第1章 第3节 气体分子运动的统计规律（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册（粤教版2019）

第三节　气体分子运动的统计规律 课程内容要求 核心素养提炼 1.知道气体分子运动的特点． 2．知道气体分子运动的统计规律，掌握分子运动速率分布图像． 3．理解气体压强的微观意义． 1.物理观念：统计规律、速率分布、气体压强． 2．科学思维：气体分子速率分布图像,气体压强的微观解释． 3．科学探究：模拟气体压强产生的机理． 4．科学态度与责任：通过对宏观物理现象与微观粒子运动规律的分析，渗透“透过现象看本质”的哲学思维方法． [对应学生用书P11] 1．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． 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，而且向着各个方向运动的气体分子数目都相等 . 1．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，这种规律就叫作统计规律． 2．分子运动速率分布图像 (1)图像形态 其中N为总分子数，ΔN为各速率区间的分子数． (2)图像意义 ①在一定温度下，气体分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布． ②温度越高，速率大的分子比例较多，这个规律对任何气体都是适用的． ③从图像可以看出，温度越高，分子热运动越剧烈． [思考] 根据气体分子运动的速率分布图像，思考气体温度升高时是不是每个气体分子的速率都增大？ 提示　不是．气体温度升高时，速率大的分子所占的百分数增多，但并不是每个分子速度都增大． [对应学生用书P12] 探究点　气体分子运动的规律 (1)抛掷一枚一元硬币时，其正面有时向上，有时向下，抛掷次数较少和次数很多时，会有什么规律？ (2)根据你对气体分子运动特点的认识，你能否设想一下气体分子的微观模型是怎样的？ (3)气体分子的速率按什么规律分布，当温度升高时，所有气体分子的速率都增大吗？ (1)提示　次数较少时，正面向上或向下完全是偶然的，但次数很多时，正面向上或向下的概率是相等的． (2)提示　气体分子间距离大(约为分子直径的10倍)，分子力可忽略，因此气体没有一定的形态和体积，会充满它能达到的整个空间，所以气体分子可以看作没有相互作用力的质点． (3)提示　气体分子的速率各不相同，但遵守速率分布规律，即出现“中间多、两头少”的分布规律，温度增加，只是分子的平均速率增加，每一分子的速率不一定增加． 1．大量分子运动的统计规律 (1)个别事物的出现具有偶然因素，但大量事物的出现，却遵从一定的统计规律． (2)从微观角度看，由于物体是由大量的分子组成的，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． 2．气体分子运动的特点 (1)气体分子之间有很大空隙． (2)气体分子之间的相互作用力十分微弱，气体分子可以自由地运动，可以充满它所能达到的空间． (3)气体分子运动时频繁地发生碰撞，气体分子向各个方向运动的机会相等． 3．分子运动速率分布图像 (1)气体分子速率分布规律：在一定状态下，气体的大多数分子的速率都在某个值附近，离这个值越远具有这种速率的分子数就越少，即气体分子速率总体上呈“中间多、两头少”的分布特征． (2)速率分布规律如图所示，横坐标表示分子的速率v，纵坐标表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比． 从速率分布规律图可以看出，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． (多选)如图在烧瓶内充满红棕色的NO2气体，关于NO2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．温度升高，所有NO2气体分子的速率都会发生变化 BC　[具有任一速率的分子数目并不是相等的，而是呈“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存在着统计规律，由于分子数目巨大，在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；温度升高，NO2气体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增加，某个分子的速率可能不变，选项D是错误的．] 某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分比，所对应的温度分别为TⅠ、TⅡ、TⅢ，则TⅠ、TⅡ、TⅢ的大小关系为(　　) A．TⅠ＞TⅡ＞TⅢ　　　　　　 B．TⅢ＞TⅡ＞TⅠ C．TⅡ＞TⅠ，TⅡ＞TⅢ D．TⅠ＝TⅡ＝TⅢ B　[气体温度越高，分子热运