第一章 第3节 分子运动速率分布规律-【高考领航】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第三册同步核心辅导与测评教师用书（人教版）

第3节　分子运动速率分布规律 核心素养要求 核心素养呈现 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． 3.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. 　气体分子运动的特点 1．气体间的距离比较大，分子间相互作用力十分弱，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． 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分子数目几乎相等，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． 　分子运动速率分布图像 分子速率分布图： 大量气体分子的速率是按一定规律分布，呈“中间多，两头少”的分布规律，且这个分布状态与温度有关，温度升高时，平均速率会增大． 1．气体内部所有分子热运动的速率都随温度的升高而增大．(×) 2．温度相同时，每个气体分子的平均速度都相同．(×) 3．密闭容器中气体的压强是由于分子间的相互作用力．(×) 　气体压强的微观解释 1．气体压强的产生：从分子动理论的观点来看，气体对容器的压强源于气体分子的热运动，当它们飞到器壁时，就会跟器壁发生碰撞(可视为弹性碰撞)，就是这个撞击对器壁产生了作用力，从而产生了压强． 2．气体对容器的压强是大量气体分子不断撞击器壁的结果． 3．气体压强的大小与两个因素有关 (1)若某容器中气体分子的平均速率越大，单位时间内、单位面积上气体分子与器壁的碰撞对器壁的作用力就越大； (2)若容器中气体分子的数密度大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多，平均作用力也会较大． 根据你对气体分子运动特点的认识，能否设想一下气体分子的微观模型是怎样的？ 提示：气体分子间距离大(约为分子直径的10 倍)，分子力小(可忽略)，因此气体没有一定的形态和体积，会充满它能达到的整个空间，所以气体分子可以看作没有相互作用力的质点. 　 [思考探究] 1．把4枚硬币投掷10次并记录正面朝上的个数．比较个人、小组、大组、全班的数据，你能发现什么规律吗？ 2．气体分子间的作用力很小，若没有分子力作用，气体分子将处于怎样的自由状态？ 3．温度不变时，每个分子的速率都相同吗？温度升高，所有分子运动速率都增大吗？ 提示：1.随着投掷次数增多，2枚硬币正面朝上的次数比例最多，占总数的，说明大量随机事件的整体会表现出一定的规律性． ，全朝上或全朝下次数最少，各占总数的；1枚和3枚正面朝上的次数各占总数的 2．无碰撞时气体分子将做直线运动．但由于分子之间的频繁碰撞，使得气体分子的速度大小和方向频繁改变，运动变得杂乱无章． 3．分子在做无规则运动，造成其速率有大有小，温度升高时，所有分子热运动的平均速率增大，即大部分分子的速率增大了，但也有少数分子的速率减小． [思维深化] 1．对统计规律的理解 (1)个别事物的出现具有偶然因素，但大量事物出现的机会却遵从一定的统计规律． (2)从微观角度看，由于物体是由数量极多的分子组成的，这些分子并没有统一的运动步调，单独来看，各个分子的运动都是不规则的，带有偶然性，但从总体来看，大量分子的运动却有一定的规律． 2．气体分子运动的特点 (1)气体分子之间的距离很大，大约是分子直径的10倍以上，因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，气体分子不受力的作用，在空间自由移动．所以气体没有确定的形状和体积，其体积等于它充满容器的容积． (2)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，而且向各个方向运动的气体分子数目都相等．即气体分子沿各个方向运动的机会(机率)是相等的． (3)每个气体分子都在永不停息地做无规则运动，常温下大多数气体分子的速率都达到数百米每秒，在数量级上相当于子弹的速率． 3．气体温度的微观意义 (1)温度越高，分子的热运动越激烈． (2)气体分子速率呈“中间多、两头少”的规律分布，当温度升高时，某一分子在某一时刻的速率不一定增加，但大量分子的平均速率一定增加，而且“中间多”的分子速率值增加(如图所示)． 　下列关于气体分子运动的特点，说法正确的是(　　 ) A．气体分子运动的平均速率与温度有关 B．当温度升高时，气体分子的速率分布不再是“中间多，两头少” C．气体分子的运动速率可由牛顿运动定律求得 D．气体分子的平均速度随温度升高而增大 解析：A　 气体分子的运动与温度有关，温度升高时，气体分子的平均速率变大，但仍遵循“中间多，两头少”的统计规律，A正确，B错；分子运动无规则，而且牛顿运动定律是宏观定律，不能用它来求微观分子的运动速率，C错；大量分子向各个方向运动的概率相等，所以稳定时，平均速度几乎为零，与温度无关，D错． 气体分