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

分子运动速率分布规律教学目标初步了解什么是“统计规律”理解气体分子运动的特点：分子沿各个方向运动的机会均等，分子速率按一定规律分布能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义，知道气体的压强、温度、体积与所对应的微观物理量间的相关联系能用气体分子动理论解释三个气体实验定律教学重点用分子动理论来解释气体实验定律气体压强的微观意义教学难点用分子动理论来解释气体实验定律气体压强的微观意义在一定条件下，若某事件必然出现，这个事件叫做必然事件

若某事件不可能出现，这个事件叫做不可能事件

若某事件可能出现，也可能不出现，这个事件叫做随机事件

随机事件的出现是不是就没有什么规律呢？随机实验演示实验:每个人都把4枚硬币握在手中，在桌面上随意投掷10次，记录每次投掷是正面朝上的硬币数，统计共10次投掷中有0、1、2、3、4枚硬币正面朝上的次数各是多少，将结果填在以下表格中统计项目次数统计对象总共投掷的次数0

1

2

3

44枚硬币中正面朝上的硬币枚数我的实验数据我所在小组的数据我所在大组的数据全班的数据10随机实验随着投掷次数的增多2枚硬币朝上的次数比例最多，约占总数的

1枚和3枚硬币朝上的次数比例略少，分别约占总数的

全部朝上和全部朝下的次数最少，各占总数的

某班学生硬币实验的统计规律01234随机实验上面的实验给我们什么启示?个别事件的出现有其偶然性大量随机事件的整体会表现出一定的规律这种规律就是统计规律

随机性与统计规律你能列举一些生活中运用统计规律的实例吗？例如：①在保险公司投保“人身意外伤害险”时，要按不同的职业交纳不同的保险费②通过人口健康普查的统计数据，可以发现某些地区存在着高发病率的疾病。③考试时，得高分的人数和低分的人数占总人数的比例相对较少，接近平均分的人数相对较多。④全班同学的身高分布，也有类似的规律。⑤某地区的超市每天新鲜牛奶销售量是一个统计平均值

⑥城市交通，在交叉路口不同方向红绿灯的时间分配是根据长时间对车流量的统计来设定的随机性与统计规律硬币随机性的实验中，如果在每枚硬币的背面都贴上与它直径相同的铅片，实验结果可能会有什么不同？大量实验后，可能硬币背面朝上的次数相对较多单个分子的运动是无规则的类比(微观

宏观)四枚硬币，每投掷一次，正面朝上的硬币数是不一定的大量气体分子的运动是否存在一定的规律投掷很多次后,正面朝上的硬币数存在某种规律性类比(微观

宏观)气体分子运动的特点气体分子的微观模型：气体分子可看做没有相互作用力的质点气体分子间距大（约为分子直径的10倍），分子力小（可忽略）所以气体没有一定的形状和体积气体分子运动的特点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—统计规律气体分子运动的特点自由性气体间的距离较大，分子间相互作用力十分微弱

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，无一定的形状和体积无序性分子之间频繁碰撞，每个分子的速度大小和方向频繁地改变。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尽管大量分子做无规则运动，速率有大有小，但分子的速率却按一定的规律分布氧气分子的速率分布氧气分子的速率分布各速率区间的分子数占总分子数的百分比速率区间（m/s）

0°C100°C100以下

1.4

0.7100~200

8.1

5.4200~300

17.0

11.9300~400

21.4

17.4400~500

20.4

18.6500~600

15.1

16.7600~700

9.2

12.9700~800

4.5

7.9800~900

2.0

4.6900以上

0.9

3.9氧气分子的速率分布氧气分子的速率分布图象特点：①分子速率分布呈“中间多，两头少”的形态②不同温度下具有最大比例的速率区间不同

③温度越高，分子的热运动越激烈

气体温度的微观意义通过定量的分析可以得出：理想气体的热力学温度T与分子的平衡动能

成正比

a为比例常数微观意义：温度是分子平均动能的标志氧气分子速率分布的反思温度高的气体分子的速率一定比温度低的气体分子的速率大吗？不一定温度高时，只是气体分子平均速率会变大，并不代表每一个气体分子的速率都变大。氧气分子速率分布的反思温度升高每个分子运动都变剧烈了吗？不是温度高时，只是气体分子平均速率会变大，并不代表每一个气体分子的速率都变大。密闭容器中的气体对器壁有压强，且对各个器壁的压强相等气体压强究竟是如何产生的呢？气体压强的微观意义大量密集的雨滴对伞面形成一个持续均匀的压力气体压强的微观意义演示实验：气体压强的微观意义气体压强的概念：气体对容器器壁的压强气体压强的产生原因（微观解释）：大量分子频繁地碰撞器壁，对器壁产生持续、均匀的压力，产生压强气体压强的微观意义：大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力气体压强的微观意义你认为气体压强的大小微观上与什么有关?并类比说明原因。影响气体压强的两个因素:微观角度分子质量分子速率分子数密度分子的平均动能温度体积宏观角度气体压强的微观意义气体压强、液体压强与大气压有什么区别？（从微观角度看）气体压强由气体分子的无规则运动持续撞击容器壁产生，与气体状态无关液体压强由液体的重力产生，完全失重状态下液体压强消失大气压宏观来看是由于大气层的重力产生，微观来看是空气分子撞击物体表面产生用分子动理论可以很好地解释气体的实验定律对气体实验定律的微观解释查理定律(等容变化)的微观解释：m一定分子总数一定V不变T升高

分子的密集程度不变分子的平均速率增大气体压强增大对气体实验定律的微观解释m一定分子总数一定分子的密集程度不变气体压强增大盖-吕萨克定律(等压变化)的微观解释：T升高P不变体积增大对气体实验定律的微观解释从微观领域解释：一定质量的理想气体，在状态发生变化时，至少有两个状态参量同时发生变化，而不可能只有一个参量发生变化，其它两个参量不变从微观领域分析,气体的压强由气体的分子密度和气体分子的平均动能决定。而温度是平均动能的标志。对一定质量的理想气体，若体积变化，分子的密度必然发生变化,必引起压强变化；若温度变化，则分子平均动能发生变化，那么气体的压强必然发生变化。若气体的压强发生变化,必然是决定气体压强的因素发生变化。即气体分子密度或气体分子的平均动能发生变化。所以说气体状杰发生变化时，不可能只一个参量发生变化,其他两个量不变。问题与练习一定质量的气体，如果保持气体的体积不变，温度升高，那么下列说法中正确的是（

）A.气体的压强增大B.单位时间内气体分子对器壁碰撞的次数增多C.每个分子的速率均增大D.气体分子的密度增大AB问题与练习一定质量的某种理想气体，当它的热力学温度升高为原来的1.5倍、体积增大为原来的3倍时，压强将变为原来的多少？按照理想气体的状态方程进行计算，并从压强和温度的微观意义来解释这个结果。压强变为原来的0.5倍。温度升高为原来的1.5倍，说明气体的平均动能增加为原来的1.5倍，分子在单位面积上撞击器壁的平均作用力增加为原来的1.5倍。而体积增大为原来的3倍，说明分子在单位面积上撞击器壁的分子数平均变为原来的1/3，所以压强变为原来的0.5倍总结气体分子运动的特点①气体分子可以自由移动，从而可以充满任何容器②