人教版选择性必修第三册-1.3分子运动速率分布规律-课件(49张)

BCD [气体压强是由大量气体分子对器壁的不断碰撞引起的， 它由气体的温度和单位体积内的分子数决定，与容器的运动状态无 关。故 A 错误，B、C、D 正确。]
1．物理观念：统计规律、气体压强的产生原因。 2．科学思维：利用图像解释分子运动速率的分布、气体压强的 微观解释。 3．科学方法：实验法、图像法、近似法。
【一题多变】 试作出例题中的分子运动速率分布图像。 [解析] 分子运动速率分布图像如图所示：
横坐标：表示分子的速率 纵坐标：表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比。
[跟进训练] 1．某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示， 图中 f(v)表示 v 处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度为 TⅠ、TⅡ、TⅢ，它们的大小关系为__________。
×
()
2．关于气体分子的运动情况，下列说法中正确的是( ) A．某一时刻具有某一速率的分子数目是相等的 B．某一时刻一个分子速度的大小和方向是偶然的 C．某一温度下，大多数气体分子的速率不会发生变化 D．分子的速率分布毫无规律
B [具有某一速率的分子数目并不是相等的，呈“中间多，两 头少”的统计规律分布，故 A、D 错误；由于分子之间不断地碰撞， 分子随时都会改变自己的运动情况，因此在某一时刻，一个分子速 度的大小和方向完全是偶然的，故 B 正确；某一温度下，每个分子 的速率仍然是随时变化的，只是分子运动的平均速率不变，故 C 错 误。]
(3)随机事件：若在一定条件下某事件可__能__出现，也可__能__不出现， 这个事件叫作随机事件。
(4)统计规律：大量_随__机__事_件__的整体往往会表现出一定的规律性， 这种规律叫作统计规律。
2．气体分子运动的特点 (1)运动的自由性：由于气体分子间的距离比较大，分子间作用 力很弱，通常认为，气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，不 受力而做匀__速__直__线__运__动__，气体充满它能达到的整个空间。 (2) 运 动 的 无 序 性 ： 分 子 的 运 动 杂 乱 无 章 ， 在 某 一 时 刻 ， 向 着 _任__何__一__个__方_向__运动的分子都有，而且向各个方向运动的气体分子数 目几乎_相误的打“×”)
(1)大多数气体分子的速率处于中间值，少数分子的速率较大或
较小。
()
(2)温度越高，分子的热运动越激烈，是指温度升高时，所√有分
子运动的速率都增大了。 (3)气体的分子平均动能越大，气体的压强就越大。 (4)气体的压强是由气体分子的重力而产生的。
(× ) (× )
说明：常温下大多数气体分子的速率都达到数百米每秒，在数 量级上相当于子弹的速率。
二、分子运动速率分布图像 1．图像如图所示。
2．规律：在一定_温_度__下，不管个别分子怎样运动，气体的多数 分子的速率都在某个数值附近，表现出“中__间__多__、__两__头__少__”的分布 规律。当温度_升__高_时，“中__间__多__、__两__头__少__”的分布规律不变，气体 分子的速率_增_大__，分布曲线的峰值向速__率__大__的一方移动。
[解析] 温度越高、分子热运动越剧烈，分子平均动能越大，故 分子平均速率越大，温度越高，速率大的分子所占比例越多，气体 分子速率“中间多”的部分在 f(v)-v 图像上向右移动。所以由图中可 看出 TⅢ＞TⅡ＞TⅠ。
[答案] TⅠ<TⅡ<TⅢ
气体压强的微观解释
借助铅笔，把气球塞进一只瓶子里，并拉大 气球的吹气口，反扣在瓶口上，如右图所示，然 后给气球吹气，无论怎么吹，气球不过大了一点， 想把气球吹大，非常困难，为什么？
【例 1】 (多选)根据气体分子动理论，气体分子运动的剧烈程 度与温度有关，下列表格中的数据是研究氧气分子速率分布规律而 列出的。
按速率大小 各速率区间的分子数占总分子数
划分的区间 的百分比(%)
(m/s)
0℃
100 ℃
