《分子运动速率分布规律》课件

3.分子运动速率分布规律自主落实·必备知识全过关合作探究·能力素养全提升学以致用·随堂检测全达标素养目标1.通过伽尔顿板实验、抛硬币实验初步认识统计规律．(物理观念)2．知道气体分子运动的特点和气体分子运动速率分布规律．(科学思维)3．通过让学生用气体分子动理论解释有关的宏观物理现象，培养学生的微观想象能力和逻辑思维．(科学态度与责任)自主落实·必备知识全过关一、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______出现，这个事件叫作必然事件．(2)不可能事件：在一定条件下，若某事件________出现，这个事件叫作不可能事件．(3)随机事件：若在一定条件下某事件________出现，也________不出现，这个事件叫作随机事件．(4)统计规律：大量________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．个别事件出现具有偶然性，大量事件出现具有规律性必然不可能可能可能随机事件2．气体分子运动的特点(1)运动的自由性：由于气体分子间距离比较大，分子间的作用力很弱，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________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________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________．匀速直线任何一个相等二、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，气体分子的速率都呈________________的分布．当温度升高时，________________的分布规律温度高也有速率小的分子不变，速率大的分子比例较________，分子的平均速率较________，分布曲线的峰值分子数的百分比大的向速率大的一方移动．3．温度越高，分子的热运动________．“中间多、两头少”“中间多，两头少”多大越剧烈三、气体压强的微观解释1．产生原因气体对容器的压强是大量气体分子不断撞击器壁的结果．压强就是器壁________上受到的压力．单位面积2．决定因素微观上决定于分子的平均速率和分子的数密度．(1)若某容器中气体分子的平均速率越大，单位面积上气体分子与器壁的碰撞对器壁的作用力就越________．(2)若某容器中气体分子的数密度大，单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就________，平均作用力也会较________．大多大情

境

体

验1.如图所示，在离台秤一定高度处，每隔一段时间释放一个小钢球，会出现什么现象？2．如果小钢球持续不断地落到台秤上，会出现什么现象？1．提示：有小钢球落到台秤上时，台秤有示数，没有小钢球落到台秤上时，台秤没有示数．2．提示：台秤一直有示数．合作探究·能力素养全提升探究一气体分子运动的特点和速率分布图像情境探究伽尔顿板是一种演示某种统计规律的装置．如图所示，在一块竖直木板的上部均匀钉上许多铁钉，木板下部用竖直隔板隔成等宽的狭槽，装置前侧面以玻璃覆盖．从入口处投入一个小钢珠，小钢珠在下落过程中先后与许多铁钉相碰，经过曲折的路径，落入某一槽中．重复几次，我们会观察到小钢珠落入哪个槽完全是不确定的．如果保持手的姿势不变，把大量的小钢珠从入口处缓缓倒入．(1)观察落入狭槽的小钢珠，哪个狭槽较多？哪些狭槽较少？(2)气体分子在某一特定温度下速率的分布可以类比于伽尔顿板实验，那么它有什么规律呢？(3)生活中，你还能找到哪些符合统计规律的实验呢？提示：(1)落入中央狭槽的小钢珠较多，落入两边狭槽的小钢珠较少．(2)中间多、两头少的规律．(3)抛硬币时硬币出现正反面的次数，掷骰子时我们想要得到某一点数的几率等等．核心归纳1.大量分子运动的统计规律(1)个别事物的出现具有偶然因素，但大量事物的出现，却遵从一定的统计规律．(2)从微观角度看，由于物体是由大量的分子组成的，这些分子并没有统一的运动步调，单独来看，各个分子的运动都是不规则的，带有偶然性，但从总体来看，大量分子的运动却有一定的规律．2．气体分子运动的特点(1)分子都在做永不停息的无规则运动，常温下大多数气体分子的速率都达到数百米每秒．(2)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都相等．即气体分子沿各个方向运动的机会(概率)相等．(3)分子运动速率分布图像①温度越高，分子的热运动越剧烈．②气体分子速率呈“中间多、两头少”的规律分布．当温度升高时，对某一分子在某一时刻它的速率不一定增加，但大量分子的平均速率一定增加，而且“中间多”的分子速率值增加(如图所示)．应用体验例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．分子的频繁碰撞致使它做杂乱无章的运动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答案：ABC解析：A对：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力的作用，故可在空间内自由移动．B、C对：分子间的频繁碰撞使分子的运动杂乱无章，且向各方向运动的机会均等．D错：气体分子速率按“中间多、两头少”的规律分布．针对训练1.下列关于气体分子运动的特点，正确的说法是(

)A．气体分子运动的平均速率与温度有关B．当温度升高时，气体分子的速率分布不再是“中间多，两头少”C．气体分子的运动速率可由牛顿运动定律求得D．气体分子的平均速度随温度升高而增大答案：A解析：A对，B错：气体分子的运动与温度有关，温度升高时，平均速率变大，但仍遵循“中间多，两头少”的统计规律．C错：分子运动无规则，而且牛顿运动定律是宏观定律，不能用它来求微观分子的运动速率．D错：大量分子向各个方向运动的概率相等，所以稳定时，平均速度几乎为零，与温度无关．2.[2022·上海杨浦区二模]某种气体在两种不同温度下的气体分子速率分布曲线分别如图中实线和虚线所示，横坐标v表示分子速率，纵坐标表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，从图中可得(

