1.3 分子运动速率分布规律 学案 -2022-2023学年高二下学期物理人教版2019选择性必修第三册

1.3分子运动速率分布规律学案学习目标1.知道气体分子运动的特点2.了解分子运动速率分布的统计规律,知道分子运动速率分布图像的物理意义3.了解气体压强产生的微观机制【知识自主预习】预习知识点一:气体分子运动的特点[科学探究]把1枚硬币抛出落到地面上,硬币的正面朝上还是反面朝上是的.按照同样的方法投掷硬币,随着投掷次数的增加,记录硬币出现正面和反面朝上的次数,历史上不少数学家记录的部分实验数据如下表.可以发现随着投掷次数的增加,硬币正、反面朝上次数的比例大致是.

试验者抛硬币次数正面朝上次数反面朝上次数德摩根409220482044蒲丰404020481992费勒1000049795021皮尔逊240001201211988请看课本第10~11页“气体分子运动的特点”相关内容,完成下列填空:(1)随机性与统计规律①必然事件:在一定条件下出现的事件.

②不可能事件:在一定条件下出现的事件.

③随机事件:在一定条件下出现,也不出现的事件.

④统计规律:大量的整体表现出的规律.

(2)气体分子的运动特点①气体分子间距离,可以把气体分子视为,分子间的相互作用力,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分子间的碰撞.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大量分子的热运动在宏观上表现出一定的统计规律,在某一时刻,向着任何一个方向运动的分子都有,而且向运动的气体分子数目几乎.

例1(多选)下列关于气体分子运动的说法正确的是 ()A.分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外,可在空间自由移动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.某时刻某一气体分子向左运动,则下一时刻它一定向右运动预习知识点二:分子运动速率分布图像[科学探究]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,作出f(v)-v图像如图所示.从图像中可以看出,气体分子的速率有大有小,大量分子的速率总体上呈现出的分布规律.

例2(多选)氧气分子在0℃和100℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示.下列说法正确的是()A.图中两条曲线下面积相等B.图中虚线对应氧气分子平均速率较小的情形C.图中实线对应氧气分子在100℃时的情形D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目预习知识点三:气体压强的微观解释[科学探究](1)如图所示,把一颗豆粒拿到台秤上方约10cm的位置,放手后使它落在秤盘上,观察秤的指针的摆动情况.(2)再从相同高度把100粒或更多的豆粒连续地倒在秤盘上,观察指针的摆动情况.(3)使这些豆粒从更高的位置落在秤盘上,观察指针的摆动情况.实验表明,单颗豆粒给秤盘的压力,作用时间也很短,但是大量的豆粒对秤盘的频繁碰撞,就对秤盘产生了一个.大量豆粒从更高的位置下落,对秤盘持续的压力更大,表明豆粒撞击秤盘时的压力(压强)大小与豆粒的有关.

请看课本第12~13页“气体压强的微观解释”相关内容,完成下列填空:决定气体压强大小的因素(1)从微观角度来看,气体压强的大小跟和有关.

(2)从宏观角度来看,气体压强的大小跟和有关.温度越,气体的压强越大;体积越,气体的压强越大.

例3关于气体压强,可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质.如图所示,正方体密闭容器中有大量的气体分子,每个气体分子质量为m,单位体积内气体分子数量n为恒量.为简化问题,我们假定:气体分子大小可以忽略;其速率均为v,且与器壁各面碰撞的机会均等;与器壁碰撞前、后瞬间,粒子速度方向都与器壁垂直,且速率不变.利用所学力学知识,推导容器内气体压强p与m、n和v的关系.(注意:解题过程中需要用到、但题目中没有给出的物理量,要在解题时作出必要的说明)变式关于气体压强的微观解释,下列说法中正确的是()A.气体的温度降低,所有气体分子热运动的速率都会减小B.在完全失重状态下,气体对密闭容器的压强为零C.气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的总压力D.气体分子单位时间内跟单位面积器壁碰撞的次数与单位体积内气体的分子数和气体温度有关【巩固诊断】1.(气体分子运动的特点)(多选)关于气体分子运动的特点,下列说法中正确的是 ()A.由于气体分子间的距离较大,所以气体很容易被压缩B.气体之所以能充满整个空间,是因为气体分子间的作用力十分微弱,气体分子除了相互碰撞或跟器壁碰撞外,不受力而做匀速直线运动C.由于气体分子间的距离较大,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2.(气体压强的产生)密闭容器中气体的压强 ()A.是由于气体的重力而产生的B.是由于分子间的相互作用力而产生的C.是由于大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的D.在失重的情况下等于零3.(气体分子速率分布图像)[2020·河北辛集二中期中]如图所示为大量氮气分子在甲、乙两种状态下的速率分布统计规律图,则下列说法正确的是 ()A.氮气在甲状态下的温度较高B.甲状态下氮气分子做无规则运动的平均速率较大C.乙状态下氮气分子做无规则运动更剧烈D.某时刻速率为1000m/s的分子在下一时刻的速率一定还是1000m/s4.(气体压强的微观解释)(多选)[2020·山东青岛期中]一定质量的气体,在体积不