1.3分子运动速率分布规律-2022-2023学年高二物理备课必备讲义（人教2019选择性必修第三册 ）

第一章 分子动理论 第3节 分子运动速率分布规律 【核心素养目标】 物理观念 理解气体分子运动的特点及气体分子运动速率的统计分布规律. 科学思维 能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义． 科学探究 通过实验探究分子运动速率分布规律 科学态度与责任 通过分子运动速率分布规律知识应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。 知识点一　随机性与统计规律 【情境导入】 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？ 【知识梳理】 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往往会表现出一定的规律性，这种规律就叫作统计规律． 【重难诠释】 对统计规律的理解 (1)个别事件的出现具有偶然因素，但大量随机事件往往会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． 【典例精析】 例1．根据统计，某篮球运动员在1000次投篮中，命中的次数为560次，则该运动员（    ） A．投篮命中的频率为0.56 B．投篮10次至少有5次命中 C．投篮命中的概率为0.56 D．投篮100次有56次命中 知识点二　气体分子运动的特点 【情境导入】 (1)气体分子间的作用力很小，若分子间没有力的作用，气体分子将处于怎样的自由状态？ (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？ 答案　 (1)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． (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． 【知识梳理】 1．气体分子间距离大约是分子直径的 ，通常认为除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，气体分子不受力的作用，做匀速直线运动． 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． 【重难诠释】 气体分子运动的特点 (1)气体分子间的距离很大，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，气体分子沿各个方向运动的机会(机率)相等． (3)每个气体分子都在做永不停息的无规则运动，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． 【典例精析】 例2． (多选)对于气体分子的运动，下列说法正确的是(　　) A．一定温度下某种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．一定温度下某种气体的分子速率一般不相等，但速率很大和速率很小的分子数目相对较少 C．一定温度下某种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．一定温度下某种气体，当温度升高时，其中某10个分子的速率可能减小 【规律方法】 气体分子的运动是杂乱无章、无规则的，研究单个的分子无实际意义，我们研究的是大量分子的统计规律. 知识点三　分子运动速率分布图像 【知识梳理】 分子运动速率分布图像 温度越高，分子的热运动越 ．大量气体分子的速率呈“ ”的规律分布．当温度升高时，速率大的分子比例比较 ，其分子的平均速率较 ． 【重难诠释】 1．温度越高，分子热运动越剧烈． 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，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(如图所示)． 【典例精析】 例3．氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率区间的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示．下列说法错误的是(　　) A．图中两条曲线下面积相等 B．图中虚线对应于氧气分子的平均速率较小的情形 C．图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形 D．与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大 知识点四　气体压强的微观解释 【情境导入】 (1)如图甲所示，密闭容器内封闭一定质量的气体，气体的压强是由气体分子间的斥力产生的吗？ (2)把一颗豆粒拿到台秤上方约10 cm的位置，放手后使它落在秤盘上，观察秤的指针的摆动