3 分子运动速率分布规律(课件)-【学而思·PPT课件分层练习】2024-2025学年高二物理选择性必修第三册（人教版2019）

3　分子运动速率分布规律 知识点1　气体分子运动的特点 1.气体分子间距离大约是分子直径的10倍,分子间作用力很弱。 2.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。 3.在某一时刻,向着各个方向运动的气体分子数目几乎相等。 必备知识 清单破 第1讲　描述运动的基本概念 知识点2　分子运动速率分布图像   1.在一定温度下,气体分子的速率表现出“中间多、两头少”的分布规律。 2.当温度升高时,“中间多、两头少”的分布规律不变,气体分子的平均速率增大,速率小的 分子数减少,速率大的分子数增加,分布曲线的峰值向速率大的一方移动。 第1讲　描述运动的基本概念 知识点3　气体压强的微观解释 1.气体压强的形成原因 　　气体分子飞到器壁时,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。 2.用动量定理和牛顿运动定律解释撞击力  　      　　质量为m的气体分子以速度v与器壁发生正碰后原速率反弹,气体分子受到的冲量为FΔt =-mv-mv=-2mv,气体分子受到的作用力为F=- ,根据牛顿第三定律,器壁受到的作用力为F' = 。 第1讲　描述运动的基本概念 3.气体对容器的压强   　　器壁单位面积上受到的压力,就是气体的压强。 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.密闭容器中一定温度下的气体分子沿各个方向运动的机会均相等吗? 2.温度升高,气体分子对某容器壁单位面积的平均作用力会更大吗? 3.温度高的容器中任一分子的速率一定大于温度低的容器中任一分子的速率吗? 第1讲　描述运动的基本概念 一语破的 1.相等。分子的运动是随机的,因此分子向各个方向运动的趋势或者概率都相同。 2.会。温度升高,分子运动的剧烈程度增大,单位时间内撞击容器壁单位面积的分子数也增 加,导致容器壁单位面积所受的平均作用力变大。 3.不一定。温度越高,热运动速率大的分子数占总分子数的比例越大,但不是任一分子的速率 大于温度低的容器中任一分子的速率。 第1讲　描述运动的基本概念 关键能力 定点破 定点　气体压强的产生原因及决定因素 1.决定气体压强的两个微观因素 气体分子的平 均速率 气体的温度高,气体分子的平均速率就大,气 体分子与器壁碰撞(可视为弹性碰撞)时给器 壁的作用力就大,则气体的压强就大 气体分子的数密度(单位体积内气体分子 的个数) 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,给器壁的平均 作用力就大,则气体的压强就大 第1讲　描述运动的基本概念 2.决定气体压强的两个宏观因素   第1讲　描述运动的基本概念 典例 正方体密闭容器中有大量运动粒子,每个粒子质量均为m,单位体积内粒子数量n为恒 量。为简化问题,我们假定:粒子大小可以忽略;其速率均为v,且与器壁各面碰撞的机会均等 【1】;与器壁碰撞前后瞬间,粒子速度方向都与器壁垂直,且速率不变【2】。利用所学力学知识, 导出器壁单位面积所受粒子压力【3】大小为f,则 (　    ) A.一个粒子每与器壁碰撞一次,给器壁的冲量大小为I=mv B.Δt时间内粒子给面积为S的器壁的冲量大小为  C.器壁单位面积所受粒子压力大小为f=  D.器壁所受的压强大小为  D 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】单位体积内粒子,撞击到每一个器壁面的粒子数为 n。 【2】粒子与器壁碰撞前后速度的变化量的大小为Δv=2v。 【3】粒子对器壁的压力、压强都是大量粒子对器壁频繁碰撞引起的。 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨    (1)粒子与器壁碰撞时,可以应用动量定理求出粒子给器壁的冲量,要注意选定正 方向。 (2)分析Δt时间内粒子对面积为S的器壁的碰撞,可以该部分器壁为底,vΔt为高构建一柱体,其 内有 的粒子在Δt时间内与器壁上面积为S的部分发生碰撞。   第1讲　描述运动的基本概念 解析    由题意,根据动量定理可知一个粒子每与器壁碰撞一次给器壁的冲量大小是I=mv-(- mv)=2mv,故A错误;由前面的分析知,在Δt时间内碰撞在面积为S的容器壁上的粒子总数为N=  nSvΔt,则Δt时间内粒子给面积为S的器壁的冲量大小为I'=NI= nSvΔt·2mv= nmSv2Δt,故B错 误;根据冲量的定义可得面积为S的器壁所受粒子的压力大小为F= = nmv2S,所以器壁单位 面积所受粒子压力大小为f= = nmv2,根据压强的定义可知器壁所受的压强大小在数值上 等于器壁单位面积所受的压力大小,故C错误,D正确。 导师点睛    气体的压强在数值上等于垂直作用于单位面积器壁上的平均冲击力 p=   ;或者说等于单位面积上、单位时间内所受气体分子碰撞的总冲量 p=   。 第1讲　描述运动的基本概念 $$