(讲义)第1章 3 分子运动速率分布规律-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册(人教版2019)

3．分子运动速率分布规律 1．初步了解什么是统计规律。 2．了解气体分子运动的特点：分子沿各个方向运动的机会均等，分子速率按一定规律分布。 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。 　气体分子运动的特点 1．随机事件与统计规律 (1)必然事件：在一定条件下，若某事件必然出现，这个事件叫作必然事件。 (2)不可能事件：若某事件不可能出现，这个事件叫作不可能事件。 (3)随机事件：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。 (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，这种规律叫作统计规律。 2．气体分子运动的特点 (1)运动的自由性：由于气体分子间距离比较大，分子间的作用力很弱，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。 (2)运动的无序性：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。 提醒：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。 为了探究大量随机事件的规律，一个班级的所有同学都进行投掷硬币游戏。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。 【问题】 (1)通过分析数据你能发现什么规律吗？ (2)投掷硬币次数的多少对实验结果有什么影响？ (3)用很多硬币同时做实验，抛掷硬币量的多少对实验结果有什么影响？ 提示：(1)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)次数越多，硬币出现正、反面的次数比例越接近1∶1。 (3)抛掷硬币的量越多，硬币出现正、反面的次数比例越接近1∶1。 1．对统计规律的理解 (1)个别事件的出现具有偶然性，但大量随机事件出现的机会，却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无规则的，具有偶然性，但从总体来看，大量分子的运动却有一定的规律。 2．气体的微观结构特点 (1)气体分子间的距离较大，大于10r0(10-9 m)，气体分子可看成质点。 (2)气体分子间的分子力很微弱，通常认为气体分子除了相互碰撞或与器壁碰撞外，不受其他力的作用。因而气体能够充满所在容器的空间。 【典例1】　(多选)下列关于气体分子运动的说法正确的是(　　) A．分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外，可在空间自由移动 B．分子间的频繁碰撞致使分子做杂乱无章的运动 C．分子向各个方向运动的机会相等 D．分子运动杂乱无章、毫无规律 ABC　[气体分子间的频繁碰撞致使分子做杂乱无章的运动，除碰撞外，分子可在空间自由移动，A、B正确；事实表明，个别分子的运动有它的不确定性，但大量分子的运动遵从一定的统计规律，如分子向各个方向运动的机会均等，C正确，D错误。] 　分子运动速率分布图像 1．规律：在一定温度下，不管个别分子怎样运动，气体的多数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。 2．温度越高，分子的热运动越剧烈。 提醒：温度升高不是每个分子的速率都变大，而是速率大的分子占的百分比变大。 学生成绩统计：某班50人，在某学期的期中考试中平均成绩为81.5分，各分数段人数的统计结果如图甲所示。到期末考试时，该班的平均成绩上升到84分，各分数段的统计结果如图乙所示。 【问题】 (1)随着全班的成绩上升，对任意一个学生来说成绩是否一定上升？ (2)全班同学的成绩分布呈现什么规律？ 提示：(1)不一定，对个别学生来说成绩偶然性很大，可能上升，也可能下降。 (2)对全班同学来说，大多数同学的成绩集中分布在80分左右。分数较高或较低的人数比较少，呈现“中间多、两头少”的分布规律。 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)。 提醒：因为分子与分子、分子与器壁频繁地发生碰撞，所以气体分子的运动情况瞬息万变，速率剧增或剧减都很频繁，所以热学中并不研究某一个分子或某些分子。 【典例2】　(多选)(2022·湖北高二阶段练习)如图所示是氧气分子在0 ℃和100 ℃两种不同温度下的速率分布情况图像，下列说法正确