1.3 分子运动速率分布 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

分子运动速率分布规律 探索微观世界的奥秘 伽尔顿板 ① 实验过程：伽尔顿板的上部规则地钉有铁钉，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。 新课引入 （2）实验现象：单个小球落入哪个狭槽是偶然的，少量小球按狭槽的分布也带有明显的偶然性，但大量的小球按狭槽的分布是稳定的。即在大量的小球的情况下，小球落入某狭槽的概率服从一定的统计规律。 中间多 两头少 1、个别事件的出现有其偶然性； 2、大量随机事件的整体会表现出一定的规律——统计规律。 上面的实验给我们的启示： 在气体中，大量分子的频繁碰撞，使某个分子何时何地向何处运动是偶然的。对大量分子的整体来说，在任一时刻分子沿各个方向运动的机会是均等的。大量个别偶然事件整体表现出来的规律称为统计规律。 一、气体分子运动的特点 1.气体的微观结构特点 (1)气体分子间距离大约是分子直径的10 倍左右。 (2)气体分子间距离比较大，分子间的作用力很弱。 2.气体分子运动的特点 (1)气体分子运动的自由性：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，气体充满它能达到的整个空间。 1.运动的自由性：气体很容易被压缩,说明气体分子之间的距离很大,分子间作用力很弱.因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外,气体分子不受力在空间内自由移动.所以气体没有确定的形状和体积,其体积等于容器的体积.（气体分子不受力而做匀速直线运动，因而气体会充满它能达到的整个空间。 ） 一、气体分子运动的特点 2.运动的无序性：大量气体分子永不停息地做无规则运动.就某一个分子而言,在某一时刻它向哪一个方向运动,完全是随机的.因此，在任一时刻分子沿各个方向运动的机会(概率)是均等的. 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，分子的运动杂乱无章。从统计规律上看气体分子沿各个方向运动的机会均等，因此对大量分子而言，在任一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等的。 3.大量分子运动的规律性：在任一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等的。 二、分子运动速率分布图像 【思考】下表是氧气在0 ℃和100 ℃时，同一时刻在不同速率区间内的分子数占总分子数的百分比 ，试分析分子运动速率与温度的关系。 二、分子运动速率分布图像 1、分子速率呈现“中间多、两头少”的分布。 2、温度升高时，速率大的分子数增加，速率小的分子数减少，即 温度越高，分子的热运动越剧烈。 3、温度升高时，“中间多”的这一“高峰”向速率大的方向移动，即温度升高，气体分子的平均速率变大。 【特别提醒】大量分子运动是“集体行为”，具有规律性，遵守统计规律。 单个或少量分子的运动是“个性行为”，具有不确定性。即温度升高，气体分子的平均速率变大，但是具体到某一个气体分子，其速率可能变大也可能变小，无法确定。 1. 气体压强的形成原因：大量气体分子不断撞击器壁引起的 大量气体分子碰撞器壁，产生持续的压力，单位面积上受到的压力就是压强。 一颗钢珠对秤盘的压力很小，作用时间也很短 一颗钢珠 大量钢珠 单个分子对容器壁的撞击是间断的、不均匀的。 大量的钢珠对秤盘的频繁碰撞，就对秤盘产生了一个持续的、均匀的压力 大量分子对容器壁的作用就表现为连续的和均匀的。 类比 类比 三、气体压强的微观解释 2. 影响气体压强大小的微观解释 选择一个与器壁发生正碰的气体分子为研究对象 气体分子受到的作用力为 根据牛顿第三定律，器壁受到的作用力为 若容器中气体分子的平均速率越大，气体分子的数密度越大，单位面积容器壁上受到的平均作用力也会越大，压强就越大。 ① 气体分子的密集程度：气体分子的密集程度越大，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 气体分子的平均动能：气体的温度越高，气体分子的平均动能越大，气体分子与器壁碰撞产生的作用力越大。 （1）微观角度 3. 决定气体压强大小的因素 气体压强P 的大小与气体的 体积V 和 温度T 都有关！ 气体分子的平均动能越大， 气体温度越高，气体压强就越大。 气体分子的密集程度越大， 气体体积越小， 气体压强就越大。 （2）宏观角度 ① 气体体积V ② 气体温度T 4. 气体压强与大气压强的区别与联系   气体压强 大气压强 区别 ①因密闭容器内的气体分子的密集程度一般很小，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大小由气体分子的密集程度和温度决定，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大气压强最终还是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强 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产生的 【练一练】自行车的轮胎没气后会变瘪，用打气筒向里打气，打进去的气越多，轮胎会越“硬”。在炎热的夏天，打足了气的汽车轮胎在日光的曝晒下容易胀破。 (1)假设轮胎的容积和气体的温度不发生变化，对于打进去的气越多自行车的轮胎会越“硬”的现象，你怎样用分子动理论的观点来解释? 答：轮胎的容积不发生变化，随着气体不断地打入，轮胎内气体分子的数密度不断增大，温度不变意味着气体分子的平均速率没有发生变化，故气体压强不断增大，轮胎会越来越“硬”。 .氧气分子在不同温度下的速率分布规律如图所示，横坐标表示速率，纵坐标表示某一速率内的分子数占总分子数的百分比，由图可知（　　） A．在①状态下，分子速率大小的分布范围相对较大 B．两种状态氧气分子的平均动能相等 C．随着温度的升高，氧气分子中速率 小的分子所占的比例增大 D．①状态的温度比②状态的温度低 D 课堂总结 分子运动速 率分布规律 气体分子运动特点 运动的自由性 运动的无序性 大量分子运动的规律性 分子速率分布图像 中间多两头少 气体压强微观解释 微观角度 密集程度 平均动能 宏观角度 体积 温度 谢谢观看 Lavf59.6.100 $$