新教材2025版高中物理第一章分子動(dòng)理論3.分子運(yùn)動(dòng)速率分布規(guī)律學(xué)生用書(shū)新人教版選擇性必修第三冊(cè)

3.分子運(yùn)動(dòng)速率分布規(guī)律素養(yǎng)目標(biāo)1.通過(guò)伽爾頓板試驗(yàn)、拋硬幣試驗(yàn)初步相識(shí)統(tǒng)計(jì)規(guī)律．(物理觀(guān)念)2．知道氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和氣體分子運(yùn)動(dòng)速率分布規(guī)律．(科學(xué)思維)3．通過(guò)讓學(xué)生用氣體分子動(dòng)理論說(shuō)明有關(guān)的宏觀(guān)物理現(xiàn)象，培育學(xué)生的微觀(guān)想象實(shí)力和邏輯思維．(科學(xué)看法與責(zé)任)自主落實(shí)·必備學(xué)問(wèn)全過(guò)關(guān)一、氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)1．隨機(jī)事務(wù)與統(tǒng)計(jì)規(guī)律(1)必定事務(wù)：在肯定條件下，若某事務(wù)______出現(xiàn)，這個(gè)事務(wù)叫作必定事務(wù)．(2)不行能事務(wù)：在肯定條件下，若某事務(wù)________出現(xiàn)，這個(gè)事務(wù)叫作不行能事務(wù)．(3)隨機(jī)事務(wù)：若在肯定條件下某事務(wù)________出現(xiàn)，也________不出現(xiàn)，這個(gè)事務(wù)叫作隨機(jī)事務(wù)．(4)統(tǒng)計(jì)規(guī)律：大量________的整體往往會(huì)表現(xiàn)出肯定的規(guī)律性，這種規(guī)律叫作統(tǒng)計(jì)規(guī)律．個(gè)別事務(wù)出現(xiàn)具有偶然性，大量事務(wù)出現(xiàn)具有規(guī)律性2．氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1)運(yùn)動(dòng)的自由性：由于氣體分子間距離比較大，分子間的作用力很弱，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________運(yùn)動(dòng)，氣體充溢它能達(dá)到的整個(gè)空間．(2)運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性：分子的運(yùn)動(dòng)雜亂無(wú)章，在某一時(shí)刻，向著________方向運(yùn)動(dòng)的分子都有，而且向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的氣體分子數(shù)目幾乎________．二、分子運(yùn)動(dòng)速率分布圖像1．圖像如圖所示．2．規(guī)律：在肯定溫度下，氣體分子的速率都呈________________的分布．當(dāng)溫度上升時(shí)，________________的分布規(guī)律溫度高也有速率小的分子不變，速率大的分子比例較________，分子的平均速率較________，分布曲線(xiàn)的峰值分子數(shù)的百分比大的向速率大的一方移動(dòng)．3．溫度越高，分子的熱運(yùn)動(dòng)________．三、氣體壓強(qiáng)的微觀(guān)說(shuō)明1．產(chǎn)生緣由氣體對(duì)容器的壓強(qiáng)是大量氣體分子不斷撞擊器壁的結(jié)果．壓強(qiáng)就是器壁________上受到的壓力．2．確定因素微觀(guān)上確定于分子的平均速率和分子的數(shù)密度．(1)若某容器中氣體分子的平均速率越大，單位面積上氣體分子與器壁的碰撞對(duì)器壁的作用力就越________．(2)若某容器中氣體分子的數(shù)密度大，單位時(shí)間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就________，平均作用力也會(huì)較________．情境體驗(yàn)1.如圖所示，在離臺(tái)秤肯定高度處，每隔一段時(shí)間釋放一個(gè)小鋼球，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？2．假如小鋼球持續(xù)不斷地落到臺(tái)秤上，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？合作探究·實(shí)力素養(yǎng)全提升探究一氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和速率分布圖像情境探究伽爾頓板是一種演示某種統(tǒng)計(jì)規(guī)律的裝置．如圖所示，在一塊豎直木板的上部勻稱(chēng)釘上很多鐵釘，木板下部用豎直隔板隔成等寬的狹槽，裝置前側(cè)面以玻璃覆蓋．從入口處投入一個(gè)小鋼珠，小鋼珠在下落過(guò)程中先后與很多鐵釘相碰，經(jīng)過(guò)曲折的路徑，落入某一槽中．重復(fù)幾次，我們會(huì)視察到小鋼珠落入哪個(gè)槽完全是不確定的．假如保持手的姿態(tài)不變，把大量的小鋼珠從入口處緩緩倒入．(1)視察落入狹槽的小鋼珠，哪個(gè)狹槽較多？哪些狹槽較少？