第03讲 分子运动速率分布规律【帮课堂】2021-2022学年高二物理同步精品讲义（人教版2019选择性必修第三册）

第03讲 分子运动速率分布规律 课程标准 课标解读 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。 1.理解气体分子运动的特点及气体分子运动速率的统计分布规律. 2.能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义． SHAPE \* MERGEFORMAT 知识点01 气体分子运动的特点 （一）气体分子运动的特点 1．气体分子间距离大约是分子直径的10倍左右，通常认为除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，气体分子不受力的作用，做匀速直线运动。 2．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几乎相等。 【知识拓展】气体分子运动的特点 (1)气体分子间的距离很大，大约是分子直径的10倍，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，其体积等于容器的容积． (2)分子的运动杂乱无章，在某一时刻，气体分子沿各个方向运动的机会(机率)相等． (3)每个气体分子都在做永不停息的无规则运动，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． 【即学即练1】．以下说法正确的是（　　） A．当两个分子间的距离为r0（平衡位置）时，分子势能最小且为零 B．布朗运动反映了花粉小颗粒内部分子的无规则运动 C．一定量的气体，在体积不变时，单位时间分子平均碰撞器壁的次数随着温度降低而减小 D．液晶的光学性质不随温度、电磁作用变化而改变 【答案】C 【解析】A．当两个分子间的距离为r0 (平衡位置)时,分子力为零,分子势能最小但不为0，所以A错误；B．布朗运动反映了液体分子的无规则运动,而不是花粉小颗粒内部分子运动,故B错误；C．一定量的气体,温度降低,分子的运动的激烈程度减小，所以在体积不变时,单位时间分子平均碰撞器壁的次数随着温度降低而减小，所以C正确；D．温度、压力、电磁作用等可以改变液晶的光学性质，故D错误。故选C。 知识点02 分子运动速率分布图像 （二）分子运动速率分布图像 温度越高，分子的热运动越剧烈．大量气体分子的速率呈“中间多、两头少”的规律分布．当温度升高时，速率大的分子比例比较多，平均速率较大。 【知识拓展】分子运动速率分布图像 （1）温度越高，分子热运动越剧烈． （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它的速率不一定增加，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2所示)． 【即学即练2】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．图中虚线对应于氧气分子平均速率较大的情形 B．图中实线对应于氧气分子在100℃时的情形 C．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目 D．与0℃时相比，100℃时氧气分子速率出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大 【答案】B 【解析】AB．由题图可以知道，具有最大比例的速率区间，100℃时对应的速率大，说明实线为氧气分子在100℃的分布图像，对应的平均速率较大，故A错误，B正确；C．题图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子占据的比例，但无法确定分子具体数目，故C错误；D．与0℃时相比，100℃时氧气分子速率出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小，故D错误。故选B。 知识点03 气体压强的微观解释 1．气体压强的产生原因：大量气体分子不断撞击器壁的结果． 2．气体的压强：器壁单位面积上受到的压力． 3．微观解释： (1)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越大． (2)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． 【知识拓展】 1．气体压强的产生 单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，就会对器壁产生持续、均匀的压力．所以从分子动理论的观点来看，气体的压强等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力． 2．决定气体压强大小的因素 (1)微观因素 ①与气体分子的数密度有关：气体分子数密度(即单位体积内气体分子的数目)越大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就越多，气体压强就越大． ②与气体分子的平均速率有关：气体的温度越高，气体分子的平均速率就越大，每个气体分子与器壁碰撞时(可视为弹性碰撞)给器壁的冲力就越大；从另一方面讲，分子的平均速率越大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就越多，累计冲力就越大，气体压强就越大． (2)宏观因素 ①与温度有关：体积一定时，温度越高，气体的压强越大． ②与体积有关：温度一定时，体积越小，气体的压强越大．