第1章 第3节 气体分子速率分布的统计规律-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修第三册同步课堂高效讲义教师用书（鲁科版2019）

第3节　气体分子速率分布的统计规律 【核心素养目标】 物理观念 知道分子运动速率分布图像的物理意义。 科学思维 能从微观和宏观的视角综合分析物理问题。 科学态度与责任 能感受常规方式认识微观世界的微妙。 一、偶然中的必然 1．气体分子运动的特点：气体分子都在永不停息地做无规则运动，每个分子的运动状态瞬息万变，每一时刻的运动情况完全是偶然的、不确定的。 2．现象 某一事件的出现纯粹是偶然的，少量的偶然事件的分布情况也是不确定的，但大量的偶然事件却会表现出一定的规律。 3．统计规律：大量偶然事件表现出来的整体规律。 二、气体分子速率分布规律 1．图像 2．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，该分布规律不变，气体分子的速率增大，分布曲线的峰值向速率大的一方移动。 1．判断正误 (1)统计规律对某个偶然事件也适用。(　×　) (2)伽尔顿板实验中，大量钢珠在狭槽内的分布呈现出“中间多，两侧少”的规律。(　√　) (3)统计规律是大量偶然事件表现出来的规律。(　√　) (4)由于每个气体分子运动的速率是不确定的，故大量气体分子的速率是杂乱的，无规律可循。(　×　) (5)气体的温度升高时，所有气体分子的速率都增大。(　×　) (6)大多数气体分子的速率处于中间值，少数分子的速率较大或较小。(　√　) 2．链接实景 为了探究大量随机事件的规律，一个班级所有同学进行投掷硬币游戏。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，你能发现什么规律吗？ 提示：　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。 学生用书第14页 知识点　气体分子速率分布规律 1．认识统计规律 (1)实验：抛掷硬币 实验者 抛掷次数m 出现正面的次数n 出现正面的频率 棣莫佛 2 048 1 061 0.518 1 布丰 4 040 2 048 0.506 9 皮尔逊 12 000 6 019 0.501 6 皮尔逊 24 000 12 012 0.500 5 (2)实验说明的问题 这些数据说明，某一事件的出现纯粹是偶然的，但大量的偶然事件却会表现出一定的规律。这种大量偶然事件表现出来的整体规律，叫作统计规律。 2．用伽尔顿板模拟分子的无规则运动 实验过程与现象： (1)从伽尔顿板的入口投入一个小球，该小球在下落过程中先后与许多小钉发生碰撞，最后落入某一个狭槽内，重复几次实验，可以发现小球每次落入的狭槽不完全相同。这表明，在每一次实验中，小球落入某个狭槽内的机会是偶然的。 (2)如果一次投入大量的小球，可以看到，落入每个狭槽内的小球数目是不相同的，在中央处的狭槽内小球分布的最多，离中央越远的狭槽内小球分布得越少，呈现一种“中间多，两头少”的分布规律(如图)。 3．气体分子速率分布规律 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。 4．温度升高时，“中间多、两头少”的分布规律不变，速率大的分子数量增多，分布曲线的峰值向速率大的一方移动(如图)。 (多选)关于气体分子的运动情况，下列说法中正确的是(　　) 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偶然的 C．某一时刻，向任意一个方向运动的分子数目相等 D．某一温度下，大多数气体分子的速率不会发生变化 BC　[具有某一速率的分子数目并不是相等的，呈“中间多、两头少”的统计分布规律，选项A错误；由于分子之间频繁地碰撞，分子随时都会改变自己运动速度的大小和方向，因此在某一时刻一个分子速度的大小和方向完全是偶然的，选项B正确；虽然每个分子的速度瞬息万变，但是大量分子的整体运动存在着统计规律。由于分子数目巨大，某一时刻向任意一个方向运动的分子数目只有很小的差别，可以认为是相等的，选项C正确；某一温度下，每个分子的速率仍然是瞬息万变的，只是分子运动的平均速率相同，选项D错误。] (多选)氧气分子在不同温度(0 ℃和100 ℃)下的速率分布曲线如图所示，由图像可得(　　) A．同一温度下，氧气分子速率呈现出“中间多、两头少”的分布规律 B．随着温度升高，每一个氧气分子的速率都增大 C．随着温度升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例增加 D．随着温度升高，氧气分子的平均动能一定增大 AD　[由图像可知，同一温度下，氧气分子速率都呈现“中间多、两头少”的分布特点，故A正确；