分子運(yùn)動速率分布規(guī)律課件-高二下學(xué)期物理人教版選擇性

第一章分子動理論第3節(jié)分子運(yùn)動速率分布規(guī)律學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過實(shí)驗(yàn)了解分子運(yùn)動的特點(diǎn),了解分子運(yùn)動速率分布的統(tǒng)計(jì)規(guī)律2.根據(jù)實(shí)例,了解氧氣分子運(yùn)動速率的分布特點(diǎn),知道分子運(yùn)動速率分布圖像的物理意義

3.通過演示實(shí)驗(yàn),幫助學(xué)生形成氣體壓強(qiáng)的微觀圖景,了解氣體壓強(qiáng)的微觀解釋

情境引入情境引入大量隨機(jī)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(jì)規(guī)律（statisticalregularity）。在一定條件下，若某事件必然出現(xiàn)，這個(gè)事件叫作必然事件。在一定條件下，若某事件不可能出現(xiàn)，這個(gè)事件叫作不可能事件。若在一定條件下某事件可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)，這個(gè)事件叫作隨機(jī)事件。個(gè)別隨機(jī)事件的出現(xiàn)有其偶然性情境引入所以看起來無規(guī)則的分子熱運(yùn)動，也必定是有一定的規(guī)律的——統(tǒng)計(jì)規(guī)律。分子的運(yùn)動是無規(guī)則的，每個(gè)分子的運(yùn)動都具有不確定性。但物體是由大量分子組成的，因而物體的熱現(xiàn)象的宏觀特性是由大量分子的集體行為決定的。熱現(xiàn)象與大量分子熱運(yùn)動的統(tǒng)計(jì)規(guī)律有關(guān)。要研究氣體的熱現(xiàn)象，就要了解氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn)。任務(wù)：閱讀課本，總結(jié)氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn)。氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn)自由性無序性氣體間的距離較大，分子間相互作用力十分微弱?？烧J(rèn)為氣體分子除相互碰撞及與器壁碰撞外不受力作用而做勻速直線運(yùn)動。所以一定質(zhì)量的氣體的分子可以充滿整個(gè)容器空間，無一定的形狀和體積。分子之間頻繁碰撞，每個(gè)分子的速度大小和方向頻繁地改變。氣體分子的運(yùn)動雜亂無章，在某一時(shí)刻向著任何一個(gè)方向運(yùn)動的分子都有。從總體上看氣體分子沿各個(gè)方向運(yùn)動的機(jī)會均等。因此對大量分子而言，在任一時(shí)刻向容器各個(gè)方向運(yùn)動的分子數(shù)是均等的。分子運(yùn)動速率分布圖像結(jié)合課本思考與討論：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℃。請說明：這兩個(gè)容器中關(guān)于氧分子運(yùn)動速率分布的特點(diǎn)有哪些相同？有哪些不同？分子在不同溫度下的運(yùn)動速率特點(diǎn)。相同點(diǎn)：(1)氧分子都在做無規(guī)則的熱運(yùn)動，運(yùn)動速率有快有慢。(2)氧分子速率都呈"中間多、兩頭少"的分布。不同點(diǎn)：(1)氧分子在兩個(gè)溫度下具有最大比例的速度區(qū)間是不同的，0℃時(shí)速率在300~400m/s的分子最多，100℃時(shí)速率在400~500m/s的分子最多；(2)氧分子在兩個(gè)溫度下各速率區(qū)間的占有比例也不同，100℃的氧氣，速率大的分子比例較多，分子平均速率比0℃的大。小結(jié):氣體分子速率分布規(guī)律(1)在一定溫度下,所有氣體分子的速率都呈“中間多、兩頭少”的分布。(2)溫度越高,速率大的分子所占比例越大。(3)溫度升高,氣體分子的平均速率變大,但具體到某一個(gè)氣體分子,速率可能變大也可能變小,無法確定。(4)題圖中每條曲線與橫軸所圍成的面積都表示100%,所以是相等的。分子運(yùn)動速率分布圖像

典例剖析【例1】

(2022·北京豐臺高二期末)下圖為一定質(zhì)量的氧氣分子在0℃和100℃兩種不同情況下速率分布圖像。下列說法正確的是(

)A.圖中曲線反映了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)B.曲線Ⅱ?qū)?yīng)的每個(gè)分子的速率大于曲線Ⅰ對應(yīng)的每個(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Ⅰ對應(yīng)氧氣的溫度為100℃C

學(xué)以致用1.(多選)某種氣體在不同溫度下的分子速率分布曲線如圖所示,圖中f(v)表示v處單位速率間隔內(nèi)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T1、T2,對比不同溫度情況,下列說法正確的是(

