第1章 3 分子运动速率分布规律-【精彩三年】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册课程探究与巩固教师用书配套word（人教版）

3　分子运动速率分布规律 课程解读 课标要点 学科素养 链接浙江选考 了解分子运动速率分布的统计规律，知道分子运动速率分布图像的物理意义。 通过调查，了解生活中表现统计规律的实例。 能从微观角度解释气体压强 物理观念：了解分子运动速率分布的统计规律，增强运动与相互作用观念。 科学思维：能从微观角度解释气体压强。 科学态度与责任：通过调查，了解生活中表现统计规律的实例 1．初步了解什么是统计规律 2．知道分子速率按一定规律分布 3．能从微观角度解释气体的压强 (见学生用书P7) 知识点一　气体分子运动的特点与速率分布图像 1．气体分子运动的特点 (1)气体分子间的距离较大，使得分子间的相互作用力十分微弱，可认为分子间除碰撞外不存在相互作用力，分子在两次碰撞之间做匀速直线运动。 (2)气体分子间的碰撞十分频繁，使每个分子的速度大小和方向频繁地发生改变，造成气体分子的运动杂乱无章。 2．分子运动速率分布图像 大量气体分子的速率分布呈现“中间多、两头少”的规律。当温度升高时，“中间多”的这一“高峰”向速率大的一方移动。 [思辨] 1．判断题(正确的打“√”，错误的打“”) (1)温度越低，分子热运动越剧烈。(　　) (2)当温度升高时，某一分子在某一时刻的速率不一定增加。(　√　) (3)气体分子速率呈“中间多、两头少”的规律分布。(　√　) 2．思考题：当温度升高时，分子的平均速率如何变化？ 【答案】 增加。 知识点二　气体压强的微观解释 1．气体压强的产生原因：大量气体分子不断撞击器壁的结果。 2．气体的压强：器壁单位面积上受到的压力。 3．决定气体压强大小的因素 (1)微观因素 ①与气体分子的数密度有关：气体分子数密度(即单位体积内气体分子的数目)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与气体分子的平均速率有关：气体的温度越高，气体分子的平均速率就越大，每个气体分子与器壁碰撞时(可视为弹性碰撞)对器壁的冲力就越大；从另一方面讲，分子的平均速率越大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就越多，累计冲力就越大，气体压强就越大。 (2)宏观因素 ①与温度有关：一定质量的气体，体积一定时，温度越高，气体的压强越大。 ②与体积有关：一定质量的气体，温度一定时，体积越小，气体的压强越大。 4．气体压强与大气压强的区别 气体压强 大气压强 区 别 ①因密闭容器内的气体分子的数密度一般很小，由气体自身重力产生的压强极小，可忽略不计，故气体压强由气体分子碰撞器壁产生 ②大小由气体分子的数密度和温度决定，与地球的引力无关 ③气体对上、下、左、右器壁的压强大小都是相等的 ①由于空气受到重力作用，紧紧包围地球而对浸在它里面的物体产生的压强。如果没有地球引力作用，地球表面就没有大气，从而也不会有大气压强 ②地面大气压强的值与地球表面积的乘积，近似等于地球大气层所受的重力值 ③大气压强最终也是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强 [思辨] 1．判断题(正确的打“√”，错误的打“”) (1)体积一定时，温度越高，气体的压强越小。 (　　) (2)某容器中气体分子的平均速率越大，在单位时间内、单位面积上，气体分子与器壁的碰撞对器壁的作用力越大。(　√　) (3)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。(　√　) (4)气体压强与大气压强都是通过气体分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物体而产生的。(　√　) 2．思考题：若容器中气体的体积不变，温度越高，则在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就越多。这个说法正确吗？ 【答案】 正确。若容器中气体的温度越高，则气体分子的平均速率就越大，在气体的体积不变时，单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就越多。 (见学生用书P9) 类型一　气体分子运动的特点 (多选)以下说法正确的是(　ABD　) A．可以把气体分子视为质点 B．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 C．一定量的气体，在体积不变时，单位时间分子平均碰撞器壁的次数随着温度降低而增大 D．