全優(yōu)課堂·物理·選擇性必修第三冊(人教版) 課件 第1章　3分子運(yùn)動速率分布規(guī)律

第一章

分子動理論3分子運(yùn)動速率分布規(guī)律

1.初步了解什么是“統(tǒng)計規(guī)律”.2.理解氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn)，知道氣體分子速率分布規(guī)律(重點(diǎn)).3.理解氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的微觀原因和影響氣體壓強(qiáng)的微觀因素(難點(diǎn)).課前·

自主預(yù)習(xí)1.氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn)氣體分子都在永不停息地做________運(yùn)動，每個分子的運(yùn)動狀態(tài)__________，每一時刻的運(yùn)動情況完全是________、________的．2．現(xiàn)象某一事件的出現(xiàn)純粹是________的，但________偶然事件卻會表現(xiàn)出一定的規(guī)律．3．定義大量偶然事件表現(xiàn)出來的__________叫統(tǒng)計規(guī)律．氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn)和統(tǒng)計規(guī)律無規(guī)則瞬息萬變偶然的不確定偶然大量的整體規(guī)律4．氣體分子速率分布規(guī)律(1)圖像：(2)規(guī)律：在一定________下，不管個別分子怎樣運(yùn)動，氣體的多數(shù)分子的速率都在某個數(shù)值附近，表現(xiàn)出“________________”的分布規(guī)律．當(dāng)溫度________時，該分布規(guī)律不變，氣體分子的平均速率________，分布曲線的峰值向___________的一方移動．溫度中間多、兩頭少升高增大速率增大1．產(chǎn)生原因大量氣體分子頻繁撞擊器壁，對器壁產(chǎn)生一個______的壓力，從而產(chǎn)生壓強(qiáng)．2．壓強(qiáng)特點(diǎn)氣體內(nèi)部壓強(qiáng)__________．3．決定因素(1)氣體的________．(2)__________內(nèi)的分子數(shù)．氣體壓強(qiáng)的微觀解釋穩(wěn)定處處相等溫度單位體積課堂·

重難探究1．氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn)(1)氣體分子之間有很大空隙．(2)氣體分子之間的相互作用力十分微弱，氣體分子可以自由地運(yùn)動，可以充滿它所能達(dá)到的空間．(3)氣體分子運(yùn)動時頻繁地發(fā)生碰撞，氣體分子向各個方向運(yùn)動的機(jī)會相等．(4)速率分布表現(xiàn)為“中間多、兩頭少”．對氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn)和統(tǒng)計規(guī)律的理解2．氣體分子統(tǒng)計規(guī)律(1)大量分子沿各個方向運(yùn)動的機(jī)會均等．(2)麥克斯韋氣體分子速率分布規(guī)律：大量分子做無規(guī)則運(yùn)動的速率有的大，有的小，但是卻按一定的規(guī)則分布，大多數(shù)分子的速率都在某個數(shù)值附近，離開這個數(shù)值越遠(yuǎn)，分子數(shù)越少，表現(xiàn)出“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律，如圖所示．從麥克斯韋速率分布規(guī)律圖可以看出，當(dāng)溫度升高時，“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律不變，氣體分子的平均速率增大，分布曲線的峰值向速率大的一方移動．(3)溫度升高，氣體分子的平均速率增大，則速率大的分子所占比例增大．3．氣體分子運(yùn)動的規(guī)律應(yīng)從兩個方面理解：一是個別分子運(yùn)動的偶然性，二是大量分子整體具有的規(guī)律性．不可把大量分子的統(tǒng)計結(jié)果用在個別分子上，也不能因?yàn)樯倭康牟町惾ヒ笳w上規(guī)律的嚴(yán)密性．對氣體分子運(yùn)動特點(diǎn)的理解例1

(多選)關(guān)于氣體分子的運(yùn)動情況，下列說法中正確的是

(

)A．某一時刻具有任一速率的分子數(shù)目是相等的B．某一時刻一個分子速度的大小和方向是偶然的C．某一時刻向任意一個方向運(yùn)動的分子數(shù)目相等D．某一溫度下大多數(shù)氣體分子的速率不會發(fā)生變化【答案】BC【解析】具有任一速率的分子數(shù)目并不是相等的，而是呈“中間多、兩頭少”的統(tǒng)計分布規(guī)律，A錯誤．由于分子之間頻繁地碰撞，分子隨時都會改變自己運(yùn)動速度的大小和方向，因此在某一時刻一個分子速度的大小和方向完全是偶然的，B正確．雖然每個分子的速度瞬息萬變，但是大量分子的整體存在著統(tǒng)計規(guī)律．由于分子數(shù)目巨大，在某一時刻向任意一個方向運(yùn)動的分子數(shù)目只有很小的差別，可以認(rèn)為是相等的，C正確．某一溫度下，每個分子的速率仍然是瞬息萬變的，只是分子運(yùn)動的平均速率相同，D錯誤．變式1在一定溫度下，某種氣體的速率分布應(yīng)該是 (

)A．每個分子速度都相等B．每個分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子數(shù)目都很少C．每個分子速率一般都不相等，但在不同速率范圍內(nèi)，分子數(shù)的分布是均勻的D．每個分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子數(shù)目很多

