1.3分子運(yùn)動(dòng)速率的分布 課件【知識(shí)精講精研】高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊(cè)

第一章

分子動(dòng)理論1.3分子運(yùn)動(dòng)速率分布規(guī)律----選修三學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解隨機(jī)性與統(tǒng)計(jì)規(guī)律2.知道氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)、分子運(yùn)動(dòng)速率分布圖像規(guī)律3.能用氣體分子動(dòng)理論解釋氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因。4.知道影響氣體壓強(qiáng)大小的微觀因素情景引入

伽爾頓板的上部規(guī)則地釘上鐵釘，下部用豎直隔板隔成等寬的狹槽，從頂部入口處可以投入小球，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。靠近入口的狹槽內(nèi)小球數(shù)目多，遠(yuǎn)離入口的狹槽內(nèi)小球的數(shù)目少。由此你能得到什么啟發(fā)呢？1.必然事件：在一定條件下，某事件必然出現(xiàn)的事件2.不可能事件：某事件不可能出現(xiàn)的事件3.隨機(jī)事件：某事件可能出現(xiàn)，也可能不可能出現(xiàn)的事件

大量隨機(jī)事件的整體往往會(huì)表現(xiàn)出一定的規(guī)律性，這種規(guī)律就叫作統(tǒng)計(jì)規(guī)律活動(dòng)：擲硬幣實(shí)驗(yàn)把一枚硬幣多次拋出落到地面，要注意每次拋出的高度、方法要相同從這里也可以發(fā)現(xiàn)：?jiǎn)未螔佊矌耪?、反面朝上是偶然的，但出現(xiàn)的次數(shù)都接近總數(shù)的1/21、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)律想一想：上面活動(dòng)我們能認(rèn)識(shí)到什么？

在氣體中，大量分子的頻繁碰撞，使某個(gè)分子何時(shí)何地向何處運(yùn)動(dòng)是偶然的。對(duì)大量分子的整體來說，也是有一定規(guī)律的。氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)一新課分析：當(dāng)水汽化變成水蒸氣

我們認(rèn)為，液體的分子是一個(gè)接一個(gè)排列著的，液體變?yōu)闅怏w后體積增大上千倍，可見，氣體分子間距離大約是分子直徑的10倍。新課氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：1.氣體分子可以看做質(zhì)點(diǎn)2.氣體分子間作用力微弱，可認(rèn)為除了碰撞外，不受其他力的作用而做勻速直線運(yùn)動(dòng)。3.在某一時(shí)刻，向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子數(shù)目幾乎相等。新課

盡管分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，速率有大有小，但大量分子的速率卻按一定的規(guī)律分布。下面，我們一起來分析分子運(yùn)動(dòng)速率的分布！分子運(yùn)動(dòng)速率分布圖像二新課下表是氧分子在不同溫度下的速率分布情況你能找出其中的規(guī)律嗎？新課根據(jù)上表格中的數(shù)據(jù)繪制出的圖像規(guī)律1：不同溫度下，分子速率都呈現(xiàn)“中間多、兩頭少”的分布。新課根據(jù)上表格中的數(shù)據(jù)繪制出的圖像規(guī)律2：溫度越高，速率大的分子占比增加，反之減少新課根據(jù)上表格中的數(shù)據(jù)繪制出的圖像規(guī)律3：溫度越高，圖像峰值右移（速率大的一側(cè)），即溫度升高，氣體分子的平均速率變大。新課根據(jù)上表格中的數(shù)據(jù)繪制出的圖像規(guī)律4：圖像與橫軸圍成的面積均相等。新課根據(jù)上表格中的數(shù)據(jù)繪制出的圖像注意：某一個(gè)氣體分子，當(dāng)溫度升高時(shí)，其速率可能變大也可能變小氣體壓強(qiáng)的微觀解釋三新課

但從分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來看，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)。新課

選擇一個(gè)與器壁發(fā)生正碰的氣體分子為研究對(duì)象，由于是彈性碰撞，所以可以得到：氣體分子受到的作用力為：新課根據(jù)牛頓第三定律，器壁受到的作用力為：新課

從分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來看，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。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?下面我們用豆粒模擬氣體分子做一個(gè)實(shí)驗(yàn)新課

把一顆豆粒拿到臺(tái)秤上方約20cm的位置，放手后使它落在秤盤上，觀察秤的指針的擺動(dòng)情況。

再?gòu)南嗤叨劝?00顆或者更多的豆粒均勻連續(xù)地倒在秤盤上，觀察指針的擺動(dòng)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(dòng)情況。一顆豆子多顆豆子新課實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

