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

第3節(jié)分子運(yùn)動速率分布規(guī)律人教版選擇性必修第三冊——第一章分子動理論安徽省寧國中學(xué)思考與討論伽爾頓板伽爾頓板的上部規(guī)則地釘有鐵釘，下部用豎直隔板隔成等寬的狹槽，從頂部入口投入一個小球時，小球落入某個狹槽是偶然的。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?？拷肟诘莫M槽內(nèi)的小球數(shù)目多，遠(yuǎn)離入口的狹槽內(nèi)小球的數(shù)目少。重復(fù)幾次實(shí)驗(yàn)?zāi)銜l(fā)現(xiàn)，其分布情況遵從一定的規(guī)律。實(shí)驗(yàn)：投擲硬幣a.將4枚硬幣握在手中，在桌面上隨意投擲10次。b.記錄每次投擲時正面朝上的硬幣數(shù)。c.統(tǒng)計(jì)共10次投擲中有0、1、2、3、4枚硬幣正面朝上的次數(shù)，并將結(jié)果填入表格中。隨機(jī)出現(xiàn)隨機(jī)出現(xiàn)隨機(jī)出現(xiàn)隨機(jī)出現(xiàn)隨機(jī)出現(xiàn)安徽省寧國中學(xué)思考與討論1.必然事件：2.不可能事件：3.隨機(jī)事件：在一定條件下，必然出現(xiàn)的事件在一定條件下，不可能出現(xiàn)的事件在一定條件可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)的事件4.統(tǒng)計(jì)規(guī)律：大量隨機(jī)事件的整體會表現(xiàn)出一定的規(guī)律性個別隨機(jī)事件的出現(xiàn)具有偶然性。大量隨機(jī)事件的整體會表現(xiàn)出一定的規(guī)律性。安徽省寧國中學(xué)一、氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn)思考：分子的運(yùn)動是無規(guī)則的，每個分子的運(yùn)動都具有不確定性。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。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。1.自由性：氣體分子距離比較大，分子間作用力很弱，分子除了相互碰撞或跟器壁碰撞外不受力而做勻速直線運(yùn)動，因而會充滿它能達(dá)到的整個空間。2.無序性：分子之間頻繁地碰撞，每個分子的速度大小和方向頻繁地改變，分子的運(yùn)動雜亂無章。某一時刻朝任何一個方向運(yùn)動的氣體分子都有。3.規(guī)律性：從統(tǒng)計(jì)規(guī)律上看氣體分子沿各個方向運(yùn)動的機(jī)會均等，因此對大量分子而言，在某一時刻向各個方向運(yùn)動的分子數(shù)目幾乎相等。安徽省寧國中學(xué)二、分子運(yùn)動速率分布圖像思考：氣體分子做無規(guī)則運(yùn)動,速率有大有小,但大量分子的速率卻是按一定的規(guī)律分布。規(guī)律：0°C和100°C氧氣分子的速率都呈“中間多、兩頭少”的分布。0°C時，速率在300?400m/s的分子最多。100°C時，速率在400?500m/s的分子最多。100°C的氧氣，速率大的分子比例較多，其分子的平均速率比0°C的大。溫度越高分子熱運(yùn)動越劇烈。安徽省寧國中學(xué)二、分子運(yùn)動速率分布圖像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，“中間多”這一高峰向速率大的一方移動。3.溫度越高，氣體分子的平均速率越大，分子熱運(yùn)

動越劇烈。具體到某一個氣體分子，其速率可能變大也可能變小，無法確定。4.理想氣體的分子的平均動能與熱力學(xué)溫度T與成正比。說明：單個或少量分子的運(yùn)動是“個性行為”，具有不確定性。大量分子運(yùn)動是“集體行為”，具有規(guī)律性即遵守統(tǒng)計(jì)規(guī)律。安徽省寧國中學(xué)二、分子運(yùn)動速率分布圖像例1.根據(jù)分子動理論，氣體分子運(yùn)動的劇烈程度與溫度有關(guān)，氧氣分子在和溫度下分子運(yùn)動速率分布圖像如圖，下列說法正確的是()A.溫度升高時，速率大的分子數(shù)增多B.不論溫度有多高，速率很大和很小的分子總是多數(shù)分子C.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D.溫度升高時，每一個分子的速率都會增大安徽省寧國中學(xué)二、分子運(yùn)動速率分布圖像例2.氧氣分子在不同溫度下的速率分布圖如圖所示，由圖可知()A.在任一溫度下，氣體分子的速率分布都呈現(xiàn)“中間少、兩頭多”的分布規(guī)律B.實(shí)線反映出此溫度下的氧氣分子速率在0～400m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較高C.實(shí)線表示的氧氣分子的平均動能更大D.實(shí)線與坐標(biāo)軸所圍成的面積更大安徽省寧國中學(xué)三、氣體壓強(qiáng)的微觀解釋1.氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生從分子動理論的觀點(diǎn)來看，氣體對容器的壓強(qiáng)源于氣體分子的熱運(yùn)動，當(dāng)它們飛到器壁時，就會跟器壁發(fā)生碰撞（可視為彈性碰撞），對器壁產(chǎn)生了作用力，從而產(chǎn)生了壓強(qiáng)。大量氣體分子頻繁的作用在容器壁上，產(chǎn)生持續(xù)均勻的壓力，形成壓強(qiáng)。安徽省寧國中學(xué)三、氣體壓強(qiáng)的微觀解釋1.氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因——大量氣體分子頻繁地碰撞器壁而產(chǎn)生的注意：大氣壓是由于大氣的重力產(chǎn)生的。2.影響氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的因素持續(xù)均勻的壓力各方向的壓強(qiáng)相同大量雨點(diǎn)對傘的撞擊，使傘受到持續(xù)的作用力選擇一個與器壁發(fā)生正碰的氣體分子為研究對象

