1.3 分子运动速率分布规律 课件 -2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

新教材高中物理·选择性必修三 1.3 分子运动速率分布规律 伽尔顿板实验 伽尔顿板：中间规则地钉有铁钉，下部用竖直隔板隔成等宽的狭槽，从顶部入口投入一个小球时，小球落入某个狭槽是偶然的。如果投入大量的小球，就可以看到，最后落入各狭槽的小球数目是不相等的。靠近入口的狭槽内的小球数目多，远离入口的狭槽内小球的数目少。重复几次实验你会发现，其分布情况遵从一定的规律。 伽尔顿板实验 随机性与统计规律 中间多 两头少 1.个别事件的出现有其随机性 ①必然事件:在一定条件下，某事件必然出现 ②不可能事件:某件事不可能出现 ③随机事件:在一定条件下某事件可能出现，也可能不出现 2.统计规律 大量随机事件的整体会表现出一定的规律性，称为统计规律。 气体分子运动的特点 1.自由性 (1)气体分子间距离比较大(大于10r0),分子间的作用力很弱; (2)除相互碰撞或跟器壁碰撞(弹性碰撞)外，可认为分子不受力而做匀速直线运动，因而气体能充满整个容器空间; (3)气体分子可以自由运动,所以气体没有一定的体积和形状。 2.无序性: (1)分子之间频繁地发生碰撞，使每个分子速度大小和方向频繁地改变; (2)分子运动杂乱无章，气体分子沿各个方向运动的机会(概率)相等,可以认为在某一时刻，向各个方向运动的气体分子数目几乎相等。 气体分子运动的特点 3.规律性：尽管大量分子做无规则运动，速率有大有小，但分子的速率却按一定的统计规律分布。 按速率大小划分的区间/(m·s－1) 各速率区间的分子数 占总分子数的百分比/% 0 ℃ 100 ℃ 100以下 1.4 0.7 100～200 8.1 5.4 200～300 17.0 11.9 300～400 21.4 17.4 400～500 20.4 18.6 500～600 15.1 16.7 600～700 9.2 12.9 700～800 4.5 7.9 800～900 2.0 4.6 900以上 0.9 3.9 气体分子运动的特点 英国物理学家麦克斯韦在1859年利用概率论方法证明了在平衡态下，理想气体分子的速率分布具有一定的统计规律，并给出了它的分布函数表达式，这个规律称为麦克斯韦速率分布律。 麦克斯韦 麦克斯韦速率分布函数： (1)0℃和100℃氧气分子速率分布都呈“中间多，两头少”的规律。 氧气分子的速率分布图像 (3)100℃的氧气，速率大的分子比例较多，其分子的平均速率比0℃的大，即温度越高，分子的平均速率越大。 气体分子运动的特点 (2)0℃时，速率在300~400m/s的分子最多；100℃时，速率在400~500m/s的分子最多。 思考：两条图像与横轴所围成的面积是否相等？ 结论：两条图像与横轴所围成的面积代表出现在各个速率区间的分子数占总分子数的百分比之和(或出现在各个速率区间的分子的概率之和)，两条图象所围面积均为1。 B C 气体压强的微观解释 密闭容器中的气体对器壁有压强，且对各个器壁的压强相等。气体压强究竟是如何产生的呢？ 气体压强的微观解释 1.气体压强的形成原因：大量气体分子频繁撞击器壁的结果。 mv -mv FΔt= -mv-mv= -2mv 气体分子与器壁之间可视为发生弹性碰撞，器壁受到单个分子的平均作用力大小： 器壁单位面积上受到的压力，就是气体的压强 。 2.气体压强的影响因素： 气体压强的微观解释 ①气体分子的质量； ②气体分子的密集程度(数密度)； 微观上看： ③气体分子的平均速率。 宏观上看： ①气体的体积； ②气体的温度。 总结：气体、液体压强与大气压的区别 3.大气压宏观来看是由于大气层的重力产生。 2.液体压强由液体在重力作用下压迫支撑面产生； 1.气体压强由气体分子的无规则运动持续撞击容器壁产生； B BD C ٤���ٰ���ʾʵ�� Lavf58.29.100 (c)2004 RealMedia This RealMedia File Compressed by Batch Real Producer 关于气体分子的运动情况，下列说法中正确的是(　　) A．某一时刻具有某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．某一温度下，大多数气体分子的速率不会发生变化 D．分子的速率分布毫无规律 在不同温度下，一定量气体的分子速率分布规律如图所示．横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示某速率附近单位区间内的分子数占总分子数的百分率，图线1、2对应的气体温度分别为t1、t2，且t1＜t2.以下对图线的解读中正确的是(　　) A．t1温度时，分子的最高速率约为400 m/s B．对某个分子来说，温度为t1时的速率一定小于t2时的速率 C．温度升高，f(v)最大处对应的速率增大 D．温度升高，图中曲线下的面积减小 对于一定质量的气体，下列四项论述中正确的是(　　) A．当分子热运动变剧烈时，压强必变大 B．当分子热运动变剧烈时，压强可能不变 C．当分子间的平均距离变大时，压强必变小 D．当分子间的平均距离变大时，压强必变大 (多选)如图所示，封闭在汽缸内一定质量的某种气体，如果保持体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是(　　) A．气体的密度增大 B．气体的压强增大 C．气体分子的平均速率减小 D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多 对一定量的某气体，用p、V、T分别表示气体压强、体积和温度，则有(　　) A．若T不变，p增大，则分子热运动的平均速率增大 B．若p不变，V增大，则分子热运动的平均速率减小 C．若p不变，T增大，则单位体积中的分子数减少 D．若V不变，p减小，则单位体积中的分子数减少 $$