1.3 分子运动速率分布规律-学案

1.3分子运动速率分布规律【学习目标】一、知识与技能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。二、过程与方法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。三、情感、态度与价值观通过对宏观物理现象与微观粒子运动规律的分析，渗透“透过现象看本质”的哲学思维方法。【学习重点】气体分子运动的特点和气体压强的微观意义。【学习难点】气体压强的微观意义。【学习过程】一、知识储备由于物体是由数量极多的分子组成的，这些分子单独来看，运动是不规则的，带有偶然性的，但从总体上看，大量分子的运动遵守一定的规律，这种规律叫做____________。列举实例：二、自主学习（一）气体分子运动的特点1．气体间的距离___________，分子间相互作用力十分_________，可认为气体分子除相互碰撞及与器壁碰撞外不受力作用而做匀速直线运动，所以一定质量的气体的分子可以充满整个容器空间。2．气体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，从总体上看气体分子沿各个方向运动的机会_________，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。（二）分子运动速率分布图像分子速率分布图：1．大量气体分子的速率是按一定规律分布，呈“________________________”的分布规律，且这个分布状态与_________有关，温度升高时，平均速率会_________。2．理想气体的热力学温度T与分子的平均动能Ek成正比，即T=aEk，式中a是比例常数。此式说明，例题1：对于气体分子的运动，下列说法正确的是（BD）A．一定温度下某理想气体的分子的碰撞虽然十分频繁但同一时刻，每个分子的速率都相等B．一定温度下某理想气体的分子速率一般不等，但速率很大和速率很小的分子数目相对较少C．一定温度下某理想气体的分子做杂乱无章的运动可能会出现某一时刻所有分子都朝同一方向运动的情况D．一定温度下某理想气体，当温度升高时，其中某10个分子的平均动能可能减少（三）气体压强的微观解释从微观的角度看，气体的压强是____________________________________而产生的。气体压强的大小与两个因素有关：一是______________________________，二是________________________________。前者决定温度，后者决定体积。所以：气体压强与_________和_________有关。例题2：对于一定质量的理想气体，下列四个叙述中正确的是（B）A．当分子热运动变剧烈时，压强必变大B．当分子热运动变剧烈时，压强可以不变C．当分子间的平均距离变大时，压强必变小D．当分子间的平均距离变大时，压强必变大【练习巩固】1．有关气体的压强，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．气体分子的密集程度增大，则气体的压强一定增大C．气体分子的平均动能增大，则气体的压强一定增大D．气体分子的平均动能增大，气体的压强有可能减小2．下列哪些量是由大量分子热运动的整体表现所决定的（）A．压强B．温度C．分子密度D．分子的平均速率3．分子运动的特点是（）A．分子除相互碰撞或跟容器碰撞外，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均等D．分子的速率分布毫无规律4．下面关于温度的叙述正确的是（）A．温度是表示物体冷热程度的物理量B．两个系统处于热平衡时，它们具有一个共同的性质——温度相同C．温度是分子热运动平均动能的标志D．温度的高低决定了分子热运动的剧烈程度5．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参考答案：1．D2．ABD3．ABC4．ABCD5．ABCD第一章3A组·基础达标1．学习统计学的小丽和几个同学在某超市对8:00～10:00进出超市的顾客人数进行记录，通过对若干天记录数据统计，发现8:30～9:00的人数最多．总人数中女的比男的多20个百分点，对此下列说法正确的是()A．8:45～8:46这1min内的人数一定高于其他1min的人数B．8:45时进来的一定是个女的C．8:45时进来女的可能性大D．某一天在8：30～9：00的0.5h内的人数一定多于其他0.5h的人数【答案】C【解析】统计规律是大量事件表现出来的规律．对于个别事件只是一种偶然，故C正确．2．关于气体分子运动的特点，下列说法不正确的是()A．由于气体分子间距离较大，所以气体很容易被压缩B．气体之所以能充满整个空间，是因为气体分子间相互作用的引力和斥力十分微弱，气体分子可以在空间内自由移动C．由于气体分子之间的距离较大，所以气体分子间根本不存在相互作用D．气体分子间除相互碰撞外，几乎无相互作用【答案】C【解析】气体分子间距离大，相互作用的引力和斥力很微弱，很容易被压缩，气体分子能自由运动，故A、B正确；尽管气体分子间的距离很大，但并不是气体分子间没有相互作用力，故C错误，D正确．3．(多选)氧气分子在不同温度下的速率分布规律如图所示，横坐标表示速率，纵坐标表示某一速率内的分子数占总分子数的百分比，由图可知()A．两种温度下相比较，在①状态下，氧气分子中速率大的分子占总分子的比例相对较大B．两种状态氧气分子的平均速率不相等C．随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例增大D．