分子運(yùn)動(dòng)速率分布規(guī)律高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修三

1.3分子運(yùn)動(dòng)速率分布規(guī)律第一章

分子動(dòng)理論思考與討論：(1)從頂部入口放入一個(gè)小球時(shí)，小球落入下面等寬的狹槽是不是偶然的？

(2)從頂部入口投入大量小球時(shí)，這些小球落入狹槽的分布情況有沒有什么規(guī)律？

(3)生活中還有那些類似現(xiàn)象？(4)這些事例給了你哪些啟發(fā)，你認(rèn)為如何研究氣體分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律？單個(gè)氣體分子的運(yùn)動(dòng)是無規(guī)則的研究氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)思路:每投入一個(gè)小球,小球落入某個(gè)狹槽是不確定的多次投入小球后,小球落入狹槽的位置存在著一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律大量氣體分子的運(yùn)動(dòng)也應(yīng)該存在一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律(微觀宏觀)類比(微觀宏觀)類比熱現(xiàn)象氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)01思考：大量分子的熱運(yùn)動(dòng)服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律，那么從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度看，大量氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)有些什么特點(diǎn)呢？思考與討論(1)氣體分子的大小相對(duì)于氣體分子間的空隙來說很小，我們研究氣體分子運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)時(shí)，可否將氣體分子看成質(zhì)點(diǎn)？

(2)氣體分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，它的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)是怎樣的？

(3)為什么說氣體分子的運(yùn)動(dòng)是雜亂無章的？

(4)試分析總結(jié)氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)？

(1)氣體分子的大小相對(duì)于氣體分子間的空隙來說很小，我們研究氣體分子運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)時(shí)，可否將氣體分子看成質(zhì)點(diǎn)？

氣體分子間的空隙大約是氣體分子直徑的10倍左右，所以我們可以認(rèn)為氣體分子的大小相對(duì)于氣體分子間的空隙來說很小，在研究氣體分子的運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以把氣體分子看成質(zhì)點(diǎn)。（2）氣體分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，它的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)是怎樣的？

由于氣體分子間的空隙比較大，氣體分子間的作用力很弱，所以除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，氣體分子不受力而做勻速直線運(yùn)動(dòng)。（3）為什么說氣體分子的運(yùn)動(dòng)是雜亂無章的？

①氣體分子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，氣體能充滿它能達(dá)到的整個(gè)空間。②氣體分子的數(shù)密度十分巨大，分子之間頻繁地碰撞，每個(gè)分子速度的大小和方向頻繁地改變。③在某一時(shí)刻，向著任何一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子都有，且機(jī)會(huì)均等，個(gè)體的運(yùn)動(dòng)難以預(yù)測(cè)，具有隨機(jī)性。（4）試分析總結(jié)氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)？

（2）運(yùn)動(dòng)的無序性：大量氣體分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng).就某一個(gè)分子而言,在某一時(shí)刻它向哪一個(gè)方向運(yùn)動(dòng),完全是隨機(jī)的.因此，在任一時(shí)刻分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)(概率)是均等的.（1）運(yùn)動(dòng)的自由性：氣體很容易被壓縮,說明氣體分子之間的距離很大,分子間作用力很弱.因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外,氣體分子不受力在空間內(nèi)自由移動(dòng).所以氣體沒有確定的形狀和體積,其體積等于容器的體積.（氣體分子不受力而做勻速直線運(yùn)動(dòng)，因而氣體會(huì)充滿它能達(dá)到的整個(gè)空間。）（3）大量分子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律性：在任一時(shí)刻向容器各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子數(shù)是均等的。分子運(yùn)動(dòng)速率分布圖像02思考：分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，速率有大有小，大量分子的速率分布是否也存在統(tǒng)計(jì)規(guī)律呢？

下表是氧氣分子在0℃和100℃兩種不同情況下的速率分布情況。氧氣分子的速率分布圖

觀察圖表，思考一下，0℃和100℃氧氣分子的速率有什么特點(diǎn)？問題1：圖像的橫縱坐標(biāo)的物理含義分別是什么？圖像與橫軸圍成的面積是多少？問題2：同一溫度下，氧氣分子速率呈現(xiàn)什么樣的分布規(guī)律？問題3：分子運(yùn)動(dòng)的速率與溫度有關(guān)。溫度升高時(shí)，所有分子運(yùn)動(dòng)的速率都增大嗎？問題4：隨著溫度升高，氧氣分子中速率大的分子所占的比例是增大還是減??？

分子運(yùn)動(dòng)速率分布圖像③溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈①在任意溫度下，所有氣體分子的速率都呈“中間多、兩頭少”的分布。②當(dāng)溫度升高時(shí)，“中間多”這一高峰向速率大的一方移動(dòng)。

注意：溫度升高，氣體分子的平均速率變大，但是具體到某一個(gè)氣體分子，其速率可能變大也可能變小，無法確定?！咎貏e提醒】單個(gè)或少量分子的運(yùn)動(dòng)是“個(gè)性行為”，具有不確定性。大量分子運(yùn)動(dòng)是“集體行為”，具有規(guī)律性即遵守統(tǒng)計(jì)規(guī)律。氣體壓強(qiáng)的微觀解釋03思考：分子運(yùn)動(dòng)速率分布規(guī)律是“分子動(dòng)理論的基本內(nèi)容”的拓展和延伸，你能聯(lián)系實(shí)際，利用分子動(dòng)理論的內(nèi)容來解釋氣體對(duì)容器的壓強(qiáng)嗎？1.氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因問題1：回想你在雨中打傘的感覺，當(dāng)雨水打在傘面上時(shí)，你有什么感覺？問題2：如果雨變大了，是指雨水的什么變大了？你撐傘的感覺有沒有變化？問題1：1顆彈珠從離臺(tái)秤20cm高度處釋放，落到秤盤上，臺(tái)秤指針有擺動(dòng)嗎？你能利用動(dòng)量定理解釋這個(gè)變化嗎？問題2：1顆彈珠從離臺(tái)秤20cm高度處釋放，落到秤盤上，臺(tái)秤指針有擺動(dòng)嗎？與剛才有什么區(qū)別？問題3：臺(tái)秤指針是固定在某一個(gè)數(shù)值不變嗎？為什么？問題4：如果落到秤盤上的彈珠數(shù)量足夠多，這種差別還明顯嗎？

問題5：如果將這些彈珠從更高的位置落到秤盤上，指針偏轉(zhuǎn)情況又有什么變化？怎么解釋這個(gè)現(xiàn)象？問題6：通過用彈珠模擬氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的機(jī)理，請(qǐng)同學(xué)們解釋氣體壓強(qiáng)是怎么產(chǎn)生的。

1.氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因

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)。各方向的壓強(qiáng)相同思考1：氣體對(duì)器壁的壓強(qiáng)是撞擊的結(jié)果，但是這種撞擊是不連續(xù)的，為什么器壁受到的作用力卻是均勻不變的？2.模擬與類比一個(gè)分子撞擊容器壁的過程與之類似一顆彈珠多顆彈珠對(duì)于單個(gè)分子來說，這種撞擊是間斷的、不均勻的多數(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)的和均勻的思考2：總結(jié)出了氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因，那么你覺得影響氣體壓強(qiáng)的因素有哪些？3.氣體壓強(qiáng)微觀解釋（1）容器內(nèi)氣體分子的平均速率越大，單位時(shí)間內(nèi)、單位面積上氣體分子對(duì)器壁產(chǎn)生的作用力越大；（2）容器內(nèi)氣體分子的數(shù)密度