第1章 第3节 气体分子速率分布的统计规律-2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第三册【名师导航】同步Word教参(鲁科版)

第3节　气体分子速率分布的统计规律 学习目标：1．[物理观念]初步了解什么是“统计规律”．　2．[科学思维]理解气体分子速率分布规律． 一、偶然中的必然 1．随机性 必然事件：在一定条件下，必然出现的事件． 不可能事件：在一定条件下，不可能出现的事件． 随机事件：在一定条件下，可能出现，也可能不出现的事件． 2．统计规律：大量的随机事件表现出的整体规律． 二、气体分子速率分布规律 1．气体分子速率的分布规律 (1)图象如图所示． (1)规律：在一定温度下，不管个别分子怎样运动，气体的多数分子的速率都在某个数值附近，表现出“中间多、两头少”的分布规律．当温度升高时，“中间多、两头少”的分布规律不变，气体分子的速率增大，分布曲线的峰值向速率大的一方移动． 2．气体温度的微观意义 (1)温度越高，分子的热运动越剧烈． (2)理想气体的热力学温度T与分子的平均动能k，表明温度是分子平均动能的标志．k成正比，即T＝a 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)大多数气体分子的速率处于中间值，少数分子的速率较大或较小． (√) (2)温度越高，分子的热运动越激烈，是指温度升高时，所有分子运动的速率都增大了． (×) (3)气体内部所有分子的动能都随温度的升高而增大． (×) (4)当温度发生变化时，气体分子的速率不再是“中间多、两头少”． (×) (5)某一时刻一个分子的速度大小和方向是偶然的． (√) (6)温度相同时，各种气体分子的平均速度都相同． (×) 2．(多选)关于气体分子的运动情况，下列说法不正确的是(　　) A．某一时刻具有某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．某一温度下，大多数气体分子的速率不会发生变化 D．分子的速率分布毫无规律 ACD　[具有某一速率的分子数目并不是相等的，呈“中间多、两头少”的统计规律分布，故A、D项错误；由于分子之间频繁地碰撞，分子随时都会改变自己的运动情况，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，故B项正确；某一温度下，每个分子的速率仍然是随时变化的，只是分子运动的平均速率不变，故C项错误．] 3．下面的表格是某地区1～7月气温与气压的对照表： 月份/月 1 2 3 4 5 6 7 平均最高 气温/ ℃ 1.4 3.9 10.7 19.6 26.7 30.2 30.8 平均大气压 /(×105 Pa) 1.021 1.019 1.014 1.008 1.003 0.998 4 0.996 0 7月与1月相比较，正确的是(　　) A．空气分子无规则热运动的情况几乎不变 B．空气分子无规则运动减弱了 C．单位时间内空气分子对单位面积地面的撞击次数增多了 D．单位时间内空气分子对单位面积地面撞击次数减少了 D　[由表中数据知，7月份与1月份相比，温度升高，压强减小，温度升高使气体分子热运动更加剧烈，空气分子与地面撞击一次对地面的冲量增大，而压强减小，单位时间内空气分子对单位面积地面的冲量减小．所以单位时间内空气分子对单位面积地面的撞击次数减少了，因而只有D项正确．] 统计规律与气体分子运动特点 (1)抛掷一枚硬币时，其正面有时向上，有时向下，抛掷次数较少和次数很多时，会有什么规律？ (2)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)抛掷次数较少时，正面向上或向下完全是偶然的，但次数很多时，正面向上或向下的概率是相等的． (2)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． 1．对统计规律的理解 (1)个别事件的出现具有偶然因素，但大量事件出现的机会，却遵从一定的统计规律． (2)从微观角度看，由于气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，大量分子的运动却具有一定的规律． 2．如何正确理解气体分子运动的特点 (1)气体分子距离大(约为分子直径的10倍)，分子力非常小(可忽略)，可以自由运动，所以气体没有一定的体积和形状． (2)分子间的碰撞十分频繁，频繁的碰撞使每个分子速度的大小和方向频繁地发生改变，造成气体分子做杂乱无章的热运动，因此气体分子沿各个方向运动的机会(概率)相等． (3)大量气体分子的速率分布呈现中间多(占有分子数目多)、两头少(速率大或小的分子数目少)的规律． (4)当温度升高时，“中间多”的这一“高峰”向速率大的一方移动，即速度大的分子数目增多，速率小的分子数目减小，分子的平均速率增大，分子的热运动剧烈，定量的分析表明理想气体的热力学温度T与分子的平均动