高中物理 选择性必修3 1.3分子运动速率分布规律

精品教学课件高中物理选择性必修第三册

RJ第一章分子动理论1.3分子运动速率分布规律目录CONTENTS1

学习目标2

新课导入3

新课讲解4

典例分析5

当堂小练1．知道气体分子运动的特点。2．能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义。学习目标

伽尔顿板的上部规则地钉有铁钉，下部用竖直隔板隔成等宽的狭槽，从顶部入口投入一个小球时，小球落入某个狭槽是偶然的。

如果投入大量的小球，就可以看到，最后落入各狭槽的小球数目是不相等的。靠近入口的狭槽内的小球数目多，远离入口的狭槽内小球的数目少。

重复几次实验你会发现，其分布情况遵从一定的规律。由此你能得到什么启发吗?新课导入①必然事件:在一定条件下，若某事件必然出现②不可能事件:若在一定条件下某件事不可能出现在一定条件下某事件可能出现，也可能不出现③随机事件:1.个别事件的出现有其偶然性上面的实验给我们的启示：2.大量随机事件的整体会表现出一定的规律---统计规律（statisticalregularity）分子的运动是无规则的，每个分子的运动都具有不确定性。但物体是由大量分子组成的，因而物体的热现象的宏观特性是由大量分子的集体行为决定的。

所以看起来无规则的分子热运动，也必定是有一定的规律的——统计规律。01气体分子运动的特点02分子运动速率分布图像03气体压强的微观解释目录典型例题新课讲解01气体分子运动的特点分子动理论通常认为，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。液体的分子一个挨着一个地排列气体的分子距离大约是分子直径的10倍左右液体变为气体后，体积要增大上千倍质点分子的大小相对分子间的空隙来说很小分子间的作用力很弱分子的个数与它们所占空间体积之比叫作分子的数密度，通常用n

表示。气体距离大约是分子直径的10倍左右但分子的数密度仍然十分巨大分子之间频繁地碰撞，每个分子的速度大小和方向频繁地改变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等。虽然气体分子的分布比液体稀疏气体的分子质点气体充满它能达到的整个空间在某一时刻，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等（2）运动的无序性：大量气体分子永不停息地做无规则运动.就某一个分子而言,在某一时刻它向哪一个方向运动,完全是随机的.因此，在任一时刻分子沿各个方向运动的机会(概率)是均等的.（1）运动的自由性：气体很容易被压缩,说明气体分子之间的距离很大,分子间作用力很弱.因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外,气体分子不受力在空间内自由移动.所以气体没有确定的形状和体积,其体积等于容器的体积.（气体分子不受力而做匀速直线运动，因而气体会充满它能达到的整个空间。）分子之间频繁地碰撞，每个分子的速度大小和方向频繁地改变，分子的运动杂乱无章。从统计规律上看气体分子沿各个方向运动的机会均等，因此对大量分子而言，在任一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等的。气体分子运动的特点（3）大量分子运动的规律性：在任一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等的。02分子运动速率分布图像分子动理论1、气体分子速率分布++++++

+

++＝100++++++

+

+

+＝100

尽管大量气体分子做无规则运动,速率有大有小,但分子的速率却是按一定的规律分布.下表是氧气分子在0°C和100°C两种不同情况下的速率分布情况。根据表格中的数据绘制图像根据温度为00C根据温度为1000C“温度越高，越”1、0°C和100°C氧气分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布。2、气体分子速率分布特征2、0°C时，速率在300〜400m/s的分子最多。100°C时，速率在400〜500

m/s的分子最多。3、100°C的氧气，速率大的分子比例较多，其分子的平均速率比0°C的大。分子的热运动剧烈分子运动速率分布图像③温度越高，分子热运动越剧烈①在任意温度下，所有气体分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布。②当温度升高时，“中间多”这一高峰向速率大的一方移动。

