第一章 第3节 分子运动速率分布规律（Word教参）-【优化指导】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第三册(人教版2019)

第3节　分子运动速率分布规律 课程内容要求 核心素养提炼 1．知道气体分子运动的特点． 2．知道气体分子运动的统计规律，掌握分子运动速率分布图像． 3．理解气体压强的微观意义． 1．物理观念：统计规律、速率分布、气体压强． 2．科学思维：气体分子速率分布图像，气体压强的微观解释． 3．科学探究：模拟气体压强产生的机理． [对应学生用书P7] 1．统计规律 (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：大量随机事件的整体表现出的规律． 2．气体分子运动的特点 (1)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，因而气体能充满它能达到的整个空间． (2)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． (3)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． [判断] (1)大量分子的热运动符合统计规律．(√) (2)气体分子的运动像刮风一样，所有分子运动方向都是一致的．(×) 1．图像形态 其中N为总分子数，ΔN为各速率区间的分子数． 2．图像意义 (1)在一定温度下，气体分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布． (2)温度越高，速率大的分子比例较多，这个规律对任何气体都是适用的． (3)从图像可以看出，温度越高，分子热运动越剧烈． [思考]　根据气体分子运动的速率分布图像，思考气体温度升高时是不是每个气体分子的速率都增大？ 提示　不是．气体温度升高时，速率大的分子所占的百分数增多，但并不是每个分子速度都增大． 1．分子碰撞(正碰)器壁的作用力 (1)根据动量定理，气体分子受到的冲量 F·Δt＝－2mv． F＝－ (2)根据牛顿第三定律，器壁受分子的作用力F′＝． 2．气体压强的微观解释 (1)气体的压强是大量气体分子频繁地碰撞容器而产生的． (2)影响气体压强的两个因素 ①气体分子的平均速率． ②分子的密集程度． [判断] (1)气体与液体产生压强的原因相同．(×) (2)气体的压强是由气体受到重力产生的．(×) (3)气体对容器的压强是大量分子不断撞击器壁产生的．(√) [对应学生用书P8] 探究点一　气体分子运动的特点和统计规律 如图，观察瓶中气体的相关现象，总结出气体分子运动特点． 提示　自由运动，碰撞频繁，杂乱无章，向各个方向运动的机会都相等． 1．对统计规律的理解 (1)从宏观角度看，个别事件的出现具有偶然性，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，由于物体是由数量庞大的分子组成的，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且带有偶然性的，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)气体分子间的距离很大(约为分子直径的10倍)，分子力很小(可忽略)，气体分子可以自由运动，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相等． (3)大量气体分子的速率分布呈现中间多(速率适中的分子数目多)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，即速率大的分子数目增多，速率小的分子数目减少，分子的平均速率增大，分子的热运动更加剧烈． 某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分比，所对应的温度分别为TⅠ、TⅡ、TⅢ，则TⅠ、TⅡ、TⅢ的大小关系为(　　) A．TⅠ＞TⅡ＞TⅢ　　　　　 B．TⅢ＞TⅡ＞TⅠ C．TⅡ＞TⅠ，TⅡ＞TⅢ D．TⅠ＝TⅡ＝TⅢ B　[气体温度越高，分子热运动越剧烈，分子热运动的平均速率增大，且分子速率分布呈现“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越大，题图中图线越宽、越平缓，显然从图中可看出TⅢ＞TⅡ＞TⅠ.] [题后总结]　　(1)温度升高时分子平均速率增大，并不是每个分子的速率都增大． (2)温度越高时速率大的分子所占据的百分比越大． [训练1]　如图为密闭钢瓶中的理想气体分子在两种不同温度下的速率分布情况，可知，一定温度下气体分子的速率呈现________(选填“两头多、中间少”或“两头少、中间多”)的分布规律；T1温度下气体分子的平均速率________(填“大于”“等于”或“小于”)T2温度下气体分子的平均速率． 解析　由题图可知，一定温度下气体分子的速率呈现