(2)氣體分子在某一特定溫度下速率的分布可以類(lèi)比于伽爾頓板試驗(yàn)，那么它有什么規(guī)律呢？(3)生活中，你還能找到哪些符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律的試驗(yàn)?zāi)兀亢诵臍w納1.大量分子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律(1)個(gè)別事物的出現(xiàn)具有偶然因素，但大量事物的出現(xiàn)，卻遵從肯定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律．(2)從微觀(guān)角度看，由于物體是由大量的分子組成的，這些分子并沒(méi)有統(tǒng)一的運(yùn)動(dòng)步調(diào)，單獨(dú)來(lái)看，各個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)都是不規(guī)則的，帶有偶然性，但從總體來(lái)看，大量分子的運(yùn)動(dòng)卻有肯定的規(guī)律．2．氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1)分子都在做永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，常溫下大多數(shù)氣體分子的速率都達(dá)到數(shù)百米每秒．(2)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，而且向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的氣體分子數(shù)目都相等．即氣體分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)(概率)相等．(3)分子運(yùn)動(dòng)速率分布圖像①溫度越高，分子的熱運(yùn)動(dòng)越猛烈．②氣體分子速率呈“中間多、兩頭少”的規(guī)律分布．當(dāng)溫度上升時(shí)，對(duì)某一分子在某一時(shí)刻它的速率不肯定增加，但大量分子的平均速率肯定增加，而且“中間多”的分子速率值增加(如圖所示)．應(yīng)用體驗(yàn)例1(多選)大量氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是()A．分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外，還可在空間內(nèi)自由移動(dòng)B．分子的頻繁碰撞致使它做雜亂無(wú)章的運(yùn)動(dòng)C．分子沿各方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等D．分子的速率分布毫無(wú)規(guī)律[試解]針對(duì)訓(xùn)練1.下列關(guān)于氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，正確的說(shuō)法是()A．氣體分子運(yùn)動(dòng)的平均速率與溫度有關(guān)B．當(dāng)溫度上升時(shí)，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(yùn)動(dòng)速率可由牛頓運(yùn)動(dòng)定律求得D．氣體分子的平均速度隨溫度上升而增大2.[2024·上海楊浦區(qū)二模]某種氣體在兩種不同溫度下的氣體分子速率分布曲線(xiàn)分別如圖中實(shí)線(xiàn)和虛線(xiàn)所示，橫坐標(biāo)v表示分子速率，縱坐標(biāo)表示各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比，從圖中可得()A．溫度上升，曲線(xiàn)峰值向左移動(dòng)B．實(shí)線(xiàn)對(duì)應(yīng)的氣體分子溫度較高C．虛線(xiàn)對(duì)應(yīng)的氣體分子平均動(dòng)能較大D．與實(shí)線(xiàn)相比，虛線(xiàn)對(duì)應(yīng)的速率在300～400m/s區(qū)間內(nèi)的氣體分子數(shù)較少探究二氣體壓強(qiáng)的微觀(guān)說(shuō)明情境探究在玻璃管內(nèi)裝入一些塑料小球，這些小球代表氣體分子，在小球上面放一輕質(zhì)活塞，用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一振動(dòng)器使小球運(yùn)動(dòng)．當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，活塞受到小球的撞擊，懸浮在肯定的高度．變更電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，視察活塞高度的變更．保持電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不變，增加塑料小球的數(shù)目，再視察活塞高度的變更．(1)電動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下，活塞的高度有什么不同？(2)電動(dòng)機(jī)在相同的轉(zhuǎn)速下，增加塑料小球的數(shù)目，活塞的高度有什么不同？