100 以下
1.4
0.7
100～200
8.1
5.4
200～300
17.0
11.9
气体分子运动的特点
1859 年麦克斯韦从理论上推导出了气体分子速率的分布规律， 后来有许多实验验证了这一规律。若以横坐标 v 表示分子速率，纵 坐标 f(v)表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，试作出图 像。从图像中可以看出什么分布规律？
提示：图像： 分布规律：“中间多，两头少”
1．分子间的距离较大：使得分子间的相互作用力十分微弱，可 认为分子间除碰撞外不存在相互作用力，分子在两次碰撞之间做匀 速直线运动。
3．大气压强的产生及影响因素 大气压强由气体的重力产生，如果没有地球引力的作用，地球 表面上就没有大气，也就没有大气压强。由于地球引力与距离的平 方成反比，所以大气压力与气体的高度、密度有关，在地面上空不 同高度处，大气压强不相等。
【例 2】 关于密闭容器中气体的压强，下列说法正确的是( ) A．是由气体受到的重力产生的 B．是由大量气体分子不断地碰撞器壁而产生的 C．压强的大小只取决于气体分子数量的多少 D．容器运动的速度越大，气体的压强也越大
1．(多选)大量气体分子运动的特点是( ) A．分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外，还可在空间内自由移动 B．分子的不断碰撞致使它做杂乱无章的热运动 C．分子沿各方向运动的机会均等 D．分子的速率分布毫无规律
ABC [因气体分子间的距离较大，分子力可以忽略，分子除碰 撞外不受其他作用，故可在空间内自由移动，A 正确；分子间不断 的碰撞使分子的运动杂乱无章，且向各方向运动的机会均等，B、C 正确；气体分子速率呈“中间多、两头少”的规律分布，D 错误。]
2．气体压强的决定因素 单位体积内分子数越多，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分 子数就越多，压强越大；温度越高，则分子的平均速率越大，分子 运动越剧烈，一方面使单位时间内碰到器壁单位面积上的分子数增 多，另一方面也使一个分子与器壁碰撞一次时对器壁的平均冲击力 增大，使压强增大。所以气体压强的大小宏观上看跟温度和气体分 子的数密度有关；微观上看跟单位体积内的分子数和分子的平均速 率有关。
第一章 分子动理论
3．分子运动速率分布规律
学习目标：1.[物理观念]知道统计规律，气体分子运动的特点、 速率分布图像，气体压强的微观解释。 2.[科学思维]理解分子运动 速率的分布图像的物理意义和气体压强的微观解释，会运用其分析 解决相关问题。 3.[科学探究]理解伽尔顿板和模拟气体压强产生的 机理实验。 4.[科学态度与责任]通过伽尔顿板和模拟气体压强产生 的机理实验，学会实事求是观察和推理的严谨的科学态度，激发学 生探索科学的兴趣。
3．温度越高，分子的热运动_越__剧__烈_。
说明：温度升高不是每个分子的速率都变大，而是速率大的占 的百分比变大。
三、气体压强的微观解释 1．产生原因 气体的压强是由气体中大量做无规则热运动的分子对器壁不断 地碰撞产生的。压强就是在器壁_单__位_面__积__上受到的压力。 2．从微观角度来看，气体压强的决定因素 (1)一方面是气体分子的平均速率。 (2)另一方面是气体分子的数密度。
300～400
21.4
17.4
400～500
20.4
18.6
500～600
15.1
16.7
600～700
9.2
12.9
700～800
4.5
7.9
800～900
2.0
4.6
900 以上
0.9
3.9
依据表格内容，以下四位同学所总结的规律正确的是( ) A．不论温度多高，速率很大和很小的分子总是少数 B．温度变化，表现出“中间多、两头少”的分布规律要改变 C．某一温度下，速率都在某一数值附近，离开这个数值越远， 分子越少 D．温度增加时，速率小的分子数减少了
CD [温度升高，气体分子的平均运动速率增大，但有些分子的 运动速率可能减小，从图中可以看出温度高时，速率大的分子所占 比例较大，A、B 错误，C、D 正确。]
