第3节 分子运动速率分布规律（课件PPT）-【新课程学案】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

分子运动速率分布规律 (强基课——逐点理清物理观念) 第3节 课标要求 学习目标 1.了解分子运动速率分布的统计规律。 2.知道分子运动速率分布图像的物理意义。 1.了解什么是统计规律，理解气体分子运动的特点及气体分子运动速率分布的统计规律，能用分子动理论解释气体压强的微观意义。 2.体会用气体分子的速率分布图像描述气体分子速率分布特点。 3.利用所学知识解决生产生活中的问题。 1 逐点清(一)　气体分子运动的特点 及速率分布图像 2 逐点清(二)　气体压强的微观解释 3 课时跟踪检测 CONTENTS 目录 逐点清(一)　气体分子运动的特点 及速率分布图像 1.随机性与统计规律 (1)必然事件：在一定条件下______出现的事件。 (2)不可能事件：在一定条件下_________出现的事件。 (3)随机事件：在一定条件下可能出现，也可能不出现的事件。 (4)统计规律：大量___________的整体表现出来的规律。 多维度理解 必然 不可能 随机事件 2.气体分子运动的特点 (1)自由性：气体分子间距离比较大，分子间的作用力很弱，通常认为，气体分子除了相互碰撞或跟器壁碰撞外，不受力而做_____________运动，因而气体充满它能达到的整个空间。 (2)随机性：分子之间频繁地碰撞，每个分子的速度大小和方向频繁地改变，分子的运动___________。 匀速直线 杂乱无章 (3)规律性：单个分子的运动是无规则的，具有不确定性，但大量分子在某一时刻，向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。 相等 3.分子运动速率分布图像 (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“中间多、两头少”的分布规律。 1.气体的微观结构特点 (1)气体分子间的距离较大，大于10r0(10-9 m)，气体分子可看成无大小的质点。 (2)气体分子间的作用力很微弱，通常认为气体分子除了相互碰撞或与器壁碰撞外，不受其他力的作用。 2.气体分子运动的特点 (1)大量气体分子做无规则热运动，因此，分子之间频繁地碰撞，每个分子的速度大小和方向频繁地改变。 (2)分子的运动杂乱无章，使得分子在各个方向运动的机会均等，即向各个方向运动的气体分子数目几乎相等。 3.对气体分子速率分布曲线的理解 (1)不同的气体在不同的温度下，分布曲线是不同的，但“中间多、两头少”的分布规律是相同的。 (2)对一定质量的同种气体，温度不同，曲线也不同，当温度升高时，速率大的分子数目一定增加，因此曲线的峰值向速率大的方向移动，且峰值变小。 1.判断下列说法是否正确。 (1)某一时刻一个分子的速度大小和方向是偶然的。 ( ) (2)大量气体分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向各个方向运动的分子数目几乎相等。 ( ) (3)气体内部所有分子的速率都随温度的升高而增大。 ( ) (4)大多数气体分子的速率处于中间值，少数分子的速率较大或较小。 ( ) 全方位练明 √ √ × √ 2.(多选)大量气体分子运动的特点是 (　　) A.分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外，还可在空间内自由移动 B.分子间的频繁碰撞致使它做杂乱无章的运动 C.分子沿各方向运动的机会均等 D.某时刻某一气体分子向左运动，则下一时刻它一定向右运动 √ √ √ 解析：因气体分子间的距离较大，分子间的作用力可以忽略，分子除碰撞外不受其他力的作用，故可在空间内自由移动，A正确；分子间的频繁碰撞使分子的运动杂乱无章，且向各方向运动的机会均等，B、C正确；分子的运动杂乱无章，某时刻某一气体分子向左运动，下一时刻它的运动方向并不能确定，故D错误。 3.(多选)如图为一定质量的某种气体在某两个确定 的温度下，其分子速率的分布情况。下列说法正确的 是 (　　) A.两种温度下的分子速率都呈“中间多、两头少”的分布 B.分子速率最大的分子数占的比例最大 C.图中的T1<T2 D.温度越高，分子热运动越剧烈 √ √ √ 解析：由题图可知，两种温度下的分子速率都呈“中间多、两头少”的分布，故A正确；随着分子速率的增加，分子数占比先增大后减小，故B错误；T1温度下分子速率大的占比比T2温度下小，因此T1<T2，故C正确；温度越高，分子热运动越剧烈，故D正确。 逐点清(二)　气体压强的 微观解释 1.大量气体分子频繁碰撞器壁，产生持续均匀的压力，而单位面积上受到的压力就是气体的_______。 2.决定气体压强大小的微观因素 (1)气体分子的数密度：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。 多维度理解 压强 (2)气体分子的平均速率：气体的温度越高，气体分子的热运动越剧烈，气体分子的平均速率越大，气体分子与器壁碰撞时(可视为弹性碰撞)给器壁的冲力就越大；从另一方面讲，气体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。 　　