(3)類(lèi)比于氣體壓強(qiáng)的變更，對(duì)于肯定質(zhì)量的氣體，它的壓強(qiáng)與哪些因素有關(guān)呢？核心歸納1.氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生：?jiǎn)蝹€(gè)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，對(duì)器壁產(chǎn)生持續(xù)、勻稱(chēng)的壓力．所以從分子動(dòng)理論的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，氣體的壓強(qiáng)就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力．2．確定氣體壓強(qiáng)大小的因素：(1)氣體分子的密集程度：氣體分子的數(shù)密度(即單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目)越大，在單位時(shí)間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就越多，氣體壓強(qiáng)就越大．(2)氣體分子的平均速率：氣體的溫度高，氣體分子的平均速率就大，每個(gè)氣體分子與器壁碰撞時(shí)(可視為彈性碰撞)給器壁的沖力就大；從另一方面講，分子的平均速率大，在單位時(shí)間內(nèi)器壁受氣體分子撞擊的次數(shù)就越多，累計(jì)沖力就越大，氣體壓強(qiáng)就越大．3．密閉氣體壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)的不同：(1)密閉氣體壓強(qiáng)：因密閉容器中的氣體密度一般很小，由于氣體自身重力產(chǎn)生的壓強(qiáng)微小，可忽視不計(jì)，故氣體壓強(qiáng)由氣體分子碰撞器壁產(chǎn)生，大小由氣體的分子密度和溫度確定，與地球的引力無(wú)關(guān)，氣體對(duì)上下左右器壁的壓強(qiáng)大小都是相等的．(2)大氣壓強(qiáng)：大氣壓強(qiáng)是由于空氣受到重力作用緊緊包圍地球而對(duì)浸在它里面的物體產(chǎn)生的壓強(qiáng)．假如沒(méi)有地球引力作用，地球表面就沒(méi)有大氣，從而也不會(huì)有大氣壓．應(yīng)用體驗(yàn)例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)是由于大氣分子永不停息地做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的B．容器內(nèi)的大量氣體分子對(duì)器壁的碰撞滿(mǎn)意統(tǒng)計(jì)規(guī)律，機(jī)會(huì)均等，故器壁受到各部分氣體的壓強(qiáng)都相等C．肯定質(zhì)量的氣體，只要溫度上升，氣體分子的平均速率就增大，在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)單位面積器壁的平均撞擊力就增大D．肯定質(zhì)量的氣體，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)就增大方法技巧推斷氣體壓強(qiáng)變更的方法(1)平均速率肯定時(shí)，分子的數(shù)密度增大則壓強(qiáng)大，分子的數(shù)密度減小，則壓強(qiáng)減?。?2)分子的數(shù)密度肯定時(shí)，平均速率增大，則壓強(qiáng)增大，平均速率減小，則壓強(qiáng)減?。?3)若壓強(qiáng)肯定，平均速率和分子的數(shù)密度可能都不變，也可能一個(gè)增大，另一個(gè)減小．針對(duì)訓(xùn)練3.[2024·河北石家莊高二聯(lián)考]下面的表格是某地區(qū)1～7月份氣溫與大氣壓的比照表：月份/月1234567平均最高氣溫/℃1.43.910.719.626.730.230.8平均大氣壓/(105Pa)1.0211.0191.0141.0081.0030.99840.99607月份與1月份相比較，正確的是()A．空氣分子熱運(yùn)動(dòng)的狀況幾乎不變B．空氣分子熱運(yùn)動(dòng)減弱了C．單位時(shí)間內(nèi)空氣分子對(duì)單位面積地面的撞擊次數(shù)增多了D．單位時(shí)間內(nèi)空氣分子對(duì)單位面積地面的撞擊次數(shù)削減了學(xué)以致用·隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)1.(多選)對(duì)于氣體分子的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()A．肯定溫度下某氣體的分子碰撞雖然非常頻繁，但同一時(shí)刻，每個(gè)分子的速率都相等B．肯定溫度下某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(duì)較少C．肯定溫度下某氣體的分子做雜亂無(wú)章的運(yùn)動(dòng)，可能會(huì)出現(xiàn)某一時(shí)刻全部分子都朝同一方向運(yùn)動(dòng)的狀況D．肯定溫度下某氣體，當(dāng)溫度上升時(shí)，其中某10個(gè)分子的平均速率可能減小2．(多選)下面對(duì)氣體壓強(qiáng)的理解，正確的是()A．在完全失重的狀況下，密閉容器內(nèi)的氣體對(duì)器壁沒(méi)有壓強(qiáng)B．