到的作用力為根據(jù)牛頓第三定律，器壁受到的作用力為思考與討論：從分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來(lái)看，氣體對(duì)容器的壓強(qiáng)是大量氣體分子不斷撞擊器壁的結(jié)果?；蛟S有人會(huì)問(wèn)，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?各方向的壓強(qiáng)相同則氣體分子產(chǎn)生的壓強(qiáng)：

新課講授三、氣體壓強(qiáng)的微觀解釋一個(gè)分子撞擊容器壁的過(guò)程與之類(lèi)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(lèi)似對(duì)于大量分子總的作用來(lái)說(shuō)，就表現(xiàn)為連續(xù)的和均勻的單顆鋼珠給秤盤(pán)的壓力很小，作用時(shí)間也很短，但是大量的鋼珠對(duì)秤盤(pán)的頻繁碰撞，就對(duì)秤盤(pán)產(chǎn)生了一個(gè)持續(xù)的均勻的壓力。2.模擬氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的機(jī)理鋼珠下落高度越高（鋼珠運(yùn)動(dòng)速度越大），對(duì)秤盤(pán)產(chǎn)生了一個(gè)的壓力越大。新課講授三、氣體壓強(qiáng)的微觀解釋4.宏觀因素（2）與溫度有關(guān)：其他條件不變，溫度越高，氣體分子的平均速率越大，氣體的壓強(qiáng)越大；（1）與體積有關(guān)：其他條件不變，體積越小，氣體分子的數(shù)密度越大，氣體的壓強(qiáng)越大。氣體壓強(qiáng)P的大小與氣體的

體積V

和

溫度T都有關(guān)！★注意：氣體壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)不同大氣壓強(qiáng)由重力而產(chǎn)生，隨高度增大而減小，最終也是通過(guò)大量分子撞擊實(shí)現(xiàn)。氣體壓強(qiáng)是由大量分子撞擊器壁產(chǎn)生的，大小不隨高度而變化，重力的影響忽略不計(jì)。3.微觀解釋?zhuān)?）氣體分子的平均動(dòng)能：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；（1）氣體分子的密集程度：容器內(nèi)氣體分子的數(shù)密度

n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。即單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目新課講授四、課堂小結(jié)分子運(yùn)動(dòng)速率分布規(guī)律氣體分子運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的自由性運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性大量分子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律性分子速率分布圖像中間多兩頭少氣體壓強(qiáng)微觀解釋微觀角度密集程度平均動(dòng)能宏觀角度體積溫度新課講授五、課堂練習(xí)1．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(xiàn)反映了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)B．曲線(xiàn)Ⅱ?qū)?yīng)的每個(gè)分子的速率大于曲線(xiàn)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(xiàn)Ⅰ對(duì)應(yīng)氧氣的溫度為100℃C新課講授五、課堂練習(xí)2．下列關(guān)于氣體壓強(qiáng)的說(shuō)法正確的是()A．大氣壓強(qiáng)與封閉氣體的壓強(qiáng)產(chǎn)生原因完全相同B．容器內(nèi)的大量氣體分子對(duì)器壁的碰撞滿(mǎn)足統(tǒng)計(jì)規(guī)律，機(jī)會(huì)均等，故器壁各部分氣體壓強(qiáng)相等C．等溫壓縮過(guò)程中，氣體壓強(qiáng)增大是因?yàn)閱蝹€(gè)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(duì)器壁的碰撞就更加頻繁，壓強(qiáng)就增大B3．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