)A.T1>T2B.圖中兩條曲線與橫坐標(biāo)圍成的面積相等C.溫度為T1時(shí)氣體分子的平均速率較大D.溫度為T1的氣體分子速率出現(xiàn)在0~200m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較大BD問題：壓強(qiáng)是怎么定義的？答：壓強(qiáng)是指物體單位面積上受到的壓力：p=F/S問題：固體為什么會產(chǎn)生壓強(qiáng)？答：固體受重力，對接觸面產(chǎn)生壓力，單位面積的壓力即為固體對接觸面產(chǎn)生的壓強(qiáng)問題：液體為什么會產(chǎn)生壓強(qiáng)？答：液體和固體類似，都有重力，所以都會對容器底有壓強(qiáng)；液體和固體不同的是，液體還具有流動性，由于液體要流動，所以對容器壁也有壓強(qiáng)。由連通器原理可知液體在同一深度處壓強(qiáng)大小相同。h磚Sh氣體壓強(qiáng)的微觀解釋如圖甲，某時(shí)刻一氣體分子以速度大小v與器壁發(fā)生彈性碰撞，設(shè)作用時(shí)間為Δt，求氣體分子對器壁的作用力。F氣體壓強(qiáng)的微觀解釋思考：氣體為什么會產(chǎn)生壓強(qiáng)？答：氣體分子飛到容器壁時(shí)，會跟容器壁發(fā)生碰撞，對容器壁產(chǎn)生作用力；大量氣體分子頻繁不斷撞擊容器壁從而氣體產(chǎn)生了壓強(qiáng)。問題：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？氣體壓強(qiáng)的微觀解釋氣體壓強(qiáng)的概念氣體對容器器壁的壓強(qiáng)氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生原因（微觀解釋）大量分子頻繁地碰撞器壁，對器壁產(chǎn)生持續(xù)、均勻的壓力，產(chǎn)生壓強(qiáng)氣體壓強(qiáng)的微觀意義大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力氣體壓強(qiáng)的微觀解釋你認(rèn)為氣體壓強(qiáng)的大小微觀上與什么有關(guān)?并類比說明原因。影響氣體壓強(qiáng)的兩個(gè)因素微觀角度分子質(zhì)量分子速率分子數(shù)密度體積溫度分子的平均動能宏觀角度氣體壓強(qiáng)的微觀解釋

典例剖析【例2】

負(fù)壓病房是收治傳染性極強(qiáng)的呼吸道疾病病人所用的醫(yī)療設(shè)施,可以大大降低醫(yī)務(wù)人員被感染的風(fēng)險(xiǎn),病房中氣壓小于外界環(huán)境的大氣壓。若負(fù)壓病房的溫度和外界溫度相同,負(fù)壓病房內(nèi)氣體和外界環(huán)境中氣體都可以看成理想氣體,則以下說法正確的是(

)A.負(fù)壓病房內(nèi)氣體分子的平均速率小于外界環(huán)境中氣體分子的平均速率B.負(fù)壓病房內(nèi)每個(gè)氣體分子的運(yùn)動速率都小于外界環(huán)境中每個(gè)氣體分子的運(yùn)動速率C.負(fù)壓病房內(nèi)單位體積氣體分子的個(gè)數(shù)小于外界環(huán)境中單位體積氣體分子的個(gè)數(shù)D.相同面積下,負(fù)壓病房內(nèi)壁受到的氣體壓力等于外壁受到的氣體壓力C(1)平均速率一定時(shí),分子的數(shù)密度增大則壓強(qiáng)增大,分子的數(shù)密度減小,則壓強(qiáng)減小。(2)分子的數(shù)密度一定時(shí),平均速率增大,則壓強(qiáng)增大,平均速率減小,則壓強(qiáng)減小。

學(xué)以致用2.下面關(guān)于氣體壓強(qiáng)的說法正確的是(

)①氣體對器壁產(chǎn)生的壓強(qiáng)是由于大量氣體分子頻繁碰撞器壁而產(chǎn)生的②氣體對器壁產(chǎn)生的壓強(qiáng)的大小在數(shù)值上等于作用在器壁單位面積上的平均作用力的大?、蹚奈⒂^角度看,氣體壓強(qiáng)的大小跟氣體分子的平均速率和分子密集程度有關(guān)④從宏觀角度看,氣體壓強(qiáng)的大小跟氣體的溫度和體積有關(guān)A.只有①③對

B.只有②④對C.只有①②③對 D.①②③④都對D1.(2023·上海月考)氣體分子的速率分布圖線如圖所示?？v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,圖線1下方的面積為S1,圖線2下方的面積為S2。溫度T和面積S的大小關(guān)系為(

)A.T1>T2 B.T1<T2C.S1>S2 D.S1<S2答案:B隨堂訓(xùn)練2.(2022·江蘇宿遷高二期中)如圖是氧氣分子在0℃和100℃下的速率分布,

是分子數(shù)所占的比例。由圖線信息可得到的正確結(jié)論是(

)A.同一溫度下,速率大的氧氣分子數(shù)所占的比例大B.100℃時(shí)圖像的面積大于0℃時(shí)的面積C.溫度越高,一定速率范圍內(nèi)的氧氣分子所占的比例越小D.溫度升高使得速率較小的氧氣分子所占的比例變小答案:D隨堂訓(xùn)練3.(2023·江蘇如皋校級月考)一定質(zhì)量的氣體,保持溫度不變,增大體積,氣體的壓強(qiáng)減小,這是因?yàn)?

)A.氣體分子的總數(shù)減少B.氣體分子的密集程度減小C.氣體分子每次碰撞器壁的平均作用力減小D.單位時(shí)間內(nèi)單位面積器壁上受到氣體分子碰撞的次數(shù)增多答案:B隨堂訓(xùn)練4.關(guān)于密閉容器中氣體的壓強(qiáng),下列說法正確的是(

)A.氣體壓強(qiáng)是由氣體受到的重力產(chǎn)生的B.氣體壓強(qiáng)是由大量氣體分子頻繁地碰撞器壁而產(chǎn)生的C.氣體壓強(qiáng)的大小只取決于氣體分子數(shù)量的多少D.容器運(yùn)動的速度越大,氣體的壓強(qiáng)也越大答案:B解析:氣體的壓強(qiáng)是大量氣體分子頻繁地碰撞器壁而產(chǎn)生的,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;氣體壓強(qiáng)的大小取決于氣體分子的平均速率和密集程度,與物體的宏觀運(yùn)動無關(guān),選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。隨堂訓(xùn)練5.1859年麥克斯韋從理論上推導(dǎo)出了氣體分子速率的分布規(guī)律,后來有許多實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證