)A．温度升高，曲线峰值向左移动B．实线对应的气体分子温度较高C．虚线对应的气体分子平均动能较大D．与实线相比，虚线对应的速率在300～400m/s区间内的气体分子数较少答案：B解析：A错：根据分子速率分布的特点：温度越高，速率大的分子占的比例越大，可知温度升高，曲线峰值向右移动．B对：由于温度越高，速率大的分子占的比例越大，则实线对应的气体分子温度较高．C错：温度是分子平均动能的标志，图中实线对应的温度高，则分子平均动能较大．D错：由图可知，与实线相比，虚线对应的速率在300～400m/s区间内的气体分子数较多．探究二气体压强的微观解释情境探究在玻璃管内装入一些塑料小球，这些小球代表气体分子，在小球上面放一轻质活塞，用电动机带动一振动器使小球运动．当电动机启动后，活塞受到小球的撞击，悬浮在一定的高度．改变电动机的转速，观察活塞高度的变化．保持电动机的转速不变，增加塑料小球的数目，再观察活塞高度的变化．(1)电动机在不同转速下，活塞的高度有什么不同？(2)电动机在相同的转速下，增加塑料小球的数目，活塞的高度有什么不同？(3)类比于气体压强的变化，对于一定质量的气体，它的压强与哪些因素有关呢？提示：(1)转速越大，活塞的高度越高．(2)活塞的高度会增加．(3)单位体积内的分子数和分子运动的剧烈程度．核心归纳1.气体压强的产生：单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，对器壁产生持续、均匀的压力．所以从分子动理论的观点来看，气体的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．决定气体压强大小的因素：(1)气体分子的密集程度：气体分子的数密度(即单位体积内气体分子的数目)越大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就越多，气体压强就越大．(2)气体分子的平均速率：气体的温度高，气体分子的平均速率就大，每个气体分子与器壁碰撞时(可视为弹性碰撞)给器壁的冲力就大；从另一方面讲，分子的平均速率大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就越多，累计冲力就越大，气体压强就越大．3．密闭气体压强与大气压强的不同：(1)密闭气体压强：因密闭容器中的气体密度一般很小，由于气体自身重力产生的压强极小，可忽略不计，故气体压强由气体分子碰撞器壁产生，大小由气体的分子密度和温度决定，与地球的引力无关，气体对上下左右器壁的压强大小都是相等的．(2)大气压强：大气压强是由于空气受到重力作用紧紧包围地球而对浸在它里面的物体产生的压强．如果没有地球引力作用，地球表面就没有大气，从而也不会有大气压．应用体验例2下列关于气体压强的说法，正确的是(

)A．大气压强是由于大气分子永不停息地做无规则热运动产生的B．容器内的大量气体分子对器壁的碰撞满足统计规律，机会均等，故器壁受到各部分气体的压强都相等C．一定质量的气体，只要温度升高，气体分子的平均速率就增大，在单位时间内对单位面积器壁的平均撞击力就增大D．一定质量的气体，只要体积减小，单位体积内气体的分子数就增多，气体分子对器壁的碰撞就更加频繁，压强就增大答案：B解析：密闭容器中气体的压强是由大量气体分子对容器壁的频繁碰撞引起的，大气压强是由空气的重力产生的，A错误；容器内的大量气体分子对器壁的碰撞满足统计规律，机会均等，故器壁受到各部分气体的压强都相等，B正确；温度升高，分子的平均速率增大，每次与容器壁的碰撞对容器壁的作用力增大，但是由于气体体积的变化情况不确定，所以气体在单位时间内对单位面积器壁的平均撞击力不一定增大，C错误；如果气体体积减小，则分子的数密度增大，单位体积内分子的个数增加，但是由于分子平均速率变化的情况不确定，所以压强的变化情况不确定，D错误．方法技巧判断气体压强变化的方法(1)平均速率一定时，分子的数密度增大则压强大，分子的数密度减小，则压强减小．(2)分子的数密度一定时，平均速率增大，则压强增大，平均速率减小，则压强减小．(3)若压强一定，平均速率和分子的数密度可能都不变，也可能一个增大，另一个减小．针对训练3.[2022·河北石家庄高二联考]下面的表格是某地区1～7月份气温与大气压的对照表：7月份与1月份相比较，正确的是(

)A．空气分子热运动的情况几乎不变B．空气分子热运动减弱了C．单位时间内空气分子对单位面积地面的撞击次数增多了D．单位时间内空气分子对单位面积地面的撞击次数减少了月份/月1234567平均最高气温/℃1.43.910.719.626.730.230.8平均大气压/(105

Pa)1.0211.0191.0141.0081.0030.99840.9960答案：D解析：由表中数据知，7月份与1月份相比，温度升高，压强减小，温度升高使气体分子热运动更加剧烈，而压强减小，可知气体分子的密集程度减小，所以单位时间内空气分子对单位面积地面的撞击次数减少了，因而只有选项D正确．1、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。B当堂小练2、有关气体压强，下列说法正确的是(

)A.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。数密度或平均动能增大，都只强调问题