高中物理 第一章 第六节 气体分子运动的统计配套辅导与检测课件 粤教版选修33.ppt

第六节气体分子运动的统计规律 分子动理论 1 知道什么是统计规律 2 知道气体分子沿各方向运动的机会均等是大量分子运动整体表现出来的统计规律 3 知道气体分子速率的分布规律是 中间多 两头少 理解气体分子速率的分布规律也是统计规律 了解气体分子速率分布曲线 由于分子间的距离很大 气体分子几乎不受到分子间的相互作用力 每一个分子都可以称为自由分子 现代科学研究表明 气体分子一直在高速运动 常温下平均速率超过了声音的速率 在那么小的空间里如此高速运动 碰撞是频繁的 一个分子在1s内与其他分子间的碰撞次数达到了65亿次 从这些数据可以看出 我们研究单个的分子运动是不可能的 1 在气体中 大量分子的频繁碰撞 使某个分子何时何地向何处运动是 的 但是对大量分子整体来说 在任意时刻 沿各个方向的机会是均等的 而且气体分子向各个方向运动的数目也是 的 这就是大量分子运动整体表现出来的统计规律 偶然 基本相等 2 气体中的大多数分子的速率都接近某个数值 与这个数值相差越多 分子数越少 表现出 的分布规律 当温度升高时 分子最多的速率区间移向速度大的地方 速率小的分子数减小 速率大的分子数增加 分子的平均动能增大 总体上仍然表现出 的分布规律 气体分子速率分布规律也是一种统计规律 中间多 两头少 中间多 两头少 分子运动表现为统计规律 大量个别偶然事件整体表现出来的规律称为统计规律 在气体中 大量分子的频繁碰撞 使某个分子何时何地向何处运动是偶然的 但是对大量分子整体来说 在任意时刻 沿各个方向的机会是均等的 而且气体分子向各个方向运动的数目也是基本相等的 这就是大量分子运动整体表现出来的统计规律 物理学在研究热现象和热运动的规律时 一个非常重要的根据是大量分子组成的系统所反映的规律性 系统中的一个分子由于不停地运动 不时受到碰撞 其速度的大小和方向都经常地发生不可预测的变动 我们无法知道系统中每一个分子的确切运动情况 但是整个系统中的大量分子的运动却存在一定的规律性 虽然气体中的分子比较稀疏 但是单位体积中的分子数还相当多 在标准状况下 1cm3气体中仍含有2 7 1019个分子 大量分子永不停息地运动 分子之间不断地发生碰撞 在标准状况下 一个空气分子在1s内与其它分子的碰撞竟达65亿次之多 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热运动 大量分子沿各个方向运动的机会均等 双选 关于气体分子的运动情况 下列说法中正确的是 a 某一时刻具有任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 某一时刻向任意一个方向运动的分子数目相等d 某一温度下大多数气体分子的速率不会发生变化 解析 气体分子运动的规律应从两个方面去理解 一是个别分子运动的偶然性 二是大量分子整体具有的规律性 不可把大量分子的统计结果用在个别分子上 也不能因为少量的差异去要求整体上规律的严密性 具有任一速率的分子数目并不是相等的 呈 中间多 两头少 的统计分布规律 选项a错误 由于分子之间频繁地碰撞 分子随时都会改变自己运动速度的大小和方向 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 选项b正确 虽然每个分子的速度瞬息万变 但是大量分子的整 体存在着统计规律 由于分子数目巨大 某一时刻向任意一个方向运动的分子数目只有很小的差别 可以认为是相等的 选项c正确 某一温度下 每个分子的速率仍然是瞬息万变的 只是分子运动的平均速率相同 选项d是错误的 答案 bc 课堂训练 1 大量气体分子运动的特点不包括下列哪项 a 分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外 可在空间里自由移动b 分子的频繁碰撞致使它做杂乱无章的热运动c 分子沿各个方向运动的机会相等d 分子的速率分布毫无规律 解析 气体分子除碰撞外可以认为是在空间自由移动的 因气体分子沿各方向的机会相等 碰撞使它做无规则运动 但气体分子的速率按 中间多 两头少 的规律分布 答案 d 气体分子的速率分布 一个气体分子的运动是毫无规律可循的 它有时快也有时慢 有时可能突然静止 运动方向可能时刻改变 瞬眼功夫便不知去向 完全具有偶然性 我们没有必要知道每个分子在某一时刻的速度和位置 正如伽耳顿板实验不关心某一个小球究竟落入哪个狭槽内一样 但是大量分子的运动都会呈现出一定的规律 早在1859年 麦克斯韦就从理论上导出了气体分子按速率分布的规律 大量分子做无规则运动的速率有的大 有的小 但是却按一定的规则分布 大多数分子的速率都在某个数值附近 离开这个数值越远 分子数越少 表现出 中间多 两头少 的分布规律 其分布规律与 麦克斯韦气体分子的分布规律 相同 当温度升高时 分子最多的速率区间移向速度大的地方 速率小的分子数减小 速率大的分子数增加 