1.3 分子运动速率分布规律（教学课件）物理人教版选择性必修第三册

该高中物理课件聚焦分子运动速率分布规律，涵盖气体分子运动特点、速率分布图像及压强微观解释。通过抛掷硬币和伽尔顿板实验导入，从生活现象引出统计规律，搭建宏观到微观的学习支架，衔接前后知识脉络。 其亮点是以科学探究为主线，结合氧气分子速率数据表格与图像分析，培养科学思维中的模型建构和科学推理能力。通过“中间多，两头少”规律及压强微观解释深化物理观念，助力学生理解统计规律，教师可借典例突破重难点，提升教学效率。

第一章 分子动理论 人教版（2019）选择性必修 第三册 第三节 分子运动速率分布规律 目录 学习目标 重点难点 课堂导入 探究新知 课堂小结 课堂练习 布置作业 1 2 3 4 5 6 7 2 01 02 03 04 物理观念 建立统计规律是描述大量分子运动的核心物理观念，理解气体分子运动“无规则但遵循统计分布”的特点，掌握麦克斯韦速率分布律中“中间多、两头少”的分布特征，明确温度与分子速率分布、平均速率的关联，深化对分子动理论的认知。 科学思维 通过分析伽尔顿板实验、氧气分子速率分布数据与图像，运用统计平均的思想，推导分子速率分布曲线的变化规律；借助推理、建模的思维，解释温度对分子速率分布的影响，理解微观统计规律对宏观热现象的解释逻辑。 科学探究 能通过伽尔顿板模拟实验、分析氧气分子速率分布数据表等实操与数据分析活动，探究分子速率分布的统计规律；通过绘制速率分布图像、计算不同温度下分子速率占比，提升从实验现象和数据推导微观统计结论的能力。 科学态度与责任 认识统计法是研究大量微观粒子运动的重要方法，联系生活中的统计规律实例（如人口身高分布），体会“宏观现象由微观统计规律决定”的科学思想；激发探索热现象微观本质的兴趣，培养严谨分析实验数据、客观归纳统计规律的科学探究态度。 学习目标 气体分子运动的特点 01 教学内容 分子运动速率分布图像 02 气体压强的微观解释 03 教学重点 1 教学重点 2 教学难点 3 统计规律的核心内涵（结合伽尔顿板、抛硬币实验理解“大量随机事件的整体规律”）；气体分子运动的三大特点（自由性、单个分子无序性、大量分子规律性）。 分子速率分布的“中间多、两头少”规律（结合氧气分子速率数据与图像理解）；温度对分子速率分布的影响（峰值向高速区移动的物理意义）。 气体压强的微观本质（从“单个分子碰撞的偶然性”到“大量分子碰撞的统计均匀性”的逻辑衔接）；统计规律的应用辨析（区分“单个分子”与“大量分子”的规律差异）。 重点难点 课堂导入——思考与讨论 抛掷一枚硬币时，其正面有时向上，有时向下，抛掷次数较少和次数很多时，会有什么规律？ 课堂导入——思考与讨论 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。由此你能得到什么启发吗？ 课堂导入——思考与讨论 实验现象：伽尔顿板实验尽管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。 01 PART 01 第一部分 气体分子运动的特点 探究新知 9 探究新知——统计规律 大量随机事件的整体往往会表现出一定的规律性，这种规律就叫作统计规律。热现象与大量分子热运动的统计规律有关。 1．随机性 (1)必然事件： 在一定条件下，若某事件必然出现，这个事件叫作必然事件。 (2)不可能事件： 在一定条件下，若某事件不可能出现，这个事件叫作不可能事件。 (3)随机事件： 若在一定条件下某事件可能出现，也可能不出现，这个事件叫作随机事件。 2．统计规律： 单个分子的运动无规律，大量分子整体运动有规律。 探究新知——气体分子运动的特点 1.气体分子的微观模型： （1）气体分子可看做没有相互作用力的质点 （2）气体分子间距大（约为分子直径的10倍），分子力小（可忽略） 探究新知——气体分子运动的特点 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。 （2）单个分子运动的无序性：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。分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子都有。 （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。 02 PART 02 第二部分 分子运动速率分布图像 探究新知 13 探究新知——思考与讨论 讨论：分子的运动速率有没有规律？ 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 试归纳分子运动速率的规律？ 