從分子動理論的觀點(diǎn)來看，氣體對容器的壓強(qiáng)源于氣體分子的熱運(yùn)動，當(dāng)它們飛到器壁時，就會跟器壁發(fā)生碰撞（可視為彈性碰撞），就是這個撞擊對器壁產(chǎn)生了作用力，從而產(chǎn)生了壓強(qiáng)。氣體分子受到的作用力為根據(jù)牛頓第三定律，器壁受到的作用力為從分子動理論的觀點(diǎn)來看，氣體對容器的壓強(qiáng)是大量氣體分子不斷撞擊器壁的結(jié)果。或許有人會問，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?演示模擬氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的機(jī)理類似于一個分子撞擊容器壁的過程模擬了氣體分子連續(xù)不斷的撞擊容器壁產(chǎn)生了持續(xù)穩(wěn)定的壓強(qiáng)的過程一顆豆子多顆豆子器壁單位面積上受到的壓力，就是氣體的壓強(qiáng)。2、模擬氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的機(jī)理

單顆鋼珠給秤盤的壓力很小，作用時間也很短，但是大量的鋼珠對秤盤的頻繁碰撞，就對秤盤產(chǎn)生了一個持續(xù)的均勻的壓力。鋼珠下落高度越高（鋼珠運(yùn)動速度越大），對秤盤產(chǎn)生了一個的壓力越大。一顆豆子多顆豆子器壁單位面積上受到的壓力3、氣體的壓強(qiáng)：4、決定氣體壓強(qiáng)大小的因素【微觀角度】(微觀因素)(宏觀因素)即單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目★注意：氣體壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)不同大氣壓強(qiáng)由重力而產(chǎn)生，隨高度增大而減小。氣體壓強(qiáng)是由大量分子撞擊器壁產(chǎn)生的，大小不隨高度而變化。所以，氣體壓強(qiáng)P的大小與氣體的體積V和溫度T都有關(guān)。安徽省寧國中學(xué)三、氣體壓強(qiáng)的微觀解釋例3.有關(guān)氣體壓強(qiáng)，下列說法正確的是()A.氣體分子的平均速率增大，則氣體的壓強(qiáng)一定增大B.氣體分子的平均速率增大，則氣體的壓強(qiáng)有可能減小C.氣體分子的密度增大，則氣體的壓強(qiáng)一定增大D.氣體分子的平均動能增大，則氣體的壓強(qiáng)一定增大安徽省寧國中學(xué)三、氣體壓強(qiáng)的微觀解釋例4.某同學(xué)在水杯中倒入一半開水后，將杯蓋蓋上后杯內(nèi)空氣(視為一定質(zhì)量的理想氣體)的溫度約為97℃，一段時間后，該同學(xué)想喝水時，發(fā)現(xiàn)杯蓋很難被打開，若此時杯中空氣的溫度與外部環(huán)境溫度均為17℃，則下列說法正確的是()A.杯蓋很難被打開的原因是降溫后杯內(nèi)空氣的壓強(qiáng)大于外界大氣壓強(qiáng)B.17℃時杯內(nèi)空氣的體積比97℃時的大C.17℃時杯內(nèi)空氣的密度比97℃時的大D.17℃時杯內(nèi)空氣對杯壁單位時間內(nèi)，單位面積上的碰撞次數(shù)比97℃時的少例1：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v處單位速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)百分率，所對應(yīng)的溫度分別為TⅠ、TⅡ、TⅢ，則()A．TⅠ>TⅡ>TⅢB．TⅢ>TⅡ>TⅠC．TⅡ>TⅠ，TⅡ>TⅢD．TⅠ＝TⅡ＝TⅢB例2：封閉在氣缸內(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（）BDA.氣體的密度增大B.氣體的壓強(qiáng)增大C.氣體分子的平均動能減小D.氣體分子每秒撞擊單位面積器壁的數(shù)目增多1、有關(guān)氣體壓強(qiáng)，下列說法正確的是()A.體分子的平均速率增大，則氣體的壓強(qiáng)一定增大B.氣體分子的平均速率增大，則氣體的壓強(qiáng)有可能減小C.氣體分子的數(shù)密度增大，則氣體的壓強(qiáng)一定增大D.氣體分子的平均動能增大，則氣體的壓強(qiáng)一定增大B小試牛刀2、(多選)如圖所示是氧氣分子在不同溫度下的速率