人教版(新教材)高中物理選擇性必修3學(xué)案：3 分子運動速率分布規(guī)律

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊PAGEPAGE13分子運動速率分布規(guī)律〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1.理解氣體分子運動的特點及氣體分子運動速率的統(tǒng)計分布規(guī)律.2.能用氣體分子動理論解釋氣體壓強的微觀意義．一、統(tǒng)計規(guī)律1．必然事件：在一定條件下必然出現(xiàn)的事件．2．不可能事件：在一定條件下不可能出現(xiàn)的事件．3．隨機事件：在一定條件下可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)的事件．4．統(tǒng)計規(guī)律：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．二、氣體分子運動的特點1．氣體分子間距離大約是分子直徑的10倍左右，通常認為除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，氣體分子不受力的作用，做勻速直線運動．2．在某一時刻，向著任何一個方向運動的分子都有，而且向各個方向運動的氣體分子數(shù)目幾乎相等．三、分子運動速率分布圖像溫度越高，分子的熱運動越劇烈．大量氣體分子的速率呈“中間多、兩頭少”的規(guī)律分布．當(dāng)溫度升高時，速率大的分子比例比較多，平均速率較大．四、氣體壓強的微觀解釋1．氣體壓強的產(chǎn)生原因：大量氣體分子不斷撞擊器壁的結(jié)果．2．氣體的壓強：器壁單位面積上受到的壓力．3．微觀解釋：(1)某容器中氣體分子的平均速率越大，單位時間內(nèi)、單位面積上氣體分子與器壁的碰撞對器壁的作用力越大．(2)容器中氣體分子的數(shù)密度大，在單位時間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多，平均作用力也會較大．1．判斷下列說法的正誤．(1)氣體的體積等于氣體分子體積的總和．(×)(2)當(dāng)物體溫度升高時，每個分子運動都加快．(×)(3)密閉容器中氣體的壓強是由氣體分子重力產(chǎn)生的．(×)(4)一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，溫度降低，則壓強減?。?√)2．密閉在鋼瓶中的氣體，溫度升高時壓強增大．從分子動理論的角度分析，這是由于氣體分子的________增大了．該氣體在溫度T1、T2時的分子速率分布圖像如圖1所示，則T1________(選填“大于”或“小于”)T2.圖1〖答案〗平均速率小于一、氣體分子運動的特點導(dǎo)學(xué)探究(1)拋擲一枚硬幣時，其正面有時向上，有時向下，拋擲次數(shù)較少和次數(shù)很多時，會有什么規(guī)律？(2)氣體分子間的作用力很小，若沒有分子力作用，氣體分子將處于怎樣的自由狀態(tài)？(3)溫度不變時，每個分子的速率都相同嗎？溫度升高，所有分子運動速率都增大嗎？〖答案〗(1)拋擲次數(shù)較少時，正面向上或向下完全是偶然的，但次數(shù)很多時，正面向上或向下的概率是相等的．(2)無碰撞時氣體分子將做勻速直線運動，但由于分子之間的頻繁碰撞，使得氣體分子的速度大小和方向頻繁改變，運動變得雜亂無章．(3)分子在做無規(guī)則運動，造成其速率有大有?。疁囟壬邥r，所有分子熱運動的平均速率增大，即大部分分子的速率增大了，但也有少數(shù)分子的速率減?。R深化1．對統(tǒng)計規(guī)律的理解(1)個別事件的出現(xiàn)具有偶然因素，但大量事件出現(xiàn)的機會卻遵從一定的統(tǒng)計規(guī)律．(2)從微觀角度看，由于物體是由數(shù)量極多的分子組成的，這些分子并沒有統(tǒng)一的運動步調(diào)，單獨來看，各個分子的運動都是不規(guī)則的，帶有偶然性，但從總體來看，大量分子的運動卻有一定的規(guī)律．2．氣體分子運動的特點(1)氣體分子間的距離很大，大約是分子直徑的10倍，因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，氣體分子不受力的作用，在空間自由移動．