1.3分子运动速率分布规律-2022-2023学年高二物理素养提升学案（人教版2019选择性必修第三册）

选择性必修三学案 第一章 分子动理论 第3节 分子运动速率分布规律 一、新课标要求 1.了解什么是“统计规律”。 2.了解气体分子运动的特点及气体分子运动速率分布的统计规律。 3.能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义；知道气体的压强与所对应的微观物理量间的联系。 二、科学素养要求 1.物理观念：知道统计规律，气体分子运动的特点、分子运动速率分布图像，气体压强的微观解释。 2.科学思维：理解分子运动速率分布图像的物理意义和气体压强的微观解释，会运用其分析解决相关问题。 3.科学探究：理解伽尔顿板探究大量偶然事件的统计规律和模拟气体压强产生的机理实验。 4.科学态度与责任：通过伽尔顿板和模拟气体压强产生的机理实验，培养严谨的科学态度，激发学生探索科学的兴趣。 三、教材研习 要点一、气体分子运动的特点 由于气体分子间距离比较大，分子间的作用力很弱①，通常认为，气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，不受力而做匀速直线运动，气体充满它能达到的整个空间。 分子的运动杂乱无章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。 要点二、气体压强的微观解释 对于单个分子来说，这种撞击是间断的、不均匀的，但是对于大量分子总的作用来说，就表现为连续和均匀的了。器壁单位面积上受到的压力，就是气体的压强③。 【自主思考】 ①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运动状态？ ②一定温度下气体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吗？ 。 ③密闭容器中气体的压强是由于分子间的相互作用力而产生的吗？ 四、名师点睛 1.气体分子运动的特点 （1）气体分子间的距离较大，使得分子间的相互作用力十分微弱，可认为分子间除碰撞外不存在相互作用力，分子在两次碰撞之间做匀速直线运动。 （2）分子间的碰撞十分频繁，使每个分子的速度大小和方向频繁地发生改变，造成气体分子的运动杂乱无章。 （3）大量气体分子的速率分布呈现“中间多、两头少”的规律。当温度升高时，“中间多”的这一“高峰”向速率大的一方移动。 2.气体压强的微观意义 （1）产生原因：大量气体分子对器壁的碰撞。 （2）决定因素：微观上决定于分子的平均速率和分子的数密度；宏观上决定于气体的温度和体积。 五、互动探究 探究点一、气体分子运动的特点 情境探究 1. 为了探究大量随机事件的规律，一个班级所有同学进行投掷硬币游戏。每人把4枚硬币投掷若干次并记录正面朝上的枚数。根据全班的数据，分析2枚硬币正面朝上的次数、1枚和3枚硬币正面朝上的次数、全部朝上或全部朝下的次数，你能发现什么规律吗？ 答案：提示随着投掷次数的增多，2枚硬币正面朝上的次数比例最多，1枚和3枚硬币正面朝上的比例略少，全部朝上或全部朝下的次数最少。说明大量随机事件的整体会表现出一定的规律性。 2. 1859年麦克斯韦从理论上推导出了气体分子速率的分布规律，后来有许多实验验证了这一规律。该规律可以用图像表示，横坐标表示分子速率，纵坐标表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比。从图像中可以看出什么分布规律？ 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？ 探究归纳 1.气体分子运动的三个性质 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到达的整个空间 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几乎相等 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。当温度升高时，速率大的分子数增多，速率小的分子数减少，分子的平均速率增大。反之，分子的平均速率减小。 2.分子运动速率分布图像 （1）图像如图所示。 （2）规律：在一定温度下，不管个别分子怎样运动，多数气体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，气体分子的平均速率增大，分布曲线的峰值向速率大的一方移动。 探究应用 【典例】（多选）根据分子动理论，气体分子运动的剧烈程度与温度有关，下列表格中的数据是研究氧气分子速率分布规律而列出的。 按速率大小划分的区间 各速率区间的分子数占总分子数的百分比 以下 以上 依据表格内容，以下四位同学所总结的规律正确的是( ) A. 无论温度多高，速率很大和很小的分子总是少数 B. 温度变化，“中间多、两头