1.3气体分子运动的统计规律 课件-2022-2023学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第三册

第三节 气体分子运动的统计规律 学习目标 1.知道分子运动速率分布的统计规律——气体分子沿各方向运动的机会均等，气体分子速率呈现“中间多、两头少”； 2.知道分子运动速率分布图像的物理意义； 3.能正确理解什么是统计规律，并理解分子热运动统计规律的意义，能正确描述气体分子热运动随温度变化而变化的情况。 我们已经知道，构成物质的大量分子都在永不停息地做无规则运动，每一个分子的运动状态不同且都在不断变化，每一时刻的运动情况完全是偶然的，是不可确定的。那么，大量分子的无规则运动是否存在规律？ 课堂导入 气体分子运动的特点 在一定条件下，若某事件必然出现，这个事件叫作必然事件；若某事件不可能出现，这个事件叫作不可能事件。若在一定条件下某事件可能出现，也可能不出现，这个事件叫作随机事件。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。 气体分子运动的特点 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，而且向各个方向运动的气体分子数目几乎相等。 观察与思考： 如图所示的装置叫作伽尔顿板。其顶面中央放置一个漏斗,伽尔顿板上部沿垂直于纸面的水平方向钉有许多排列整齐的铁钉,下部用等长的木条竖直地隔成许多等宽的狭槽。 将一颗小塑料珠子从漏斗口放入,小珠子在下落过程中与许多铁钉相碰撞,最后落入某一个狭槽内。再将几颗小珠子逐个放入漏斗,观察这些小珠子是否落入相同的狭槽内,有什么规律吗? 若将大量的小塑料珠子投入漏斗口,观察小球落在狭槽内的分布,有什么规律? 用伽尔顿板模拟分子的无规则运动 分子运动速率分布图像 分子运动速率分布图像 分子运动速率分布规律 1859 年，麦克斯韦运用统计方法，找到了气体分子速率的分布函数，从而确定了气体分子速率的分布规律。这个规律指出，在一定状态下，气体的大多数分子的速率都在某个数值附近，速率离开这个数值越远，具有这种速率的分子就越少，即气体分子速率总体上呈现出“中间多，两头少”的正态分布特征。 气体压强的微观解释 气体的压强反映着器壁单位面积上所受平均压力的大小。那么，从微观角度来看，气体压强的大小由什么因素决定呢？ 钢珠越密集——单位体积中的分子数越多 下落高度越大——分子的平均速率越大 指示的数值越大——分子对器壁的压力越大 气体压强的大小跟两个因素有关，一个是单位体积中的分子数（分子的密集程度），一个是气体分子的平均动能。 为了简化研究，可以把气体分子看成一群弹性小球。分子撞击器壁的运动就像乒乓球对坚硬墙壁的碰撞，每次撞击都会对器壁产生一定的压力。大量分子的频繁碰撞，从宏观上会对器壁形成一个持续稳定的压力。 气体压强的微观解释 气体分子受到的冲量为 气体分子受到的作用力为 器壁受到的作用力为 气体压强的微观解释 单颗豆粒给秤盘的压力很小，作用时间也很短，大量的豆粒对秤盘的频繁碰撞，就对秤盘产生了一个持续的均匀的压力。 若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就越大； 若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。 单个分子的撞击是间断的、不均匀的，大量分子总的作用表现为连续的和均匀的。器壁单位面积上受到的压力，就是气体的压强。 $