一個(gè)分子撞擊容器壁的過程與之類似,對(duì)于單個(gè)分子來說，這種撞擊是間斷的、不均勻的一顆豆子多顆豆子

多數(shù)氣體分子連續(xù)不斷的撞擊容器壁的過程與之類似對(duì)于大量分子總的作用來說，就表現(xiàn)為連續(xù)的和均勻的。新課決定氣體壓強(qiáng)大小的因素（1）微觀因素

①

氣體分子的密集程度：氣體分子的密集程度（即單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目）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

氣體分子的平均動(dòng)能：氣體的溫度越高，氣體分子的平均動(dòng)能越大，氣體分子與器壁的碰撞（可視為彈性碰撞）給器壁的產(chǎn)生的作用力越大。新課（2）宏觀因素決定氣體壓強(qiáng)大小的因素①與溫度有關(guān)：溫度越高，氣體的壓強(qiáng)越大。②與體積有關(guān)：體積越小，氣體的壓強(qiáng)越大。課堂練習(xí)四新課1．體積都是1L的兩個(gè)容器，裝著質(zhì)量相等的氧氣，其中一個(gè)容器內(nèi)的溫度是0℃，另一個(gè)容器的溫度是100℃。如圖所示是根據(jù)兩種不同情況下的分子速率分布情況繪制出的圖像。下列說法中正確的是（）A．a(chǎn)線對(duì)應(yīng)的溫度是100℃B．b線表示的氧氣分子的平均動(dòng)能更大C．a(chǎn)線單位時(shí)間內(nèi)與容器壁單位面積碰撞的分子數(shù)多D．這兩個(gè)溫度下具有最大比例的速率區(qū)間是相同的B新課2．從宏觀上看，一定質(zhì)量的氣體體積不變僅溫度升高或溫度不變僅體積減小都會(huì)使壓強(qiáng)增大。從微觀上看，這兩種情況有沒有區(qū)別？

因?yàn)橐欢ㄙ|(zhì)量的氣體的壓強(qiáng)是由單位體積內(nèi)的分子數(shù)和氣體的溫度決定的，氣體溫度升高體積不變，氣體分子運(yùn)動(dòng)加劇，分子的平均速率增大，分子撞擊器壁的作用力增大，故壓強(qiáng)增大。氣體體積減小溫度不變時(shí)，雖然分子的平均速率不變，分子對(duì)容器的撞擊力不變，但單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，單位時(shí)間內(nèi)撞擊器壁的分子數(shù)增多，故壓強(qiáng)增大，所以這兩種情況下在微觀上是有區(qū)別的。新課3．有甲、乙、丙、丁四瓶氫氣。甲的體積為V，質(zhì)量為m，溫度為t，壓強(qiáng)為p。乙、丙、丁的體積、質(zhì)量、溫度如下所述。(1)乙的體積大于V，質(zhì)量、溫度和甲相同。(2)丙的溫度高于t，體積、質(zhì)量和甲相同。(3)丁的質(zhì)量大于m、溫度高于t，體積和甲相同。試問：乙、丙、丁的壓強(qiáng)是大于p還是小于p？或等于p？請(qǐng)用氣體壓強(qiáng)的微觀解釋來說明。新課(1)乙的體積大于V，質(zhì)量、溫度和甲相同，則分子平均速率相同，氣體分子對(duì)器壁的平均作用力相同，而由于乙的體積較大，則分子密度較小，則單位時(shí)間撞擊器壁的分子數(shù)較少，則氣體壓強(qiáng)較小，即乙的壓強(qiáng)小于p。(2)丙的溫度高于t，體積、質(zhì)量和甲相同。則丙分子密度與甲相同，丙的溫度高，則分子平均速率較大，分子對(duì)器壁的平均撞擊力較大，則丙氣體的壓強(qiáng)較大，即丙的壓強(qiáng)大于p。(3)丁的質(zhì)量大于m、溫度高于t，體積和甲相同。則丁的分子數(shù)密度大于甲，分子的平均速率大于甲，則單位時(shí)間內(nèi)撞擊器壁的分子數(shù)大于甲，分子對(duì)器壁的平均撞擊力大于甲，則壓強(qiáng)大于甲，即丁的壓強(qiáng)大于p。課堂總結(jié)五1、氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：2、分子運(yùn)動(dòng)速