氣體壓強(qiáng)取決于單位體積內(nèi)的分子數(shù)和氣體的溫度C．器壁受到大量氣體分子的碰撞的作用力是氣體對(duì)器壁壓強(qiáng)的產(chǎn)生緣由D．氣體的壓強(qiáng)是由于氣體分子間的斥力產(chǎn)生的3．氧氣分子在100℃溫度下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變更如圖中曲線(xiàn)所示．下列說(shuō)法中不正確的是()A．100℃時(shí)也有部分氧氣分子的速率大于900m/sB.曲線(xiàn)反映100℃時(shí)氧氣分子速率呈“中間多，兩頭少”的分布C．在100℃時(shí)，部分氧氣分子速率比較大，說(shuō)明內(nèi)部也有溫度較高的區(qū)域D．溫度降低時(shí)，氧氣分子單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比的最大值將向速率小的方向移動(dòng)3．分子運(yùn)動(dòng)速率分布規(guī)律自主落實(shí)·必備學(xué)問(wèn)全過(guò)關(guān)一、1．(1)必定(2)不行能(3)可能可能(4)隨機(jī)事務(wù)2．(1)勻速直線(xiàn)(2)任何一個(gè)相等二、2．“中間多、兩頭少”“中間多，兩頭少”多大3．越猛烈三、1．單位面積2．(1)大(2)多大情境體驗(yàn)1．提示：有小鋼球落到臺(tái)秤上時(shí)，臺(tái)秤有示數(shù)，沒(méi)有小鋼球落到臺(tái)秤上時(shí)，臺(tái)秤沒(méi)有示數(shù)．2．提示：臺(tái)秤始終有示數(shù)．合作探究·實(shí)力素養(yǎng)全提升探究一情境探究提示：(1)落入中心狹槽的小鋼珠較多，落入兩邊狹槽的小鋼珠較少．(2)中間多、兩頭少的規(guī)律．(3)拋硬幣時(shí)硬幣出現(xiàn)正反面的次數(shù)，擲骰子時(shí)我們想要得到某一點(diǎn)數(shù)的幾率等等．應(yīng)用體驗(yàn)[例1]解析：A對(duì)：因氣體分子間的距離較大，分子力可以忽視，分子除碰撞外不受其他力的作用，故可在空間內(nèi)自由移動(dòng)．B、C對(duì)：分子間的頻繁碰撞使分子的運(yùn)動(dòng)雜亂無(wú)章，且向各方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等．D錯(cuò)：氣體分子速率按“中間多、兩頭少”的規(guī)律分布．答案：ABC針對(duì)訓(xùn)練1．解析：A對(duì)，B錯(cuò)：氣體分子的運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān)，溫度上升時(shí)，平均速率變大，但仍遵循“中間多，兩頭少”的統(tǒng)計(jì)規(guī)律．C錯(cuò)：分子運(yùn)動(dòng)無(wú)規(guī)則，而且牛頓運(yùn)動(dòng)定律是宏觀(guān)定律，不能用它來(lái)求微觀(guān)分子的運(yùn)動(dòng)速率．D錯(cuò)：大量分子向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的概率相等，所以穩(wěn)定時(shí)，平均速度幾乎為零，與溫度無(wú)關(guān)．答案：A2．解析：A錯(cuò)：依據(jù)分子速率分布的特點(diǎn)：溫度越高，速率大的分子占的比例越大，可知溫度上升，曲線(xiàn)峰值向右移動(dòng)．B對(duì)：由于溫度越高，速率大的分子占的比例越大，則實(shí)線(xiàn)對(duì)應(yīng)的氣體分子溫度較高．C錯(cuò)：溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)記，圖中實(shí)線(xiàn)對(duì)應(yīng)的溫度高，則分子平均動(dòng)能較大．D錯(cuò)：由圖可知，與實(shí)線(xiàn)相比，虛線(xiàn)對(duì)應(yīng)的速率在300～400m/s區(qū)間內(nèi)的氣體分子數(shù)較多．答案：B探究二情境探究提示：(1)轉(zhuǎn)速越大，活塞的高度越高．(2)活塞的高度會(huì)增加．(3)單位體積內(nèi)的分子數(shù)和分子運(yùn)動(dòng)的猛烈程度．應(yīng)用體驗(yàn)[例2]解析：密閉容器中氣體的壓強(qiáng)是由大量氣體分子對(duì)容器壁的頻繁碰撞引起的，大氣壓強(qiáng)是由空氣的重力產(chǎn)生的，A錯(cuò)誤；容器內(nèi)的大量氣體分子對(duì)器壁的碰撞滿(mǎn)意統(tǒng)計(jì)規(guī)律，機(jī)會(huì)均等，故器壁受到各部分氣體的壓強(qiáng)都相等，B正確；溫度上升，分子的平均速率增大，每次與容器壁的碰撞對(duì)容器壁的作用力增大，但是由于氣體體積的變更狀況不確定，所以氣體在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)單位面積器壁的平均撞擊力不肯定增大，C錯(cuò)誤；假如氣體體積減小，則分子的數(shù)密度增大，單位體積內(nèi)分子的個(gè)數(shù)增加，但是由于分子平均速率變更的狀況不確定，所以壓強(qiáng)的變更狀況不確定，D錯(cuò)誤．答案：B針對(duì)訓(xùn)練3．解析：由表中數(shù)據(jù)知，7月