新教材同步系列2024春高中物理第一章分子動理論第三節(jié)氣體分子運動的統(tǒng)計規(guī)律課件粵教版選擇性必修第三冊

第一章分子動理論第三節(jié)氣體分子運動的統(tǒng)計規(guī)律學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)法與考法1．初步了解什么是“統(tǒng)計規(guī)律”2．理解氣體分子運動的特點(重點)3．知道氣體分子速率分布規(guī)律(難點)學(xué)法：①理解氣體分子運動的特點，通過對氣體分子速率分布規(guī)律的學(xué)習(xí)，認(rèn)識“統(tǒng)計規(guī)律”．②通過對宏觀物理現(xiàn)象與微觀粒子運動規(guī)律的分析，滲透“透過現(xiàn)象看本質(zhì)”的科學(xué)思維方法考法：①考查對氣體分子運動特點的理解．②考查氣體分子的統(tǒng)計規(guī)律知識導(dǎo)圖課前·

自主預(yù)習(xí)1．氣體分子運動的特點氣體分子都在永不停息地做________運動，每個分子的運動狀態(tài)__________，每一時刻的運動情況完全是________、________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．分子沿各方向運動的概率相等無規(guī)則瞬息萬變偶然的不確定偶然大量的3．定義大量偶然事件表現(xiàn)出來的______________叫統(tǒng)計規(guī)律．4．氣體分子運動假設(shè)對于大量氣體分子，任意時刻，氣體分子沿各個方向運動的概率是相等的．整體規(guī)律1．圖像2．規(guī)律在一定__________下，不管個別分子怎樣運動，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．氣體分子速率分布規(guī)律溫度中間多、兩頭少升高增大速率增大氣體分子運動具有什么特點？氣體分子的速率按什么規(guī)律分布？【答案】氣體分子都在永不停息地做無規(guī)則運動．氣體分子的速率分布表現(xiàn)為“中間多、兩頭少”．微思考下列關(guān)于氣體分子運動的特點，正確的說法是 (

)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．氣體分子的平均速度隨溫度升高而增大【答案】A【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正確，B錯誤；分子運動無規(guī)則，而且牛頓定律是宏觀定律，不能用它來求微觀的分子運動速率，C錯誤；大量分子向各個方向運動的概率相等，所以穩(wěn)定時，平均速度幾乎為零，與溫度無關(guān)，D錯誤．課堂·

重難探究1．氣體分子運動的特點(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動，可以充滿它所能達(dá)到的空間．(3)氣體分子運動時頻繁地發(fā)生碰撞，氣體分子向各個方向運動的機(jī)會相等．(4)速率分布表現(xiàn)為“中間多、兩頭少”．對氣體分子運動的特點和統(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．對氣體分子運動特點的理解例1

(多選)關(guān)于氣體分子的運動情況，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，某種氣體的速度分布應(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)目都很小，所以B正確．對麥克斯韋氣體分子速率分布規(guī)律的理解例2

(多選)氧氣分子在0℃和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化分別如圖中兩條曲線所示．下列說法正確的是 (

)A．圖中兩條曲線下面積相等B．圖中虛線對應(yīng)于氧氣分子平均動能較小的情形C．圖中實線對應(yīng)于氧氣分子在100℃時的情形D．與0℃時相比，100℃時氧氣分子速率出現(xiàn)在0～400m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較大【答案】ABC【解析】因分子總個數(shù)一定，圖中兩條曲線下面積相等，A正確；圖中虛線的峰值對應(yīng)的橫坐標(biāo)小于實線的峰值對應(yīng)的橫坐標(biāo)，虛線對應(yīng)于氧氣分子平均動能較小的情形，對應(yīng)的溫度為0℃，實線對應(yīng)的溫度為100℃，B、C正確；與0℃時相比，100℃時氧氣分子速率出現(xiàn)在0～400m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較小，D錯誤．變式2

(多選)根據(jù)氣體分子動理論，氣體分子運動的劇烈程度與溫度有關(guān)，下列表格反映了氧氣分子速率分布規(guī)律．按速率大小劃分區(qū)間/(m·s-1)各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比/%溫度為0℃時溫度為100℃時100以下1.40.7100～2008.15.4200～30017.011.9300～40021.417.4400～50020.418.6按速率大小劃分區(qū)間/(m·s-1)各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比/%溫度為0℃時溫度為100℃時500～60015.116.7600～7009.212.9700～8004.57.9800～9002.04.6900以上0.93.9根據(jù)表格，有四位同學(xué)總結(jié)出了以下規(guī)律，其中正確的是

