1.3 气体分子运动的统计规律 课件-2021-2022学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第三册

粤教版 选择性必修第三册 第一章 分子动理论 第三节 气体分子运动的统计规律 分子动理论的基本内容是什么？ （1）物质是由大量分子组成的； （2）分子总在不停地做无规则运动，运动的剧烈程度与物质的温度有关； （3）分子间存在相互作用的引力和斥力。 物质是由大量无规则运动的分子组成的，这些分子单独来看，运动是不规则的，带有偶然性的，但从总体上看，大量分子的运动遵守一定的规律，这种规律叫做统计规律。 统计规律是大量随机事件整体表现出的规律，它表现了这些事件整体的必然联系。 一、分子沿各个方向运动的概率相等 【观察与思考】伽尔顿板实验： 伽尔顿板的上部规则地钉有铁钉，部用竖直隔板隔成等宽的狭槽，从顶部入口投入一个小球时，小球落入某个狭槽是偶然的。 如果投入大量的小球，就可以看到，最后落入各狭槽的小球数目是不相等的。靠近入口的狭槽内的 小球数目多，远离入口的狭槽内小球 的数目少。 重复几次实验你会发现，其分布 情况遵从一定的规律。由此你能得到 什么启发吗？ 一、分子沿各个方向运动的概率相等 【观察与思考】伽尔顿板实验： （1）单个小球落入哪到狭槽内是随机的； （2）投入大量小球，狭槽内小球分布的情况是一定的。 【讨论与交流】在日常生活中，还有哪些实例表现出这种统计规律？ 例如：（1）掷硬币； （2）统计分析成绩； （3）某城市某一区域各辆共享单车的行驶情况。 情境：空气分子在容器中的运动情况。 气体分子运动的特点是： 1．气体间的距离较大，分子间相互作用力十分微弱，除了相互碰撞或者与容器碰撞，气体分子不收李的作用，在空间自由运动，所以一定质量的气体的分子可以充满整个容器空间。 2．大量气体分子都在做无规则热运动，分子间不断发生碰撞，频繁的碰撞使得每个分子的速度大小和方向频繁地改变，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机会均等，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。 情境：下面的表格记录了某次实验氧气分子分别在0 ℃和100 ℃时速率分布的情况。 （1）气体分子做无规则运动，速率有的大，有的小。 【思考问题】请根据表格中的数据，分析实验结果，能得出什么样的结论？ （2）在一定的温度下，不同速率范围内的分子数在总分子数所占的比值是确定的。 例题：观察表1-3-1和图1-3-2，思考并回答下列问题。 （1）由图1-3-2可以发现，氧气分子的速率分布具有什么特点？ 例题：观察表1-3-1和图1-3-2，思考并回答下列问题。 （2）由表1-3-1可得如图1-3-3所示的0 ℃氧气分子的速率分布直方图，实验时速率区间取得越窄，图中整个直方图锯齿边界就越接近一条光滑曲线。该曲线有何意义？曲线与横坐标所围的面积代表什么意义？能否求得该面积的值？ 在一定温度下，大量气体分子的速率分布呈现“中间多、两头少（速率大或小的分子数目少）”的规律。 二、分子速率按一定的统计规律分布 【思考问题】（1）当温度升高时，所有气体分子的速率都会增大吗？ （2）温度升高时，气体分子的平均速率会怎样变化？ 温度升高，分子数最多的速率区间移向速率大的一方，速率小的分子数减少，速率大的分子数增加，分子的平均速率增大。 练习1：体积都是1 L的两个容器，装着质量相等的氧气，其中一个容器内的温度是0 ℃，另一个容器的温度是100 ℃。请说明：这两个容器中关于氧分子运动速率分布的特点有哪些相同？有哪些不同？ 相同点：都呈现“中间多、两头少”的分布。 不同点：①这两个温度下具有最大比例的速率区间是不同的。 ②100 ℃的氧气，速率大的分子的比例较多，其分子的平均速率比0 ℃的大。 练习2：（多选）分子运动的特点是（ ） A．分子除相互碰撞或跟容器碰撞外，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．分子沿各个方向运动的机会均等 D．分子的速率分布毫无规律 答案：ABC 练习3：（多选）对于气体分子的运动，下列说法正确的是（ ） A．一定温度下某理想气体的分子的碰撞虽然十分频繁但同一时刻，每个分子的速率都相等 B．一定温度下某理想气体的分子速 率一般不等，但速率很大和速率很小的分子数目相对较少 C．一定温度下某理想气体的分子做杂乱无章的运动可能会出现某一时刻所有分子都朝同一方向运动的情况 D．一定温度下某理想气体，当温度升高时，其中某10个分子的平均动能可能减少 答案：BD $