1.3 分子运动速率分布规律-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书(人教版）

第3节 分子运动速率分布规律 课标要求 核心素养 1.了解分子运动速率分布的统计规律。 2．知道分子运动速率分布图像的物理意义。 3．能用分子动理论和统计观点解释气体压强 1.物理观念：了解什么是统计规律，理解气体分子运动的特点及气体分子运动速率分布的统计规律，能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义。 2．科学思维：体会用气体分子的速率分布图像描述气体分子速率分布特点。 3．科学探究：实验模拟气体压强产生的机理。 4．科学态度与责任：利用所学知识迁移解决生产生活中的问题 　高效导学第一步　预习新知，落实必备知识 一、气体分子运动的特点 1．统计规律 (1)必然事件：在一定条件下必然出现的事件。 (2)不可能事件：在一定条件下不可能出现的事件。 (3)随机事件：在一定条件下可能出现，也可能不出现的事件。 (4)统计规律：大量随机事件整体表现出来的规律。 2．气体分子运动的特点 (1)由于气体分子间的距离比较大，分子间作用力很弱，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，因而气体会充满它能达到的整个空间。 (2)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。 二、分子运动速率分布图像 大量气体分子速率分布呈“中间多、两头少”的规律。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。 三、气体压强的微观解释 1．大小：等于气体作用在器壁单位面积上的压力。 2．产生原因：大量气体分子对器壁的不断碰撞引起的。 3．决定因素：微观上由分子的平均速率和分子的数密度决定。 (1)若某容器中气体分子的平均速率越大，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。 (2)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。 【概念辨析·试身手】 (1)气体之所以能充满整个空间，是因为气体分子间相互作用的引力和斥力十分微弱，气体分子可以在空间自由运动。(√) (2)某一时刻一个分子的速度大小和方向是偶然的。(√) (3)气体内部所有分子的速率都随温度的升高而增大。(×) (4)温度相同时，各种气体分子的平均速度都相同。(×) (5)密闭容器中气体的压强是由于分子间的相互作用力而产生的。(×) (6)气体分子的平均速率越大，分子数密度越大，气体压强越大。(√) 　高效导学第二步　课堂探究，培优关键能力 要点一 | 气体分子运动的特点 【要点培优】 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不规则的，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。 3．气体分子运动的特点 (1)标准状态下1 cm3气体中的分子数比地球上的人口总数还要多上许多亿倍。大量气体分子做无规则热运动，因此，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。 (2)正是“频繁碰撞”，造成气体分子不断地改变运动方向，使得每个气体分子可自由运动的行程极短(理论研究指出通常情况下气体分子自由运动行程的数量级仅为10－8 m)，整体上呈现为杂乱无章的运动。 (3)分子运动的杂乱无章，使得分子在各个方向运动的机会均等。 【素养培优】 如图所示，抛掷一枚硬币时，其正面有时向上，有时向下。 探究：(1)抛掷次数较少和次数很多时，会有什么规律？ (2)气体分子间的作用力很小，若没有分子力作用，气体分子将处于怎样的自由状态？ 答案：(1)抛掷次数较少时，正面向上或向下完全是偶然的，但抛掷次数很多时，正面向上或向下的概率是相等的，即遵守统计规律。 (2)无碰撞时气体分子将做直线运动。但由于分子之间的频繁碰撞，使得气体分子的速度大小和方向频繁改变，运动变得杂乱无章。 【应用培优】 [例1] (多选)对于气体分子的运动，下列说法正确的是(　　) A．一定温度下某理想气体的分子的碰撞虽然十分频繁，但同一时刻每个分子的速率都相等 B．一定温度下某理想气体的分子速率一般不等，但速率很大和速率很小的分子数目相对较少 C.一定温度下某理想气体的分子做杂乱无章的运动，可能会出现某一时刻所有分子都朝同一方向运动的情况 D．一定温度下某理想气体，当温度升高时，其中某10个分子的平均速率可能减小 解析：选BD。一定温度下某理想气体分子碰撞十分频繁