1.3分子运动速率分布规律 课件-2023-2024学年高二下学期物理人教版（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 伽尔顿板：一块竖直木板的上部规则地钉上铁钉，下部用竖直隔板隔成等宽的狭槽，从顶部中央的漏斗形入口处可以投入小球，板前覆盖玻璃使小球不致落到槽外。 伽尔顿板 【猜一猜】 1. 将一个小球从入口处投入，在下落过程中将与铁钉发生多次碰撞，最后会落入哪个槽中？ 2. 将许多小球从入口处投入，结果会怎样？ 从顶部入口投入一个小球时，小球落入某个狭槽是偶然的。 如果投入大量的小球，就可以看到，最后落入各狭槽的小球数目是不相等的。靠近入口的狭槽内的小球数目多，远离入口的狭槽内小球的数目少。 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。 【实验启示】 个别随机事件的出现有其偶然性；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。 一、气体分子运动的特点 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。 气体分子的微观模型： 气体分子间距大（约为分子直径的10倍），分子力小（可忽略），气体分子可看做没有相互作用力的质点。 一、气体分子运动的特点 (1) 气体分子运动的自由性：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) 单个分子运动的无序性：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。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。 (3) 大量分子运动的规律性：在任一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等的。 二、分子运动速率分布图像 【思考】下表是氧气在0 ℃和100 ℃时，同一时刻在不同速率区间内的分子数占总分子数的百分比 ，试分析分子运动速率与温度的关系。 二、分子运动速率分布图像 1、分子速率呈现“中间多、两头少”的分布。 2、温度升高时，速率大的分子数增加，速率小的分子数减少，即 温度越高，分子的热运动越剧烈。 3、温度升高时，“中间多”的这一“高峰”向速率大的方向移动，即温度升高，气体分子的平均速率变大。 【特别提醒】大量分子运动是“集体行为”，具有规律性，遵守统计规律。 单个或少量分子的运动是“个性行为”，具有不确定性。即温度升高，气体分子的平均速率变大，但是具体到某一个气体分子，其速率可能变大也可能变小，无法确定。 三、气体压强的微观解释 1. 气体压强的形成原因：大量气体分子不断撞击器壁引起的 大量气体分子碰撞器壁，产生持续的压力，单位面积上受到的压力就是压强。 一颗钢珠对秤盘的压力很小， 作用时间也很短 一颗钢珠 大量钢珠 单个分子对容器壁的撞击是间断的、不均匀的。 大量的钢珠对秤盘的频繁碰撞，就对秤盘产生了一个持续的、均匀的压力 大量分子对容器壁的作用就表现为连续的和均匀的。 类比 类比 2. 影响气体压强大小的微观解释 选择一个与器壁发生正碰的气体分子为研究对象 气体分子受到的作用力为 根据牛顿第三定律，器壁受到的作用力为 若容器中气体分子的平均速率越大，气体分子的数密度越大，单位面积容器壁上受到的平均作用力也会越大，压强就越大。 ① 气体分子的密集程度：气体分子的密集程度越大，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 气体分子的平均动能：气体的温度越高，气体分子的平均动能越大，气体分子与器壁碰撞产生的作用力越大。 （1）微观角度 3. 决定气体压强大小的因素 气体压强P 的大小与气体的 体积V 和 温度T 都有关！ 气体分子的平均动能越大， 气体温度越高，气体压强就越大。 气体分子的密集程度越大， 气体体积越小， 气体压强就越大。 （2）宏观角度 ① 气体体积V ② 气体温度T 1．有关气体压强，下列说法正确的是(　 B 　) A．气体分子的平均速率增大，则气体的压强一定增大 B．气体分子的平均速率增大，则气体的压强有可能减小 C．气体分子的数密度增大，则气体的压强一定增大 D．气体分子的平均动能增大，则气体的压强一定增大 2、一定质量的气体在温度不变的情况下，当气体的体积变化时，下列各量中发生变化的是(　 B 　) A．分子的平均速率 B．单位体积内的分子数 C．所有分子的速率 D．分子总数 3．(多选)下列说法正确的是(　 CD 　) A．气体分子间距离很大，因此，气体分子间只存在分子引力，不存在分子斥力 B．在一定温度下，每个气体分子对器壁碰撞时，对器壁的冲击力大小都相等 C．温度升高，气体的压强不一定