注意：温度升高，气体分子的平均速率变大，但是具体到某一个气体分子，其速率可能变大也可能变小，无法确定。【特别提醒】单个或少量分子的运动是“个性行为”，具有不确定性。大量分子运动是“集体行为”，具有规律性即遵守统计规律。03气体压强的微观解释分子动理论大量气体分子频繁的作用在器壁单位面积上，产生的平均作用力。持续均匀的压力各方向的压强相同1、气体压强的产生大量雨点对伞的撞击，使伞受到持续的作用力选择一个与器壁发生正碰的气体分子为研究对象

从分子动理论的观点来看，气体对容器的压强源于气体分子的热运动，当它们飞到器壁时，就会跟器壁发生碰撞（可视为弹性碰撞），就是这个撞击对器壁产生了作用力，从而产生了压强。气体分子受到的作用力为根据牛顿第三定律，器壁受到的作用力为

从分子动理论的观点来看，气体对容器的压强是大量气体分子不断撞击器壁的结果。或许有人会问，这种撞击是不连续的，为什么器壁受到的作用力却是均匀不变的呢?演示模拟气体压强产生的机理类似于一个分子撞击容器壁的过程模拟了气体分子连续不断的撞击容器壁产生了持续稳定的压强的过程一颗豆子多颗豆子器壁单位面积上受到的压力，就是气体的压强。2、模拟气体压强产生的机理

单颗钢珠给秤盘的压力很小，作用时间也很短，但是大量的钢珠对秤盘的频繁碰撞，就对秤盘产生了一个持续的均匀的压力。钢珠下落高度越高（钢珠运动速度越大），对秤盘产生了一个的压力越大。一个分子撞击容器壁的过程与之类似一颗豆子多颗豆子对于单个分子来说，这种撞击是间断的、不均匀的多数气体分子连续不断的撞击容器壁的过程与之类似对于大量分子总的作用来说，就表现为连续的和均匀的。器壁单位面积上受到的压力3、气体的压强：4、决定气体压强大小的因素⑴气体分子的密集程度⑵气体分子的平均动能【微观角度】若容器中气体分子的数密度大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多，平均作用力也会较大。若某容器中气体分子的平均速率越大，单位时间内、单位面积上气体分子与器壁的碰撞对器壁的作用力就越大。即单位体积内气体分子的数目气体分子的平均动能气体分子的密集程度温度T体积V(微观因素)(宏观因素)①与温度有关：温度越高，气体的压强越大；②与体积有关：体积越小，气体的压强越大。★注意：气体压强与大气压强不同大气压强由重力而产生，随高度增大而减小。气体压强是由大量分子撞击器壁产生的，大小不随高度而变化。【宏观角度】所以，气体压强P的大小与气体的体积V和温度T都有关。例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，所对应的温度分别为TⅠ、TⅡ、TⅢ，则(

)A．TⅠ>TⅡ>TⅢ

B．TⅢ>TⅡ>TⅠC．TⅡ>TⅠ，TⅡ>TⅢ

D．TⅠ＝TⅡ＝TⅢB典例分析例2：下面关于气体压强的说法正确的是（

）A．气体对器壁产生的压强是由于大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的B．气体对器壁产生的压强等于作用在器壁单位面积上的平均作用力C．从微观角度看，气体压强的大小跟气体分子的平均动能和分子密集程度有关D．从宏观角度看，气体压强的大小跟气体的温度和体积有关

ABCD例3：封闭在气缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时（）BDA.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.气体分子每秒撞击单位面积器壁的数目增多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，都只强调问题的一方面，也就是说，平均速率增大的同时，可能分子的数密度减小，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。B3、(多选)如图所示是氧气分子在不同温度下的速率分布规律图,横坐标表示分子速率v,纵坐标表示速率v对应的分子数百分率,图线1、2对应的温度分别为t1、t2,由图可知(

)A.温度t1低于温度t2B.图线中的峰值对应的横坐标数值为氧气分子平均速率C.温度升高,每一个氧气分子的速率都增大D.温度升高,氧气分子中速率小于400m/s的分子所占的比例减小温度越高,分子热运动越激烈,运动激烈是指速率大的分子所占的比例大