【答案】B【解析】由麥克斯韋氣體分子速率分布規(guī)律知，氣體分子速率大部分集中在某個數(shù)值附近，速率很大和速率很小的分子數(shù)目都很少，B正確．對麥克斯韋氣體分子速率分布規(guī)律的理解例2

(2024年邢臺期中)一定質(zhì)量的某種理想氣體，在0℃和100℃溫度下氣體分子的運(yùn)動速率分布曲線如圖所示.結(jié)合圖像，下列說法正確的是

(

)A．100℃溫度下的圖像與橫軸圍成的面積等于1B．0℃溫度下，低速率分子占比更小，氣體分子的總動能更大C．相同體積下，0℃的氣體對應(yīng)的氣體壓強(qiáng)更大D．相同體積下，100℃的氣體在單位時間內(nèi)與容器壁單位面積碰撞的分子數(shù)更少【答案】A【解析】速率分布曲線的面積意義就是將每個單位速率的分子占分子總數(shù)的百分比進(jìn)行累計，累加后最終的結(jié)果都等于1，A正確；100℃溫度下，低速率分子占比更小，氣體分子的總動能更大，B錯誤；相同體積下，100℃的氣體對應(yīng)的氣體壓強(qiáng)更大，C錯誤；相同體積下，氣體分子數(shù)密度相同，溫度高時分子的平均速率大，則氣體在100℃時單位時間內(nèi)與容器壁單位面積碰撞的分子數(shù)比0℃時多，D錯誤．變式2

(2024年廣東四校聯(lián)考)氧氣分子在不同溫度下的分子速率分布規(guī)律如圖所示，實(shí)線1、2對應(yīng)的溫度分別為T1、T2，則下列說法正確的是

(

)A．曲線2與曲線1對應(yīng)的氧氣分子平均速率相等B．T1、T2溫度下，某一速率區(qū)間的分子數(shù)占比可能相同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．將T1、T2溫度下的氧氣混合后，對應(yīng)的曲線可能是圖中的虛線【答案】B【解析】溫度越高，分子熱運(yùn)動越激烈，速率大的分子所占的比例大，由圖可知曲線2速率大的分子所占的比例比曲線1速率大的分子所占的比例大，故溫度T2高于溫度T1，溫度是分子平均動能的標(biāo)志，所以曲線2與曲線1對應(yīng)的氧氣分子平均速率不相等，故A、C錯誤；T1、T2溫度下，實(shí)線1、2相交于一點(diǎn)，即該速率區(qū)間的分子數(shù)占比相同，B正確；將T1、T2溫度下的氧氣混合后，溫度不會比T1的溫度更低，故對應(yīng)的分子速率分布規(guī)律曲線不可能是圖中的虛線，D錯誤．1．氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因大量做無規(guī)則熱運(yùn)動的分子對器壁頻繁、持續(xù)地碰撞產(chǎn)生了氣體的壓強(qiáng)．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(diǎn)來看，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．對氣體壓強(qiáng)微觀解釋的理解2．氣體壓強(qiáng)的決定因素宏觀因素

微觀因素溫度體積氣體分子密度氣體分子平均速率在體積不變的情況下，溫度越高，氣體分子的平均速率越大，氣體的壓強(qiáng)越大在溫度不變的情況下，體積越小，氣體分子的密度越大，氣體的壓強(qiáng)越大氣體分子密度(即單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目)大，在單位時間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就更多氣體的溫度高，氣體分子的平均速率就大，單個氣體分子與器壁的碰撞(可視作彈性碰撞)對器壁的撞擊力就大；從另一方面講，分子的平均速率大，在單位時間里器壁受氣體分子撞擊的次數(shù)就多，累積撞擊力就大3.氣體壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)的區(qū)別與聯(lián)系比較氣體壓強(qiáng)大氣壓強(qiáng)區(qū)別(1)因密閉容器的氣體分子的密集程度一般很小，由氣體自身重力產(chǎn)生的壓強(qiáng)極小，可忽略不計，故氣體壓強(qiáng)由氣體分子碰撞器壁產(chǎn)生．(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(qiáng)．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(qiáng)．比較氣體壓強(qiáng)大氣壓強(qiáng)區(qū)別(2)大小由氣體分子的密集程度和溫度決定，與地球的引力無關(guān)．(3)氣體對上下左右器壁的壓強(qiáng)大小都是相等的(2)地面大氣壓強(qiáng)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(qiáng)最終還是通過分子碰撞實(shí)現(xiàn)對放入其中的物體產(chǎn)生壓強(qiáng)聯(lián)系兩種壓強(qiáng)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實(shí)現(xiàn)的氣體壓強(qiáng)的理解例3

(多選)封閉在汽缸內(nèi)一定質(zhì)量的氣體，如果保持氣體體積不變，當(dāng)溫度升高時，以下說法正確的是 (

)A．氣體的密度增大B．氣體的壓強(qiáng)增大C．氣體分子的平均速率減小D．每秒撞擊單位面積器壁的氣體分子數(shù)增加【答案】BD【解析】氣體的體積不變，對一定質(zhì)量的氣體，單位體積內(nèi)的分子數(shù)不變，當(dāng)溫度升高時，分子的平均速率增大，每秒內(nèi)撞擊單位面積器壁的分子數(shù)增加，撞擊力增大，壓強(qiáng)必增大．所以B、D正確，A、C錯誤．變式3