3．(多选)如图所示，封闭在汽缸内一定质量的理想气体，如果 保持体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是( )
A．气体的密度增大 B．气体的压强增大 C．气体分子的平均动能减小 D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多
提示：由题意“吹气口反扣在瓶口上”可知瓶内封闭着一定质 量的空气。当气球稍吹大时，瓶内空气的体积缩小，空气分子的数 密度变大，压强变大，阻碍了气球的膨胀，因而再要吹大气球是很 困难的。
1．气体压强的产生 大量气体分子不断地和器壁碰撞，对器壁产生持续的压力，作 用在器壁单位面积上的压力就是气体的压强。
3．有关气体压强，下列说法正确的是( ) A．气体分子的平均速率增大，则气体的压强一定增大 B．气体分子的平均速率增大，则气体的压强有可能减小 C．气体分子的数密度增大，则气体的压强一定增大 D．气体分子的平均动能增大，则气体的压强一定增大
B [气体的压强与两个因素有关：一是气体分子的平均速率， 二是气体分子的数密度。即一是温度，二是体积。数密度或平均动 能增大，都只强调问题的一方面，也就是说，平均速率增大的同时， 气体的体积可能增大，使得分子的数密度减小，所以压强可能增大， 也可能减小或不变。同理，当分子数密度增大时，分子平均速率也 可能减小，压强的变化不能确定。故 A、C、D 错误，B 正确。]
阅读本节教材，回答第 10 页“问题”并梳理必要知识点。教材 P10“问题”提示：大量随机事件的分布情况都类似，都遵从统计规 律。如人的身高等。
一、气体分子运动的特点 1．随机事件与统计规律 (1)必然事件：在一定条件下，若某事件必__然__出现，这个事件叫 作必然事件。 (2)不可能事件：若某事件不__可__能__出现，这个事件叫作不可能事 件。
B [气体的压强是大量气体分子不断地碰撞器壁而产生的，A 错误，B 正确；压强的大小取决于气体分子的平均动能和分子的数密 度，与物体的宏观运动无关，C、D 错误。]
气体压强的分析方法 (1)明确气体压强产生的原因——大量做无规则运动的分子对器 壁频繁、持续地碰撞。压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积 上的平均作用力。 (2)明确气体压强的决定因素——气体分子的数密度与平均速 率。 (3)只有知道了两个因素的变化，才能确定压强的变化，任何单 个因素的变化都不能决定压强是否变化。
2．分子间的碰撞十分频繁：频繁的碰撞使每个分子速度的大小 和方向频繁地发生改变，造成气体分子做杂乱无章的热运动。
3．分子的速率分布规律：大量气体分子的速率分布呈现中间多 (占有分子数目多)两头少(速率大或小的分子数目少)的规律。当温度 升高时，“中间多”的这一“高峰”向速率大的一方移动。即速率 大的分子数目增多，速率小的分子数目减少，分子的平均速率增大， 分子的热运动剧烈。
2．(多选)如图所示为一定质量的氧气分子在 0 ℃和 100 ℃两种 不同情况下的速率分布情况，由图可以判断以下说法正确的是( )
A．温度升高，所有分子的运动速率均变大 B．温度越高，分子的平均速率越小 C．0 ℃和 100 ℃时氧气分子的速率都呈现“中间多，两头少” 的分布特点 D．100 ℃的氧气与 0 ℃的氧气相比，速率大的分子所占的比例 较大
ACD [温度变化，表现出“中间多、两头少”的分布规律是不 会改变的，选项 B 错误；由气体分子运动的特点和统计规律可知， 选项 A、C、D 正确。]
气体分子速率分布规律 (1)在一定温度下，所有气体分子的速率都呈“中间多、两头少” 的分布。 (2)温度越高，速率大的分子所占比例越大。 (3)温度升高，气体分子的平均速率变大，但具体到某一个气体 分子，速率可能变大也可能变小，无法确定。
[跟进训练] 2．(多选)在某一容积不变的容器中封闭着一定质量的气体，对此 气体的压强，下列说法中正确的是( ) A．气体压强是由重力引起的，容器底部所受的压力等于容器内气 体所受的重力 B．气体压强是由大量气体分子对器壁的不断碰撞引起的 C．容器以 9.8 m/s2 的加速度向下运动时，容器内气体压强不变 D．由于分子运动无规则，所以容器内壁各处所受的气体压强相等