19-20同步粤教物理选修3-3（课件+教师用书+分层作业）：第1章 第6节　气体分子运动的统计规律 (3份打包)

第六节　气体分子运动的统计规律 学　习　目　标 重　点　难　点 1.初步了解什么是“统计规律”. 2.知道气体分子运动的特点. 3.了解物体分子在不同温度下的速率统计规律. 分子在不同温度下速率统计规律．(重、难点) 一、分子沿各个方向运动的机会相等 1．基本知识 (1)在气体中，大量分子的频繁碰撞，使某个分子何时何地向何处运动是偶然的． (2)对大量分子的整体来说，在任一时刻分子沿各个方向运动的机会是均等的． (3)大量个别偶然事件整体表现出来的规律称为统计规律． 2．思考判断 (1)现代科学能够跟踪每一个气体分子运动的轨迹． (×) (2)大量分子的运动杂乱无章，毫无规律可循． (×) (3)单个分子运动没有规律可循，运动完全具有偶然性． (√) 3．探究交流 某医院治疗一种疾病的治愈率为10%，那么，前9个病人都没有治愈，第10个人就一定能治愈吗？ 【提示】　如果把治疗一个病人作为一次试验，治愈率是10%.随着试验次数的增加，即治疗的病人数的增加，大约有10%的人能够治愈．对于一次试验来说，其结果是随机的，因此，前9个病人没有治愈是可能的，对第10个人来说，其结果仍然是随机的，既有可能治愈，也可能没有治愈，治愈率仍为10%. 二、分子速率按一定的规律分布 1．基本知识 (1)大量分子整体的速率分布遵从一定的统计规律；在一定的温度下，各种不同速率范围内的分子数在总分子数中所占的比率是确定的． (2)气体分子中，速率很大的和速率很小的分子数占总分子数的比率是很小的，气体中大多数分子的速率都接近某个数值．与这个数值相差越多，分子数越少，表现出“中间多、两头少”的分布规律． (3)温度升高时，分子数最多的速率区间移向速率大的一方，速率小的分子数减少，速率大的分子数增加，分子的平均动能增大，总体上仍表现出“中间多、两头少”的分布规律． 2．思考判断 (1)对于某种理想气体而言，不论温度多高，速率很大和很小的分子总是少数． (√) (2)对于某种理想气体而言，温度变化，表现出“中间多、两头少”的分布规律要改变． (×) 3．探究交流 气体的温度升高时，所有气体分子的速率都增大吗？ 【提示】　温度升高时，气体分子的平均速率增大，但有可能个别分子的速率变小．事实上，对于某个气体分子来说，其速率大小是时刻在变化的，并且也是无法确定． 统计规律与气体分子运动特点 【问题导思】 1．气体分子运动具有什么特点？ 2．气体分子的速率按什么规律分布？ 3．当温度升高时，所有气体分子的速率都增大吗？ 1．统计规律 (1)掷硬币实验 ①实验条件：4枚硬币每次下落高度均相同(不宜太低)，硬币的大小、材料要相同，抛出方法要相同． ②实验现象：2枚硬币正面朝上的次数比例最多，1枚或3枚硬币正面朝上的次数比例略小，正面全部朝上和朝下的次数最少． (2)统计规律 大量偶然事件表现出来的整体规律为统计规律． 2．气体分子运动的特点 (1)气体分子之间有很大空隙． (2)气体分子之间的相互作用力十分微弱，气体分子可以自由地运动，可以充满它所能达到的空间． (3)气体分子运动时频繁地发生碰撞，气体分子向各个方向运动的机会相等． (4)速率分布表现为“中间多、两头少”． 3．气体分子统计规律 (1)麦克斯韦气体分子速率分布规律 在一定状态下，气体的大多数分子的速率都在某个值附近，离这个值越远具有这种速率的分子数就越少，即气体分子速率总体上呈“中间多、两头少”的分布特征． (2)麦克斯韦速率分布规律如图所示 从麦克斯韦速率分布规律图可以看出，当温度升高时，“中间多、两头少”的分布规律不变，气体分子的平均速率增大，分布曲线的峰值向速率大的一方移动． 1．通常情况下，气体分子间的距离比较大，相互之间的作用力很小，因此可以忽略气体分子间的相互作用，认为气体分子除了相互碰撞或跟器壁碰撞外，不受力的作用． 2．对于大量分子无规则运动的速率，无法采用牛顿力学方法精确地确定，但可以用统计方法找出其分布规律． 　(双选)关于气体分子的运动情况，下列说法中正确的是(　　) A．某一时刻具有任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．某一时刻向任意一个方向运动的分子数目相等 D．某一温度下大多数气体分子的速率不会发生变化 【审题指导】　解答本题应把握以下两点： (1)气体分子速率总体上呈现出“中间多、两头少”的分布特征． (2)气体分子运动是杂乱无章的，向各个方向运动的机会均等． 【解析】　具有任一速率的分子数目并不是相等的，而是呈“中间多，两头少”的统计分布规律，选项A错误．由于分子之间频繁地碰撞，分子随时都会改变自己运动速度的大小和方向，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，选项B正确．虽然每个分子的速度瞬息万变，但是大量分