1.3 分子运动速率分布规律-【帮课堂】2022-2023学年高二物理同步精品讲义（人教版2019选择性必修第三册）

1.3 分子运动速率分布规律 基础导学 要点一、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。 要点二、分子运动速率分布图像 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)． 要点三、气体压强的微观解释 1．气体压强的产生原因：大量气体分子不断撞击器壁的结果． 2．气体的压强：器壁单位面积上受到的压力． 3．微观解释： (1)某容器中气体分子的平均速率越大，单位时间内、单位面积上气体分子与器壁的碰撞对器壁的作用力越大． (2)容器中气体分子的数密度大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多，平均作用力也会较大． 要点突破 突破一：分子运动的性质 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。 突破二：决定气体压强大小的因素 (1)微观因素 ①与气体分子的数密度有关：气体分子数密度(即单位体积内气体分子的数目)越大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就越多，气体压强就越大． ②与气体分子的平均速率有关：气体的温度越高，气体分子的平均速率就越大，每个气体分子与器壁碰撞时(可视为弹性碰撞)给器壁的冲力就越大；从另一方面讲，分子的平均速率越大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就越多，累计冲力就越大，气体压强就越大． (2)宏观因素 ①与温度有关：体积一定时，温度越高，气体的压强越大． ②与体积有关：温度一定时，体积越小，气体的压强越大． 突破三：气体压强与大气压强的区别与联系 气体压强 大气压强 区别 ①因密闭容器内的气体分子的数密度一般很小，由气体自身重力产生的压强极小，可忽略不计，故气体压强由气体分子碰撞器壁产生 ②大小由气体分子的数密度和温度决定，与地球的引力无关 ③气体对上下左右器壁的压强大小都是相等的 ①由于空气受到重力作用紧紧包围地球而对浸在它里面的物体产生的压强．如果没有地球引力作用，地球表面就没有大气，从而也不会有大气压强 ②地面大气压强的值与地球表面积的乘积，近似等于地球大气层所受的重力值 ③大气压强最终也是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强 联系 两种压强最终都是通过气体分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物体而产生的 典例精析 题型一：气体分子运动的特点 例一．以下说法正确的是（　　） A．当两个分子间的距离为r0（平衡位置）时，分子势能最小且为零 B．布朗运动反映了花粉小颗粒内部分子的无规则运动 C．一定量的气体，在体积不变时，单位时间分子平均碰撞器壁的次数随着温度降低而减小 D．液晶的光学性质不随温度、电磁作用变化而改变 变式迁移1：（多选）下列关于气体分子运动的说法，正确的是（　　） A．某一时刻具有任一速率的分子数目是相等的 B．某一时刻一个分子速度的大小和方向是随机的 C．某一时刻向任意一个方向运动的分子数目基本相等 D．某一温度下每个气体分子的速率不会发生变化 题型二：分子运动速率的分布图像 例二．氧气分子在0℃和100℃温度下单位速率间隔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，下列说法正确的是（　　） A．图中虚线对应于氧气分子平均速率较大的情形 B．图中实线对应于氧气分子在100℃时的情形 C．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目 D．与0℃时相比，100℃时氧气分子速率出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大 变式迁移2：（多选）分子都在做无规则的运动，但大量分子的速率分布却有一定的规律性，如图所示为某一气体在不同温度下的速率分布图像，下列说法正确的是（　　） A．两图线所对应的温度 B．两图线所对应的温度 C．高温状态下每个分子的速率大于低温状态下所有分子的速率 D．高温状态下大多数分子