密闭气体压强与大气压强的区别与联系   密闭气体压强 区别 ①因密闭容器中的气体质量一般很小，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平均速率决定，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 大气压强 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 续表 联系 两种压强最终都是通过气体分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物体而实现的 续表 1.某同学为了表演“轻功”，他站上了一块由气球垫放 的轻质硬板，如图所示。气球内充有空气，气体的压强 (　　) A.是由气体受到的重力产生的 B.是由大量气体分子不断地碰撞器壁而产生的 C.大小只取决于气体分子数量的多少 D.大小只取决于气体温度高低 全方位练明 √ 解析：由于大量分子都在不停地做无规则运动，与器壁频繁碰撞，使器壁受到一个平均持续的冲力，致使气体对器壁产生一定的压强，A错误，B正确；根据压强的微观解释可知，压强的大小取决于单位体积的气体分子数以及气体分子的平均速率，即压强大小与气体分子数量以及气体温度均有关系，C、D错误。 2.(2024·成都高二检测)(多选)如图，封闭在汽缸内一 定质量的某种气体，如果保持气体体积不变，当温度升高 时，以下说法正确的是 (　　) A.气体分子的数密度增大 B.所有气体分子的运动速率一定增大 C.气体的压强增大 D.每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多 √ √ 解析：封闭气体的体积不变，气体质量不变，气体的分子数不变，所以分子的数密度不变，A错误；温度升高，气体分子运动的平均速率增大，但不是所有分子的运动速率都增大，B错误；气体的体积不变而温度升高时，气体分子的数密度不变，分子运动的平均速率增大，与器壁碰撞的作用力增大，压强增大，C正确；分子的数密度不变，但温度升高，分子的平均速率增大，单位时间内能够到达器壁的分子数增多，所以每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多，D正确。 3.气球是小孩子们很喜欢的玩具，当我们给气球打气 时发现，堵住打气筒的出气口，缓慢向下压活塞使气体体 积减小，会感到越来越费力。(此过程中气体的温度保持不变) (1)气体分子间有没有可压缩的间隙? 答案：见解析 解析：根据气体的特点可知，气体分子间有较大的可压缩的间隙。 (2)缓慢向下压活塞感到越来越费力的原因是什么? 答案：见解析 解析：缓慢向下压活塞感到越来越费力，是因为气体被压缩，单位体积内的分子数增多，使得在单位时间内撞击活塞的气体分子数目增多，气体的压强增大，需要用的外力增大。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1.夏天开空调，冷气从空调中吹进室内，则室内气体分子的 (　　) A.热运动剧烈程度加剧 B.平均速率变大 C.每个分子的速率都会相应地减小 D.速率小的分子数所占的比例升高 √ 6 7 8 9 解析：冷气从空调中吹进室内，室内温度降低，分子热运动剧烈程度减小，分子的平均速率减小，即速率小的分子数所占的比例升高，但不是每个分子的速率都减小，D正确。 1 2 3 4 5 1 5 6 7 8 9 2.下列关于气体的说法中，正确的是 (　　) A.由于气体分子运动的无规则性，密闭容器的器壁在各个方向上的压强可能会不相等 B.气体的温度升高时，所有的气体分子的速率都增大 C.一定质量的气体体积不变，气体分子的平均速率越大，气体的压强就越大 D.气体的分子数越多，气体的压强就越大 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 解析：气体分子一直做无规则运动，从统计的观点看，大量气体分子向各个方向运动的概率相同，故对器壁在各个方向上的压强相等，A错误；温度升高时，气体分子的平均速率增大，但不是所有的气体分子的速率都增大，B错误；一定质量的气体体积不变，气体分子的平均速率越大，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，气体的压强越大，C正确；气体的压强由气体分子数密度和平均速率共同决定，D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 3.在相同的外界环境中，两个相同的集气瓶中分别密闭 着质量相同的氢气和氧气，如图所示。若在相同温度、相同 压强下气体的摩尔体积都相同，则下列说法正确的是 (　　) A.氢气的密度较大 B.氧气的密度较大 C.氢气的压强较大 D.两气体的压强相等 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 解析：两集气瓶中气体的质量相同、体积相同，则两种气体的密度相同，故A、B错误；设摩尔质量为M，则分子数N=，由于氢气分子的摩尔质量较小，则其分子数较多，相同温度下，氢气的压强更大，故C正确，D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 4.负压病房是收治传染性强的呼吸道疾病病人所用的医疗设施，可以减少医务人员被感染的概率，负压病房中气压小于外界环境的大气压。若负压病房的温度和外界温度相同，则以下说法正确的是 (　　) A.负压病房内气体分子的平均速率小于外界环境中气体分子的平均速率 B.负压病房内每个气体分子的运动速率都小于外界环境中每个气体分子的运动速率 2 3 4 1 5 6 7 8 9 2 3 4 C.负压病房内单位体积气体分子的个数小于外界环境中单位体积气体分子的个数 D.