第3节 气体分子运动的统计规律（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第三册（粤教版）

第三节　气体分子运动的统计规律 核心素养导学 物理观念 (1)初步了解什么是统计规律。 (2)了解气体分子运动的特点。 科学思维 能从宏观和微观的视角综合分析物理问题。 科学态度与责任 感受常规方式认识微观世界的微妙，渗透通过现象看本质的哲学思维方法。 1 一、分子沿各个方向运动的概率相等 1．统计规律 (1)现象：个别事件的出现具有________，但大量的偶然事件却会表现出必然的规律。 (2)定义：大量事件出现的_____遵从一定的统计规律。 随机性 概率 2．气体分子运动的特点 自由性 气体分子间距离比较大，分子间的作用力很弱，除相互碰撞或跟器壁碰撞外，可以认为分子不受力而做___________运动，因而气体能充满它能达到的整个空间 随机性 分子之间频繁地发生碰撞，使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 规律性 某一时刻某个分子的速度大小和方向完全是随机的，但是对由大量分子组成的气体整体来说，气体中任何一个方向运动的分子数目几乎_____，在宏观上表现为均衡性 匀速直线 相等 二、分子速率按一定的统计规律分布 1．气体分子速率分布图像，如图所示。 2．分布规律：气体分子速率呈现“________________”的分布规律。 中间多、两头少 1.下表为历史上某些统计学家以相同的方法抛掷硬币，出现正面朝上次数的统计表，从表中数据你能得出什么结论？ 提示：随着抛掷次数的增加，硬币出现正、反面朝上的概率是相等的。 实验者 抛掷次数 出现正面次数 棣莫佛 2 048 1 061 布丰 4 040 2 048 皮尔逊 12 000 6 019 皮尔逊 24 000 12 012 2. 如图所示，瓶内装有一定质量的气体，如果环境温度逐渐升高，请对以下说法作出判断： (1)气体分子的速率大小基本上是均匀分布的，每个速率区间的分子数大致相等。 ( ) (2)气体内部所有分子的速率都随温度的升高而增大。 ( ) (3)温度升高时，气体分子的平均速率增大，但并不是每个分子的速率都增大。 ( ) × × √ 6 新知学习(一)|对统计规律的理解 [重点释解] 1．实验一：抛掷硬币 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.实验二：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(如图甲)。 (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(如图乙)。 [典例体验] [典例]　(多选)对于气体分子热运动服从统计规律的正确理解是 (　 ) A．大量无序运动的气体分子组成的系统在总体上所呈现的规律性，称为统计规律 B．统计规律对所含分子数极少的系统仍然适用 C．统计规律可以由数学方法推导出来 D．对某些量进行统计平均时，分子数越多，出现的涨落现象越明显 [解析]　统计规律是对大量偶然事件而言的整体规律，对于少量的个别的偶然事件是没有意义的。个别的、少量的气体分子的运动规律是不可预知的，对于大量的气体分子的运动呈现出“中间多、两头少”的统计规律，所以选项A、D正确。 [答案]　AD [针对训练] 1．在研究热现象时，我们采用统计方法，这是因为 (　 ) A．每个分子的运动速率随温度的变化是有规律的 B．个别分子的运动也具有规律性，只是它对整体效果的影响不明显罢了 C．在一定温度下，大量分子的速率分布是确定的 D．在一定温度下，大量分子的速率分布也随时间而变化 解析：只有大量气体分子运动的速率分布才是有规律的，即遵守统计规律，而个别气体分子的运动速率在不停地变化，没有一定的规律，故C项正确。 答案：C 2．伽尔顿板可以演示统计规律。如图，让大量小球从上方漏斗形入口落下，最终小球都落在槽内。重复多次实验后发现 (　 ) A．某个小球落在哪个槽是有规律的 B．大量小球在槽内的分布是无规律的 C．大量小球落入槽内后均匀分布在各槽中 D．越接近漏斗形入口处的槽内，小球聚集越多 解析：根据统计规律可知，某个小球落在哪个槽是无规律的，选项A错误；大量小球在槽内的分布是有规律的，离入口越近的地方小球分布越多，选项B错误；大量小球落入槽内后不能均匀分布在各槽中，而是越接近漏斗形入口处的槽内，小球聚集越多，选项C错误，D正确。 答案：