所以氣體沒有確定的形狀和體積，其體積等于容器的容積．(2)分子的運動雜亂無章，在某一時刻，氣體分子沿各個方向運動的機會(機率)相等．(3)每個氣體分子都在做永不停息的無規(guī)則運動，常溫下大多數(shù)氣體分子的速率都達到數(shù)百米每秒，在數(shù)量級上相當(dāng)于子彈的速率．(多選)對于氣體分子的運動，下列說法正確的是()A．一定溫度下某種氣體的分子的碰撞雖然十分頻繁，但同一時刻，每個分子的速率都相等B．一定溫度下某種氣體的分子速率一般不相等，但速率很大和速率很小的分子數(shù)目相對較少C．一定溫度下某種氣體的分子做雜亂無章的運動可能會出現(xiàn)某一時刻所有分子都朝同一方向運動的情況D．一定溫度下某種氣體，當(dāng)溫度升高時，其中某10個分子的平均動能可能減小〖答案〗BD〖解析〗一定溫度下某種氣體分子碰撞十分頻繁，單個分子運動雜亂無章，速率不等，但大量分子的運動遵從統(tǒng)計規(guī)律，速率很大和速率很小的分子數(shù)目相對較少，向各個方向運動的分子數(shù)目相等，A、C錯，B對；溫度升高時，大量分子的平均動能增大，但個別或少量(如10個)分子的平均動能有可能減小，D對．氣體分子的運動是雜亂無章、無規(guī)則的，研究單個的分子無實際意義，我們研究的是大量分子的統(tǒng)計規(guī)律．二、分子運動速率分布圖像1．溫度越高，分子熱運動越劇烈．2．氣體分子速率呈“中間多、兩頭少”的規(guī)律分布．當(dāng)溫度升高時，某一分子在某一時刻它的速率不一定增加，但大量分子的平均速率一定增加，而且“中間多”的分子速率值增加(如圖2所示)．圖2(多選)(2020·啟東中學(xué)高二開學(xué)考試)如圖3是氧氣分子在不同溫度(0℃和100℃)下的速率分布規(guī)律圖，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()圖3A．同一溫度下，氧氣分子呈現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律B．隨著溫度的升高，每一個氧氣分子的速率都增大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．溫度越高，氧氣分子熱運動的平均速率越大〖答案〗AD〖解析〗同一溫度下，中等速率的氧氣分子數(shù)所占的比例大，即呈現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律，A正確；溫度升高使得氧氣分子的平均速率增大，不一定每一個氧氣分子的速率都增大，B錯誤，D正確；溫度越高，氧氣分子中速率小的分子所占的比例減小，C錯誤．三、氣體壓強的微觀解釋導(dǎo)學(xué)探究(1)如圖4甲所示，密閉容器內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體，氣體的壓強是由氣體分子間的斥力產(chǎn)生的嗎？圖4(2)把一顆豆粒拿到臺秤上方約10cm的位置，放手后使它落在秤盤上，觀察秤的指針的擺動情況．如圖乙所示，再從相同高度把100?；蚋嗟亩沽＿B續(xù)地倒在秤盤上，觀察指針的擺動情況．使這些豆粒從更高的位置落在秤盤上，觀察指針的擺動情況．用豆粒做氣體分子的模型，試說明氣體壓強產(chǎn)生的原理．〖答案〗(1)不是，是分子撞擊器壁而產(chǎn)生的．(2)氣體壓強等于大量氣體分子在器壁單位面積上的平均作用力，氣體壓強大小與氣體分子的數(shù)密度和氣體分子的平均速率有關(guān)．知識深化1．氣體壓強的產(chǎn)生單個分子碰撞器壁的沖力是短暫的，但是大量分子頻繁地碰撞器壁，就會對器壁產(chǎn)生持續(xù)、均勻的壓力．所以從分子動理論的觀點來看，氣體的壓強等于大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力．2．決定氣體壓強大小的因素(1)微觀因素①與氣體分子的數(shù)密度有關(guān)：氣體分子數(shù)密度(即單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目)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與氣體分子的平均速率有關(guān)：氣體的溫度越高，氣體分子的平均速率就越大，每個氣體分子與器壁碰撞時(可視為彈性碰撞)給器壁的沖力就越大；從另一方面講，分子的平均速率越大，在單位時間內(nèi)器壁受氣體分子撞擊的次數(shù)就越多，累計沖力就越大，氣體壓強就越大．