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 【解析】 气体分子的大小相对分子间的空隙来说很小，可以把气体分子视为质点，故A正确；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，故B正确；一定量的气体，温度降低，分子运动的激烈程度减小，所以在体积不变时，单位时间分子平均碰撞器壁的次数随着温度降低而减小，故C错误；虽然气体分子的分布比液体稀疏，但分子的数密度仍然十分巨大，分子之间频繁地碰撞，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，故D正确。 (多选)下列关于气体分子运动的说法，正确的是(　BC　) 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随机的 C．某一时刻，向任意一个方向运动的分子数目基本相等 D．某一温度下，每个气体分子的速率不会发生变化 【解析】 根据统计规律，气体分子的速率按“中间多、两头少”的规律分布，故A错误；分子的运动是杂乱无章的，某一时刻，一个分子速度的大小和方向是随机的，故B正确；根据统计规律，分子的运动虽然是杂乱无章的，但某一时刻向任意一个方向运动的分子数目可以认为是相等的，故C正确；某一温度下，分子的平均速率不变，不表示所有气体分子的速率都不会发生变化，故D错误。 类型二　分子运动速率分布图像 在0 ℃和100 ℃温度下，氧气分子单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化图像分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是(　B　) A．图中虚线对应于氧气分子平均速率较大的情形 B．图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形 C．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目 D．与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大 【解析】 由题图可以知道，图中实线对应于氧气分子平均速率较大的情形，当100 ℃时对应的氧气分子的平均速率较大，说明实线为氧气分子在100 ℃温度下的分布图像，故A错误，B正确；题图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子占据的比例，但无法确定分子具体数目，故C错误；与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小，故D错误。 (多选)分子都在做无规则的运动，但大量分子的速率分布却有一定的规律性，一定质量的气体在不同温度下的速率分布图像如图所示。下列说法正确的是(　AD　) A．两图线所对应的温度T1>T2 B．两图线所对应的温度T1<T2 C．高温状态下每个分子的速率大于低温状态下所有分子的速率 D．高温状态下大多数分子对应的速率大于低温状态下大多数分子对应的速率 【解析】 因为随着温度的升高，图线的峰值向速率大的方向移动，所以两图线所对应的温度T1>T2，A正确，B错误；高温状态下不是每个分子的速率都大，也有速率小的分子，所以高温状态下不是每个分子的速率都大于低温状态下所有分子的速率，C错误；高温状态下大多数分子对应的速率大于低温状态下大多数分子对应的速率，D正确。 类型三　气体压强的微观解释 下列说法正确的是(　A　) A．气体对容器壁的压强在数值上等于大量气体分子作用在容器壁单位面积上的平均作用力 B．气体对容器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在容器壁上的平均作用力 C．气体分子热运动的平均速率减小，气体的压强一定减小 D．单位体积的气体分子数增加，气体的压强一定增大 【解析】 气体压强在数值上等于气体分子对容器壁单位面积的撞击力，故A正确，B错误；气体压强的大小与气体分子的平均速率、气体分子密集程度有关，故C、D错误。 (多选)下面对气体压强的理解，正确的是(　BC　) A．在完全失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强 B．气体压强取决于单位体积内的分子数和气体的温度 C．单位面积器壁受到大量气体分子碰撞的作用力在数值上等于气体对器壁的压强 D．气体的压强是由气体分子间的斥力产生的 【解析】 气体压强产生的原因是大量气体分子都在不停地做无规则热运动，与器壁频繁碰撞，使器壁受到一个均匀、持续的冲力，致使气体对器壁产生一定的压强。在完全失重的情况下，分子的热运动不受影响，气体对器壁仍然有压强，A项错误；气体压强取决于气体分子的数密度与气体分子的平均速率，即单位体积内的分子数和气体的温度，B项正确；单位面积器壁受到的大量气体分子碰撞的作用力在数值上等于气体对器壁的压强，C项正确，D项错误。 本课点睛(教师用书独有) 分子运动速率分布规律 大量气体分子的速率分布呈现“中间多、两头少”的规律。 当温度升高时，“中间多”的这一“高峰”向速率大的一方移动。 学科网（北京）股份有限公司 $$