第1章 第3节 气体分子速率分布的统计规律-（教师WORD）2021-2022学年高中物理【精讲精练】鲁科版选择性必修 第三册 新课标辅导

第3节　气体分子速率分布的统计规律 [学业要求与核心素养] 1．初步了解什么是统计规律。 2．理解气体分子运动的特点。 一、偶然中的必然 问题1：小明摸到红球的概率是多少？ 问题2：小麦摸到红球的概率是多少？ 问题3：小米摸到红球的概率是多少？ 图1-3-1 1．必然事件：在一定条件下必然出现的事件。 2．不可能事件：在一定条件下不可能出现的事件。 3．随机事件：在一定条件下可能出现，也可能不出现的事件。 4．统计规律：由大量偶然事件的整体所表现出来的规律。 (1)微观方面：单个分子的运动是无规则(选填“有规则”或“无规则”)的，具有偶然性。 (2)宏观方面：大量分子的运动表现出规律性，受统计规律的支配。 二、气体分子速率分布规律 1．气体分子运动的三个特性。 特性 内容 自由性 气体分子间距离比较大，分子间的作用力很弱，除相互碰撞或者跟器壁碰撞外，可以认为分子不受力而做匀速直线运动，因而气体会充满它能达到的整个空间 无序性 分子之间频繁地发生碰撞，使每个分子的速度大小和方向频繁地改变，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，而且向着各个方向运动的气体分子数目都相等 规律性 气体分子的速率分布呈现出“中间多、两头少”的分布规律。当气体温度升高时，分子的平均速率增大 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成正比，即T＝ak，表明温度是分子平均动能的标志。 1．判断下列说法的正误。 (1)气体内部所有分子的动能都随温度的升高而增大。(×) (2)温度相同时，各种气体分子的平均速度都相同。(×) (3)一定温度下，每种速率的分子都有一定数量，速率很大和速率很小的分子数量非常少。(√) 2．密闭在钢瓶中的理想气体，温度升高时压强增大。从分子动理论的角度分析，这是由于分子热运动的平均动能增大了。该气体在温度T1、T2时的分子速率分布图像如图1-3-2所示，则T1小于(选填“大于”或“小于”)T2。 图1-3-2 知识点　对气体分子运动特点的理解 问题探究 (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)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？ 答案　(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)无碰撞时气体分子将做匀速直线运动，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。 [归纳升华] 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，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，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)相等。 (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，对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1-3-3所示)。 图1-3-3 (3)理想气体的热力学温度T与分子的平均动能k成正比，即T＝ak(式中a是比例常数)，这表明，温度是分子平均动能的标志。 [例1]　下图1-3-4描绘的是一定质量的氧气分子分别在0 ℃和100 ℃两种情况下速率分布的情况，其中符合统计规律的是(　　) 图1-3-4 [自主解答]　气体温度越高，分子热运动越剧烈，分子热运动的平均速率越大，且大量气体分子的速率分布呈现“两头少、中间多”的特点。温度高时速率大的分子所占据的比例大，所以A正确。 [答案]　A [例2]　(多选)容积不变的容器内封闭着一定质量的理想气体，当温度升高时(　　) A．每个