(2)宏觀因素①與溫度有關(guān)：體積一定時，溫度越高，氣體的壓強越大．②與體積有關(guān)：溫度一定時，體積越小，氣體的壓強越大．3．氣體壓強與大氣壓強的區(qū)別與聯(lián)系氣體壓強大氣壓強區(qū)別①因密閉容器內(nèi)的氣體分子的數(shù)密度一般很小，由氣體自身重力產(chǎn)生的壓強極小，可忽略不計，故氣體壓強由氣體分子碰撞器壁產(chǎn)生②大小由氣體分子的數(shù)密度和溫度決定，與地球的引力無關(guān)③氣體對上下左右器壁的壓強大小都是相等的①由于空氣受到重力作用緊緊包圍地球而對浸在它里面的物體產(chǎn)生的壓強．如果沒有地球引力作用，地球表面就沒有大氣，從而也不會有大氣壓強②地面大氣壓強的值與地球表面積的乘積，近似等于地球大氣層所受的重力值③大氣壓強最終也是通過分子碰撞實現(xiàn)對放入其中的物體產(chǎn)生壓強聯(lián)系兩種壓強最終都是通過氣體分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物體而產(chǎn)生的(2021·江蘇常州市高二期中)某同學(xué)為了表演“輕功”，他站上了一塊由氣球墊放的輕質(zhì)硬板，如圖5所示．氣球內(nèi)充有空氣，氣體的壓強()圖5A．是由氣體受到的重力產(chǎn)生的B．是由大量氣體分子不斷地碰撞氣球壁而產(chǎn)生的C．大小只取決于氣體分子數(shù)量的多少D．大小只取決于氣體溫度高低〖答案〗B〖解析〗由于大量分子都在不停地做無規(guī)則熱運動，與氣球壁頻繁碰撞，使氣球壁受到一個平均持續(xù)的沖力，致使氣體對氣球壁產(chǎn)生一定的壓強，A錯誤，B正確；壓強的大小取決于氣體分子數(shù)密度的大小以及氣體溫度的高低，C、D錯誤．(多選)一定質(zhì)量的氣體，經(jīng)等溫壓縮，氣體的壓強增大，用分子動理論的觀點分析，這是因為()A．氣體分子每次碰撞器壁的平均沖力增大B．單位時間內(nèi)單位面積器壁上受到氣體分子碰撞的次數(shù)增多C．氣體分子的總數(shù)增加D．氣體分子的數(shù)密度增大〖答案〗BD〖解析〗氣體經(jīng)等溫壓縮，壓強增大，體積減小，氣體分子的總數(shù)不變，氣體分子的數(shù)密度增大，則單位時間內(nèi)單位面積器壁上受到氣體分子的碰撞次數(shù)增多，但氣體分子每次碰撞器壁的平均沖力不變，故B、D正確，A、C錯誤.1．(分子運動速率)(多選)(2021·常德市石門縣第二中學(xué)高二月考)下列說法正確的是()A．氣體分子運動的平均速率與溫度有關(guān)B．當(dāng)溫度升高時，氣體分子的速率分布不再是“中間多，兩頭少”C．氣體分子的運動速率可由牛頓運動定律求得D．氣體分子的平均速率隨溫度升高而增大〖答案〗AD〖解析〗氣體分子的運動與溫度有關(guān)，溫度升高時，平均速率變大，但仍遵循“中間多，兩頭少”的統(tǒng)計規(guī)律，A、D正確，B錯誤．分子運動無規(guī)則，而且牛頓運動定律是宏觀定律，不能用它來求微觀分子的運動速率，C錯誤．2．(分子運動速率分布圖像)(2021·福建省廈門集美中學(xué)高二期中)氧氣分子在不同溫度下的速率分布規(guī)律如圖6所示，橫坐標(biāo)表示速率，縱坐標(biāo)表示某一速率的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比，由圖可知()圖6A．在①狀態(tài)下，分子速率大小的分布范圍相對較大B．兩種狀態(tài)氧氣分子的平均速率相等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〖答案〗D〖解析〗由題圖可知，②中速率大的分子占據(jù)的比例較大，則說明②對應(yīng)的平均速率較大，故②對應(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較大，故A、B錯誤，D正確；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錯誤．3．(氣體壓強的微觀解釋)(2020·北京高二月考)對于一定質(zhì)量的氣體，下列敘述中正