相同面积下，负压病房内壁受到的气体压力等于外壁受到的气体压力 解析：负压病房的温度和外界温度相同，故负压病房内气体分子的平均速率等于外界环境中气体分子的平均速率，故A错误； √ 1 5 6 7 8 9 2 3 4 负压病房内外气体分子的平均运动速率相等，则不可能负压病房内每个气体分子的运动速率都小于外界环境中每个气体分子的运动速率，故B错误；决定气体压强的微观因素是单位体积的气体分子数和气体分子的平均速率，现内外温度相等，即气体分子平均速率相等，压强要减小形成负压，则要求负压病房内单位体积气体分子的个数小于外界环境中单位体积气体分子的个数，故C正确；压力F=pS，内外压强不等，相同面积下，负压病房内壁受到的气体压力小于外壁受到的气体压力，故D错误。 1 5 6 7 8 9 5.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，若曲线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 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 解析：气体温度越高，分子热运动越剧烈，分子热运动的平均速率越大，且分子速率分布呈现“中间多、两头少”的特点。温度高时速率大的分子所占据的比例越大，题图中的图线就越宽、越平缓，显然从题图中可看出TⅢ>TⅡ>TⅠ，B正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 6.(2024·中山高二调研)下列关于分子热运动的说法，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.随着温度的升高，所有分子的速率都增大 C.某一时刻向任意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 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 解析：某一时刻具有任一速率的分子数目并不相等，且分子平均速率分布呈现“中间多、两头少”的统计分布规律，故A错误；温度升高，分子的平均速率增大，但并不是所有分子的速率都增大，故B错误；大量分子的整体存在着统计规律，某一时刻向任意方向运动的分子数目只有很小的差别，可认为基本相等，故C正确；分子之间频繁地碰撞，分子随时都会因为碰撞而改变速度的大小，因此某一温度下每个气体分子的速率完全是偶然的，故D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 7.下列说法中正确的是 (　　) A.气体对容器的压强是大量气体分子对容器的碰撞引起的，它跟气体分子的数密度以及气体分子的平均速率有关 B.气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，仅与单位体积内的分子数有关 C.气体对容器的压强是气体分子之间的斥力作用产生的 D.当气体分子热运动变得剧烈时，压强必变大 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 解析：气体对容器的压强是大量气体分子对容器的碰撞引起的，在微观上它与气体分子的数密度以及气体分子的平均速率有关，在宏观上与气体的体积及温度有关，气体分子间距离较大，一般认为分子之间不受分子力作用，A正确，C错误；气体分子单位时间内与单位面积器壁的碰撞次数与单位体积内的分子数和气体的温度都有关，B错误；当气体分子热运动变得剧烈时，气体的温度升高，但不知道体积的变化，故压强不一定变大，D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 8.一定质量的气体，在压强不变的条件下，温度升高，体积增大，从分子动理论的观点来分析，正确的是 (　　) A.此过程中分子的平均速率不变，所以压强保持不变 B.此过程中每个气体分子碰撞器壁的平均冲击力不变，所以压强保持不变 C.此过程中单位时间内气体分子对单位面积器壁的碰撞次数不变，所以压强保持不变 D.以上说法都不对 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 解析：压强与单位时间内碰撞到单位面积器壁的分子数和每个分子的冲击力有关，温度升高，分子对器壁的冲击力增大，单位时间内碰撞的分子数要减小，即体积增大，压强才可能保持不变，故A、B、C错误，D正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 9.对一定质量的气体，若用N表示单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数，则 (　　) A.当体积减小时，N必定增加 B.当温度升高时，N必定增加 C.当压强不变而体积和温度变化时，N必定变化 D.当压强不变而体积和温度变化时，N可能不变 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 解析：一定质量的气体，在单位时间内与单位面积器壁的碰撞次数，取决于分子数密度和分子运动的剧烈程度，即与体积和温度有关，故A、B错误；压强不变，说明单位时间内气体分子对单位面积器壁上的平均作用力不变，温度变化时，气体分子的平均速率一定发生改变，故单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数N必定变化，C正确，D错误。 2 3 4 $$