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

1.3分子运动速率分布规律 课标定位 素养阐释 1.知道气体分子运动的特点。 2.理解气体压强的微观解释。 1.掌握气体分子运动的特点,培养科学思维。 2.理解压强的微观解释,培养科学思维。 新课引入 3 观察“伽尔顿板”实验，思考下列问题： （1）从顶部入口放入一个小球时，小球落入下面等宽的狭槽是不是偶然的？ （2）从顶部入口投入大量小球时，这些小球落入狭槽的分布情况有没有什么规律？ 4 通过反复观察实验，能够看出：从顶部入口放入一个小球时，小球落入下面某个狭槽是偶然的；从顶部入口投入大量小球时，其分布情况遵从一定的规律性，即最后落入靠近人口的狭槽内的小球数目多，最后落入远离入口的狭槽内的小球数目少。 5 一、气体分子运动的特点 (1)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。 (2)气体分子之间的距离很大，大约是分子直径的10倍，因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，气体分子不受力的作用，在空间自由移动。能达到分子能达到的空间，所以气体没有确定的形状和体积，其体积等于容器的体积。 新知探究 6 气体分子运动的特点 (3)气体分子的数密度巨大，分子之间频繁地碰撞，速度大小合方向频繁地改变。 (4)分子的运动杂乱无章，对大量分子而言，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都相等。即气体分子沿各个方向运动的机会(机率)相等。 新知探究 7 特别提醒 单个或少量分子的运动是“个别行为”，具有不确定性。大量分子运动是“集体行为”具有规律性即遵守统计规律。 名师指点 8 采用统计的方法理解气体分子的运动 (1)气体分子运动的统计规律 ①统计规律：大量偶发事件整体表现出来的规律叫统计规律； ②气体分子沿各个方向运动的机会相等； ③大量气体分子的速率分布呈现中间多(具有中间速率的分子数多)、两头少(速率大或小的分子数目少)的规律。 名师指点 9 采用统计的方法理解气体分子的运动 (2)从统计规律看气体状态参量变化 根据统计规律，从微观领域分析，气体的压强由气体的分子数密度和气体分子的平均动能决定。而温度是平均动能的标志。对一定质量的理想气体，若体积变化，温度不变，分子密度必然发生变化，必引起压强变化；若温度变化，体积不变，则分子平均动能发生变化，那么气体的压强必然发生变化。若气体的压强发生变化，必然是决定气体压强的因素发生变化，即气体分子密度或气体分子的平均动能发生变化。所以说气体状态发生变化时，不可能只一个参量发生变化，其他两个参量不变。 名师指点 10 二、分子运动速率分布图像 气体分子做杂乱无章的无规则热运动，速率有大有小，方向各异.虽然每个分子的运动速率随时间改变，大量分子的速率分布遵循统计规律，最先由英国物理学家麦克斯韦得到。 麦克斯韦(James Clerk Maxwell，1831-1879)，著名理论物理学家，16岁进入爱丁堡大学学习，19岁进入剑桥大学学习.1871年创设并主持卡文迪许实验室，任剑桥大学首任实验物理学教授。在宏观热力学、气体分子运动论、电磁领域均做出重要贡献。提出著名的“麦克斯韦妖”思想实验。 11 氧气在两种温度下的速率分布 12 问题：观察图像，气体分子速率分布有何特点？ 13 f (v) O v T1 T2 >T1 三、分子运动速率分布图像 1．一定温度下，分子的速率呈“中间多、两头少”的分布；温度越高，速率大的分子比例越多，分子的平均速率越大。 2．温度越高，分子的热运动越剧烈。 温度是分子平均动能的标志。 14 气体分子速率分布特征： “中间多，两头少”，速率很大和速率很小的分子数很少，位于中间部分的分子数较多 气体温度越高，分子的平均速率越大，分子的热运动越剧烈，热运动的平均动能越大 15 四、气体压强的微观解释 从分子动理论的观点来看，气体对容器的压强源于气体分子的热运动，当它们飞到器壁时，就会跟器壁发生碰撞（可视为弹性碰撞），就是这个撞击对器壁产生了作用力，从而产生了压强。 气体对容器的压强是大量气体分子不断撞击器壁的结果。 大量分子频繁地碰撞器壁，对器壁产生持续、均匀的压力，产生压强。 新知探究 影响气体压强的因素 1.分子的平均动能 温度 体积 微观角度 宏观角度 2.分子密集程度 从宏观上如何改变？ 新知探究 【归纳提升】 1.气体压强的产生。 单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的,但是大量分子频繁地碰撞器壁,就对器壁产生持续、均匀的压力。所以从分子动理论的观点来看,气体的压强表现为大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力。 2.决定气体压强大小的因素。 一方面,若某容器中气体分子的平均速率越大,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就越大;另一方面,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越多,平均作用力也会越大。 1. （多选）气体能够充满密闭容器，说明气体分子除相互碰撞的短暂时间外( ) A. 气体分子可以做布朗运动 B. 气体分子可以自由运动 C. 气体分子间的相互作用力十分微弱 D. 气体分子沿各个方向运动的机会（概率）相等 BCD 20   B [解析] 温度升高，气体分子的平均速率增大，但大气压强并未改变，可见单位体积内的分子数密度一定减小。 21 22 23 课堂小结 一.气体分子运动特点 二.分子运动速率分布图像 1.气体压强产生的原因 2.气体压强影响速度 三.气体压强的微观解释 24 Lavf56.15.102 3．下列关于气体压强的说法正确的是(　　) A．气体压强是由于气体受到重力而产生的 B．失重情况下气体对器壁不会产生压强 C．气体对容器底的压强比对侧壁压强大 D．气体的压强是由于气体分子不断地碰撞器壁而产生的 解析：A错，D对：气体的压强是由于气体分子不断对容器壁碰撞而产生的，而不是由于气体本身的重力而产生的． B错：在失重情况下气体分子的热运动不会受到影响，对器壁的压强不会变化． C错：气体的密度很小，重力的影响可以忽略不计，所以气体对器壁的压强各处都是相等的． 答案：D $$