分子的平均动能增大 总体上仍然表现出 中间多 两头少 的分布规律 气体分子速率分布规律也是一种统计规律 在一定温度下 某种理想气体的速率分布应该是 a 每个分子速率都相等b 每个分子速率一般都不相等 速率很大和速率很小的分子数目很少c 每个分子速率一般都不相等 但在不同速率范围内 分子数的分布是均匀的d 每个分子速率一般都不相等 速度很大和速率很小的分子数目很多 解析 气体分子运动速率呈现 中间多 两头少 的分布 这是多数分子运动的整体行为 是一种统计规律 但对气体内部的某一个分子来说 其运动速率在某一温度下可能很大 也可能很小 由麦克斯韦气体分子速率分布规律知 气体分子速率大部分集中在某个数值附近 速率很大和速率很小的都很少 b正确 答案 b 课堂训练 2 比较同温度下的两个气体分子 下列说法中正确的是 a 两个分子任何时刻的速度都相同b 根据速率分布图 两个分子在一段很长时间内的速率不相同c 每一分子的运动是具有规律性的d 长时间内 两个分子平均速率的大小均接近气体分子的平均速率 解析 任何事物都是有规律的 研究不同事物的规律需用不同的方法 大量分子无规则运动的速率 无法用牛顿力学方法精确的予以确定 但可用统计方法找出其分布规律 在一定状态下气体的大多数分子的速率都在某个值附近 速率离开这个值越远 具有这个速率的分子个数越少 答案 d c 1 哪个科学家第一次提出了气体分子按速率分布的规律 a 牛顿b 布朗c 麦克斯韦d 伽耳顿 c 2 对分子平均速率的理解 下面正确的是 a 某一个分子在一定时间内的位移与时间的比值b 某一个分子在很短时间内的路程与时间的比值c 大量分子的速度的平均值d 某一个分子在某一段时间内的平均速率的平均值 d 3 双选 一定质量的气体分子在两种不同的温度条件下的速率分布 下列理解正确的是 a 温度越高每一个分子的速率均越大b 温度越高分子的平均速率越大c 分子的平均速率与温度无关d 某一时刻可能有速度为零的分子 解析 当温度升高时 分子最多的速率区间移向速度大的地方 速率小的分子数减小 速率大的分子数增加 分子的平均动能增大 总体上仍然表现出 中间多 两头少 的分布规律 气体分子速率分布规律也是一种统计规律 答案 bd 4 双选 关于气体分子在某个方向的运动描述 正确的是 a 在某些方向上多 在某些方向上少b 分子在某个方向上的运动是由分子的受力决定的c 分子的运动方向具有随机性 对大量分子而言向各个方向上的运动机会相等d 分子的运动方向随时改变 解析 分子的运动方向由初速度和分子碰撞的合外力共同决定 大量分子的运动具有统计规律 答案 cd 5 双选 一定质量的气体密封在容积不变的容器中 当温度升高时 则气体 a 所有分子的速率都增大b 分子的平均速率增大c 速率大的分子的个数增多d 所有分子的动能都会增强 解析 温度升高 分子的平均动能增大 由气体分子速率分布规律可知 分子的平均速率增大 对每一个分子的速率不一定增大 b正确 由气体分子速率分布规律可知 温度升高时 气体分子速率大的分子个数增多 速率小的分子个数减小 c正确 答案 bc 6 有一门窗敞开的房间 上午8点的温度为10 下午1点的温度为20 假定大气压强无变化 则上午8点与下午1点相比较 房间内 a 每个空气分子的速度都小b 空气分子的平均速率小c 空气分子的个数相同d 空气分子的分布密度相同 解析 分子永不停息地做无规则运动 温度低时 平均速率小 对于每个分子的速率可能增大 也可能减小 故b正确 a错误 门窗敞开 20 时 部分气体向外流出 分子个数少 分子密度小 故c d都错误 答案 b 7 双选 关于密闭在容器内的一定质量的气体 当温度升高时 下列说法正确的是 a 气体中的每个分子的速率必定增大b 有的分子的速率可能减小c 速率大的分子数目增加d 中间多 两头少 的分布规律改变 解析 对每个分子无法判断速率的变化 a错 b对 但总体上速率大的分子数目在增加 c对 无论温度如何变化 中间多 两头少 的分布规律不会变化 答案 bc 8 如图所示是氧气分子在不同温度 0 和100 下的速率分布图 其中n n为氧气分子某一速率的分子数与总分子数比例 则以下说法正确的是 a 同一温度下 氧气分子某一速率的分子数与总分子数比例呈现出 中间多 两头少 的分布规律b 随着温度的升高 每一个氧气分子的速率都增大c 随着温度的升高 氧气分子中速率小的分子所占的比例变大d 随着温度的升高 氧气分子的平均动能变小 解析 由气体速率分布规律可知 答案 a 9 2012 四川卷 物体由大量分子组成 下列说法正确的是 a 分子热运动越剧烈 物体内每个分子的动能越大 b 分子间引力总是随着分子间的距离减小而减小 c 物体的内能跟物体的温度和体积有关 d 只有外界对物体做功才能增加物体的内能 解析 分子热运动符合统计规律 中间多 两头少 分子热运动越剧烈 物体内个别分子动能可能更小 故选项a错误 当r r0时 引力随着分子间距离减小而增大 故b错误 做功和热传递都可以改变物体的内能 故选项d错