(多選)在某一容積不變的容器中封閉著一定質(zhì)量的氣體，對此氣體的壓強(qiáng)，下列說法中正確的是 (

)A．氣體壓強(qiáng)是由重力引起的，容器底部所受的壓力等于容器內(nèi)氣體所受的重力B．氣體壓強(qiáng)是由大量氣體分子對器壁的頻繁碰撞引起的C．容器以9.8m/s2的加速度向下運(yùn)動時，容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變D．由于分子運(yùn)動無規(guī)則，所以容器內(nèi)壁各處所受的氣體壓強(qiáng)相等【答案】BCD【解析】氣體壓強(qiáng)是由大量氣體分子對器壁的頻繁碰撞引起的，它由氣體的溫度和單位體積內(nèi)的分子數(shù)決定，與容器的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)．故A錯誤，B、C、D正確．變式4

(2023年江門聯(lián)考)如圖所示，是模擬氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生機(jī)理的演示實(shí)驗(yàn)．操作步驟如下：①把一顆豆粒從距秤盤20cm處松手讓它落到秤盤上，觀察指針擺動的情況；②再把100顆左右的豆粒從相同高度均勻連續(xù)地倒在秤盤上，觀察指針擺動的情況；③使100顆左右的豆粒從40cm的位置均勻連續(xù)倒在秤盤上，觀察指針擺動的情況．下列說法正確的是

(

)A．步驟①和②模擬的是氣體壓強(qiáng)與氣體分子平均動能的關(guān)系B．步驟②和③模擬的是氣體壓強(qiáng)與分子密集程度的關(guān)系C．步驟②和③模擬的是大量氣體分子速率分布所服從的統(tǒng)計規(guī)律D．步驟①和②反映了氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因【答案】D【解析】步驟①和②都從相同的高度下落，不同的是豆粒的個數(shù)，故它模擬的是氣體壓強(qiáng)與分子密集程度的關(guān)系，也說明大量的豆粒連續(xù)地作用在盤子上能產(chǎn)生持續(xù)的作用力，即反映了氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因，A錯誤，D正確；步驟②和③的豆粒個數(shù)相同，讓它們從不同的高度落下，豆粒撞擊的速率不同，所以它們模擬的是氣體壓強(qiáng)與分子的速率的關(guān)系，或者說是氣體的壓強(qiáng)與氣體分子平均動能的關(guān)系，B、C錯誤．小練·

隨堂鞏固1．(多選)在研究熱現(xiàn)象時，我們采用統(tǒng)計方法．這是因?yàn)?(

)A．每個分子的運(yùn)動速率隨溫度的變化是有規(guī)律的B．個別分子的運(yùn)動不具有規(guī)律性C．在一定溫度下，大量分子的速率分布是確定的D．大量隨機(jī)事件的整體會表現(xiàn)出一定的規(guī)律性【答案】BCD【解析】大量分子運(yùn)動的速率分布是有規(guī)律的，可以用統(tǒng)計方法得出，而個別分子的運(yùn)動速率瞬息萬變，極無規(guī)律，故B、C、D正確．2．(多選)下列物理量，不能決定氣體壓強(qiáng)的是 (

)A．溫度

B．分子密集程度C．分子總數(shù)

D．分子種類【答案】CD【解析】氣體的壓強(qiáng)是由大量分子碰撞器壁而引起的，氣體分子的密集程度越大(即單位體積內(nèi)分子數(shù)越多)，在單位時間內(nèi)撞擊單位面積的器壁分子就越多，則氣體的壓強(qiáng)越大．溫度越高，整體上分子運(yùn)動更加劇烈，分子撞擊器壁時對器壁產(chǎn)生的作用力越大，氣體的壓強(qiáng)就越大．故決定氣體壓強(qiáng)的因素是分子密集程度和氣體的溫度，故不能決定氣體壓強(qiáng)的是C、D．3．(多選)下面對氣體壓強(qiáng)的理解，正確的是 (

)A．氣體壓強(qiáng)是由于氣體分子不斷撞擊器壁而產(chǎn)生的B．氣體壓強(qiáng)取決于單位體積內(nèi)分子數(shù)和氣體的溫度C．單位面積器壁受到大量氣體分子的碰撞的作用力就是氣體對器壁的壓強(qiáng)D．大氣壓強(qiáng)是由地球表面空氣重力產(chǎn)生的，因此將開口瓶密閉后，瓶內(nèi)氣體脫離大氣，它自身重力太小，會使瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)遠(yuǎn)小于外界大氣壓強(qiáng)【答案】ABC4．某種氣體在不同溫度下的氣體分子速率分布曲線如圖所示，圖中f(v)表示各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比，所對應(yīng)的溫度分別為TⅠ、TⅡ、TⅢ，下列說法錯誤的是 (

)A．TⅠ>TⅡ>T