①状态的温度比②状态的温度低【答案】BD【解析】由图可知，②中速率大的分子占据的比例较大，A错误；由气体分子运动速率分布规律可知②对应的温度较高，②状态氧气分子的平均速率较大，B、D正确；由图可知，随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例减小，C错误．4．(多选)教室内的气温会受到室外气温的影响，如果教室内上午10时的温度为15℃，下午2时的温度为25℃，假设大气压强无变化，则下午2时与上午10时相比较，房间内的()A．空气分子密集程度减小B．空气分子的平均速率增大C．空气分子的速率都增大D．空气质量减小【答案】ABD【解析】温度升高，气体分子的平均速率增大，平均每个分子对器壁的冲击力将变大，但气压并未改变，可见单位体积内的分子数一定减少，故A、D、B正确；温度升高，并不是所有空气分子的速率都增大，C错误．5．(多选)小刚同学为了表演“轻功”，用打气筒给4个相同的气球充以相等质量的空气，然后将它们放置在水平木板上，再在气球的上方平放一块轻质塑料板，如图所示．小刚同学在慢慢站上轻质塑料板中间位置的过程中，气球一直没有破裂．球内气体温度可视为不变．下列说法正确的是()A．气球内气体的压强是由于气体重力而产生的B．气球内气体的压强是由于气体分子频繁碰撞器壁产生的C．球内气体分子间的分子力约为零D．气球内气体分子运动速率的分布规律不变【答案】BCD【解析】气体的压强是由于气体分子频繁地碰撞器壁产生的，与分子的重力无关，故A错误，B正确；在常温常压下，气体分子之间的距离约为10－9m，分子之间的分子力认为是零，故C正确；温度不变，因此气体分子运动速率的分布规律不变，故D正确．6．(多选)对一定量的气体，若用N表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数，则()A．当体积减小时，N必定增加B．当体积减小时，N可能减小C．当温度升高时，N不一定增加D．当压强不变而体积和温度变化时，N必定变化【答案】BCD【解析】单位时间内与器壁单位面积相碰的分子数N既与分子密度有关，还与分子的平均速率有关．当气体体积减小时，分子密度增加，但若温度降低，分子平均速率变小，N也不一定增加，A错误，B正确；当温度升高时，分子的平均速率增大，但若体积增大，分子密度减小，N也不一定增加，C正确；当气体压强不变，则器壁单位面积受到的压力不变，由于温度变化，平均每个分子对器壁的冲力变化，N只有变化才能保持压强不变，故D正确．7．(多选)对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，对大量分子而言朝各个方向运动的机会相等D．分子的运动方向随时改变【答案】CD【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．8．下列对气体分子运动的特点及解释错误的是()A．气体很容易被压缩，说明气体分子的间距较大，气体分子间的作用十分微弱B．大量气体分子永不停息地做无规则运动，分子间不断地发生碰撞，而且碰撞频繁C．由于大量分子做无规则的热运动，在某一时刻向任一方向运动的分子都有，故分子沿各个方向运动的机会是不均等的D．大量分子做无规则热运动，速率有大也有小，但分子的速率却按照一定的规律分布【答案】C【解析】气体分子间距一般都大于10r0，分子间的作用力十分微弱，A正确；大量气体分子在做永不停息地无规则的热运动，且分子间碰撞频繁，B正确；分子沿各个方向无规则热运动的机会是均等的，C错误；分子热运动的速率按“中间多，两头少”的规律分布，D正确．B组·能力提升9．(多选)图甲为测量分子速率分布的装置示意图，圆筒绕其中心匀速转动，侧面开有狭缝N，内侧贴有记录薄膜，M为正对狭缝的位置．从原子炉R中射出的银原子蒸气穿过屏上S缝后进入狭缝N，在圆筒转动半个周期的时间内相继到达并沉积在薄膜上．展开的薄膜如图乙所示，NP，PQ间距相等，则()A．到达M附近的银原子速率较大B．到达Q附近的银原子速率较大C．到达Q附近的银原子速率为“中等”速率D．位于PQ区间的分子百分率大于位于NP区间的分子百分率【答案】ACD【解析】根据分子速率分布规律的“中间多，两头少”特征可知：M附近的银原子速率较大，故A、C正确，B错误；PQ区间的分子百分率最大，故D正确．10．如图为密闭钢瓶中的理想气体分子在两种不同温度下的速率分布情况，由图可知，一定温度下气体分子的速率呈现________(选填“两头多、中间少”或“两头少、中间多”)的分布规律；T1温度下气体分子的平均速率__________(选填“大于”“等于”或“小于”)T2温度下气体分子的平均速率．【答案】两头少、中间多小于【解析】由题图可知，一定温度下气体分子的速率呈现两头少、中间多的分布规律．温度是分子热运动剧烈程度的标志，温度升高时，速率小的分子所占的百分比减小，速率大的分子所占百分比变大，分子的平均速率增大，则T1温度下气体分子的平均速率小于T2温度下气体分子的平均速率．11．观察下表和图甲、乙，思考并回答下列问题.速率区间v/(m·s－1)不同温度下各速率区间的分子数占总分子数的百分比0℃100℃v≤1001.4%0.7%100<v≤2008.1%5.4%200<v≤30017.0%11.9%300<v≤40021.4%17.4%400<v≤50020.4%18.6%500<v≤60015.1%16.7%600<v≤7009.2%12.9%700<v≤8004.5%7.9%800<v≤9002.0%4.6%900<v0.9%3.9%(1)由图可以发现，氧气分子的速率分布具有什么特点？(2)由表可得如图所示的0℃氧气分子的速率分布直方图，实验时速率区间取得越窄，图中整个直方图锯齿形边界就越接近一条光滑曲线如图乙．该曲线有何意义？曲线与横坐标所围的面积代表什么意义？能否求得