1.6 气体分子运动的统计规律（备课堂）-【上好课】2020-2021学年高二物理同步备课系列（粤教版选修3-3）

1.6 气体分子运动的统计规律 粤教版 高中物理选修3-3 第一章 1、必然事件：在一定条件下，若某事件必然出现，这个事件叫做必然事件。 2、不可能事件：在一定条件下，若某事件不可能出现，这个事件叫做不可能事件。 3、随机事件：若在一定条件下某事件可能出现，也可能不出现，这个事件叫做随机事件。 一、随机性与统计规律 4、统计规律：大量随机事件的整体会表现出 一定的规律性，这种规律就是统计规律。 统计规律 (1)掷硬币实验。 ①实验过程：把一枚硬币多次抛出落到地面，要注意每次抛出的高度、方法要相同。 ②实验现象：硬币每次落地时出现正面或反面的机会具有偶然性，但多次抛币落地时正面向上和反面向上的次数总是分别接近抛币总次数的二分之一。 (2)统计规律。 大量个别偶然事件整体表现出来的规律。 投硬币实验 每组找一个人把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 　 4枚硬币中正面朝上的硬币枚数 　 　 0 1 2 3 4 小组一的数据 　 　 　 　 　 小组二的数据 小组三的数据 小组四的数据 　 　 　 　 　 全班的数据　 　 　 　 　 　 统计对象 次数 统计项目 投硬币实验 二、气体分子运动的特点 (1)分子很小，间距很大，通常认为除碰撞外不受力的作用，做匀速直线运动，因此气体能充满它能达到的整个空间。 (2)分子密度大，碰撞频繁，分子的运动杂乱无章。 (3)由于气体是由数量极多的分子组成，这些分子并没有统一的步调。单独看来，各个分子的运动都是不规则的，带有偶然性；但总体来看，大量分子的运动遵守统计规律。 (4)分子沿各个方向运动的机会相等。 1．气体分子速率分布规律 (1)规律内容：在一定状态下，气体的大多数分子的速率都在某个数值附近，速率离这个数值越远，具有这种速率的分子就越少，即气体分子速率总体上呈现出“中间多，两头少”的分布特征，很像伽耳顿板实验中狭槽中落入小球数目的分布。 大量分子的速率分布规律 1、 图中氧气分子速率分布是否 存在统计规律？ 2、 0℃和100℃氧气分子速率分 布有什么相同的统计规律？ 3、 对比0℃和100℃氧气分子速率分布图象，有什么不同？ 存在统计规律 都呈“中间多，两头少”的分布规律 温度越高，氧气分子平均速率越大 氧气分子在0 ℃和100 ℃不同温度下的速率分布曲线如图所示。 温度是分子平均动能的标志 温度升高时：速率大的分子数增加， 速率小的分子数减少 麦克斯韦最早从理论上导出了气体分子按速率分布的规律，他的方法在物理学思想史上具有重大意义。他向人们指出，对于一个由大量微观粒子组成的系统，利用统计方法，一旦找出了其某个微观量的分布函数，便可求出这个微观量的统计平均值，而这个统计平均值正好等于该系统的相应宏观量。这样，就把分子的微观运动跟物体的宏观表现紧密地联系起来了，因此，人们称颂麦克斯韦的方法“标志着物理学新纪元的开始”。 麦克斯韦速率分布规律的意义 1．(多选)大量气体分子运动的特点是(　　) A．分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外，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．分子沿各方向的运动具有偶然性 D．某个分子在某一时刻的运动方向遵从一定的规律 AB 练习 2．在一定温度下，某种理想气体的速率分布应该是(　　) A．每个分子速率都相等 B．每个分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子数目都很少 C．每个分子速率一般都不相等，但在不同速率范围内，分子数的分布是均匀的 D．每个分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子数目很多 B 3.(多选)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 BC 4.如图所示是氧气分子在不同温度(0 ℃和100 ℃)下的速率分布，由图可得信息是(　　) A．随着温度的升高，氧气分子的平均速率变小 B．随着温度的升高，每一个氧气分子的速率都增大 C．随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例高 D．同一温度下，氧气分子呈现出“中间多，两头少”的分布规律 D (2)气体分子速率分布曲线(以氧分子的速率分布为例)。若用ΔN表示Δv速率区间的分子数，N表示总分子数，则eq \f(ΔN,NΔv)表示某一速率区间Δv内单位速率间隔内的分子数占总分子数的比率，其分布曲线如图所示。 ①图中所取的Δv＝100 m·s－1。图中每一窄条的面积Δv×