第一章 第三节 气体分子运动的统计规律-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册同步全程学习课件PPT（粤教版）

第三节　气体分子运动的统计规律 [课标引领] 建构核心素养 物理观念 了解统计规律,知道气体分子运动的特点、速率分布图像 科学思维 理解分子运动速率的分布图像的物理意义,会运用其分析解决相关问题 科学探究 通过让学生用气体分子动理论解释有关的宏观物理现象,培养学生的微观想象能力和逻辑思维能力 科学态度与责任 通过对宏观物理现象与微观粒子运动规律的分析,渗透“透过现象看本质”的哲学思维方法 基础探究 形成概念,掌握新知 标准状况下1 cm3气体中的分子数比地球上的人口总数还要多许多亿倍.大量分子在做无规则运动,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.那么: (1)某一时刻某一个分子的速度大小和方向有没有规律可循? 答案:(1)无规律可循,完全是随机的. (2)在任一时刻大量分子沿各个方向运动的数目有无规律? 答案:(2)任一时刻大量分子沿各个方向运动的数目相等. 一、分子沿各个方向运动的概率相等 1.统计规律 个别事件的出现具有 性,但 事件出现的概率遵从一定的统计规律. 2.气体分子沿各个方向运动的概率 在某一时刻某个分子的速度大小和方向完全是随机的,但是对由大量分子组成的气体整体来说,气体中任一时刻都有向任一方向运动的分子,且气体分子沿各个方向运动的数目 ,即在任一时刻分子沿各个方向运动的概率是 的(如图所示). 说明:这里所说的“相等”是对大量分子运动情况的统计结果. 随机 大量 相等 相等 如图所示的装置(教材第13页“观察与思考”)称为伽尔顿板,其顶面中央有一只漏斗,上部沿垂直于纸面方向钉有许多排列整齐的铁钉,下部用等长的小隔板竖直地隔成许多等宽的狭槽. 将大量小球投入漏斗,观察实验后思考: (1)分别将几个小球逐个放入漏斗,这些小球落入哪些狭槽有规律吗? 答案:(1)每个小球落入的狭槽是随机的. (2)若逐个投入大量的小球,小球落在狭槽内的分布有什么规律? 答案:(2)中间狭槽的小球较多,两边狭槽的小球较少,小球分布的情况规则是一定的. 二、分子速率按一定的统计规律分布 1.气体分子速率分布规律 气体分子做无规则运动,速率有的大、有的小. 在一定的温度下,不同速率范围内的分子数ΔN在总分子数N中所占的比值是 的. 2.氧气分子在0 ℃和100 ℃时的速率分布 确定 200<v≤300 17.0% 11.9% 300<v≤400 21.4% 17.4% 400<v≤500 20.4% 18.6% 500<v≤600 15.1% 16.7% 600<v≤700 9.2% 12.9% 700<v≤800 4.5% 7.9% 800<v≤900 2.0% 4.6% 900<v 0.9% 3.9% (1)在一定的温度下,氧气分子的速率分布是 的,呈现“ ”的分布规律. (2)当温度升高时,分子数最多的速率区间移向速率 的一方,速率小的分子数 ,速率大的分子数 ,分子的平均速率(平均动能) . 确定 中间多、两头少 大 减少 增加 增大 1.判断正误 (1)个别分子的运动有它的不确定性,但大量分子的运动情况会遵从一定的统计规律.(　 　) (2)大多数气体分子的速率处于较大值,少数分子的速率较小.(　 　) (3)气体的温度升高时,所有气体分子的速率都增大.(　 　) √ × × 2.对一定质量的气体,各速率区间的分子数ΔN占总分子数N的百分比与分子的速率v的两条关系图线如图所示,则T1和T2的大小关系是　　　　.   解析:T2图线中速率大的分子占百分比较大,故T1<T2. 答案:T1<T2 合作探究 突破要点,提升关键 探究点　气体分子运动的特点和规律 如图所示为一定质量的氧气分子在0 ℃和100 ℃两种不同情况下的速率分布曲线.请思考后回答: (1)温度升高,所有分子的运动速率均变大吗? 答案:(1)不是,是分子的平均速率变大. (2)曲线与横坐标所围成的面积代表什么意义?这个面积值是多少? 答案:(2)曲线与横坐标所围面积为所有速率区间的分子数占气体总分子数的比例,故该面积的值为1. 1.气体分子运动的特点 (1)大量气体分子做无规则热运动,因此,分子之间频繁地碰撞、每个分子的速度大小和方向频繁地改变. (2)正是“频繁碰撞”,造成气体分子不断地改变运动方向,使得每个气体分子可自由运动的行程极短,整体上呈现为杂乱无章的运动. (3)气体分子沿各个方向运动的概率相等,即向各个方向运动的气体分子数目都相等. (4)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. 2.分子运动速率分布图像