(

)A．不論溫度有多高，速率很大和很小的分子總是占少數(shù)B．溫度變化時，“中間多、兩頭少”的分子分布規(guī)律發(fā)生改變C．某一溫度下，速率都在某一數(shù)值附近，離開這個數(shù)值越遠(yuǎn)，分子越少D．溫度升高時，速率小的分子數(shù)增加【答案】AC【解析】從表格數(shù)據(jù)可看出，溫度升高時，速率大的分子數(shù)增多了，D錯誤；根據(jù)分子運動的特點，不論溫度有多高，速率很大和很小的分子總是少數(shù)分子，A、C正確；溫度變化時，“中間多、兩頭少”的分子分布規(guī)律不會發(fā)生改變，B錯誤．對氣體分子速率分布規(guī)律的認(rèn)識氣體分子運動的規(guī)律應(yīng)從兩個方面理解：一是個別分子運動的偶然性，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，也不能因為少量的差異去要求整體上規(guī)律的嚴(yán)密性．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．這是因為

(

)A．每個分子的運動速率隨溫度的變化是有規(guī)律的B．個別分子的運動不具有規(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】大量分子運動的速率分布是有規(guī)律的，可以用統(tǒng)計方法，而個別分子的運動速率瞬息萬變，極無規(guī)律，故B、C、D正確．2．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．氣體速率均呈“中間多、兩頭少”的分布，但是最大比例的速率區(qū)間是不同的B．TⅠ＞TⅡ＞TⅢC．溫度高的氣體，速率大的分子比例較多D．從圖像中可以直觀體會到溫度越高，分子運動越劇烈【答案】B【解析】由圖知，氣體速率均呈“中間多、兩頭少”的分布，但是最大比例的速率區(qū)間是不同的，故A正確；氣體的溫度越高，速率較大的分子所占的比例越大，所以TⅠ＜TⅡ＜TⅢ，故B錯誤；隨著溫度的升高，氣體分子中速率大的分子所占的比例增大，故C正確；由圖像知，溫度越高，氣體分子中速率大的分子所占的比例增大，分子運動越劇烈，故D正確．本題選錯誤的，故選B．3．如圖為密閉鋼瓶中的理想氣體分子在兩種不同溫度下的速率分布情況，可知一定溫度下氣體分子的速率呈現(xiàn)______________(填“兩頭多、中間少”或“兩頭少、中間多”)的分布規(guī)律；T1溫度下氣體分子的平均速率______(填“大于”“等于”或“小于”)T2溫度下氣體分子的平均速率．【答案】兩頭少、中間多小于【解析】由題圖可知，一定溫度下氣體分子的速率呈現(xiàn)兩頭少、中間多的分布規(guī)律．溫度是分子熱運動劇烈程度的標(biāo)志，溫度升高時，速率小的分子所占的百分比減小，速率大的分子所占百分比變大，分子的平均速率增大，則T1溫度下氣體分子的平均速率小于T2溫度下氣體分子的平均速率．4．(多選)(2022年深圳期中)麥克斯韋得出的氣體分子速率分布規(guī)律并不神秘，它跟你的學(xué)習(xí)和生活十分接近．圖甲是氧氣分子在0℃和100℃兩種不同情況下的速率分布情況．圖乙是一條古老的石階，它記錄著千千萬萬人次的腳印．關(guān)于正態(tài)分布，下列表述正確的是

(

)甲乙A．人們在這條石階上走上走下時，腳踏在中間的多，踏在兩邊的少，因此每一個臺階的中間都比兩邊磨損得多，顯出正態(tài)分布的特征B．溫度升高使得速率較小的氧氣分子所占比例變小，溫度為100℃的氧氣分子平均速率較大C．高二年級在級長、班主任和物理老師的精心管理和教學(xué)下，本次期中考試的物理平均分較上次有較大提升，每個學(xué)生的物理成績比上次都有提高D．本次期中考試，如果試卷難度適宜，大多數(shù)同學(xué)分?jǐn)?shù)在平均分左右，高分和低分學(xué)生占比都不大【答案】ABD【解析】人們在這條石階上走上走下時，腳踏在中間的多，踏在兩邊的少，因此每一個臺階的中間都比兩邊磨損得多，也呈現(xiàn)“中間多兩頭少”的分布特點，A正確；根據(jù)兩種溫度下的速率百分比分布圖像可知，溫度升高使得速率較小的氧氣分子所占比例變小，溫度為100℃的氧氣分子平均速率較大，故B正確；高二年級在級長、班主任和物理老師的精心管理和教學(xué)下，本次期中考試的物理平均分較上次有較大提升，每個學(xué)生的物理成績比上次都有提高，并沒有體現(xiàn)統(tǒng)計規(guī)律和“中間多兩頭少”的分布特點，C