探究新知——分子运动速率分布图像 氧气分子的速率分布图 （3）温度越高，分子热运动越剧烈。 （1）在任意温度下，所有气体分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布。 （2）当温度升高时，“中间多”这一高峰向速率大的一方移动。 探究新知——典例探究 【典例1】(多选)氧气分子在100 ℃下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化如图中曲线所示。下列说法正确的是  A.100 ℃时也有部分氧气分子速率大于900 m/s B.在100 ℃时，部分氧气分子速率比较大，说 明内部也有温度较高的区域 C.100 ℃时，速率在400~500 m/s区间内的分子 数比速率在0~400 m/s区间内的分子数多 D.温度降低时，氧气分子单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比的 最大值将向速率小的方向移动 探究新知——典例探究 【解析】由题图可知100 ℃时也有部分氧气分子速率大于900 m/s，选项A正确；100 ℃时，部分分子的速率较大，不能说明内部有温度较高的区域，选项B错误；因图线与横轴围成的“面积”表示该速率区间对应的分子数占气体总分子数的比例，则由题图可知100 ℃时，速率在400~500 m/s区间内的分子数比速率在0~400 m/s区间内的分子数少，选项C错误；温度降低时，分子平均速率减小，则氧气分子单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比的最大值将向速率小的方向移动，选项D正确。 探究新知——典例探究 【典例2】(多选)(2024·承德市高二期末)研究表明，大量气体分子整体的速率分布遵从一定的统计规律。如图为氧气分子在0 ℃和100 ℃两种温度下的速率分布情况，下列说法正确的是  A.各温度下，氧气分子的速率分布都呈现“中间 少、两头多”的分布规律，且温度升高使得速 率较小的氧气分子数所占的比例变小 B.图中虚线对应氧气分子在100 ℃时的情形 C.0 ℃和100 ℃对应的曲线与横轴围成的面积相等 D.在100 ℃时，氧气分子平均速率更大 探究新知——典例探究 【解析】由题图可知，在0 ℃和100 ℃下，气体分子的速率分布都呈现“中间多、两头少”的分布规律，故A错误； 由题图可知，实线占百分比较大的分子速率较大，分子平均速率较大，则题图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形，故B错误； 两曲线与横轴围成的面积的意义为1。即题图中两条曲线与横轴围成的面积相等，故C正确； 温度越高，氧气分子平均速率越大，故D正确。 03 PART 03 第三部分 气体压强的微观解释 探究新知 20 探究新知——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。 FΔt=-mv-mv=-2mv 动量定理： 牛顿第三定律 探究新知——气体压强的微观解释 从分子动理论的观点来看，气体对容器的压强是大量气体分子不断撞击器壁的结果。或许有人会问，这种撞击是不连续的，为什么器壁受到的作用力却是均匀不变的呢? 一颗豆子 多颗豆子 探究新知——气体压强的微观解释 决定气体压强大小的因素 ①气体分子的密集程度：气体分子的密集程度（即单位体积内气体分子的数目）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，气体分子与器壁的碰撞（可视为弹性碰撞）给器壁的产生的作用力越大。 （1）微观因素 探究新知——气体压强的微观解释 ①与温度有关：温度越高，气体的压强越大。 ②与体积有关：体积越小，气体的压强越大。 （2）宏观因素 决定气体压强大小的因素 探究新知——气体压强的微观解释 从宏观上看，一定质量的气体，体积不变仅温度升高或温度不变仅体积减小都会使压强增大。从微观上看，这两种情况有没有区别？ 因为一定质量的气体的压强是由单位体积内的分子数和气体分子的平均速率决定的，气体温度升高，气体分子运动加剧，分子的平均速率增大，分子撞击器壁的作用力增大，故压强增大。气体体积减小时，虽然分子的平均速率不变，分子对容器的撞击力不变，但单位体积内的分子数增多，单位时间内单位面积上撞击器壁的分子数增多，故压强增大。所以这两种情况下在微观上是有区别的。 探究新知——典例探究 【典例3】(多选)(2024·攀枝花市高二期末)有甲、乙、丙、丁、戊五瓶氢气。甲的体积为V，质量为m，温度为t，压强为p。下列说法中正确的是 A.若乙的质量、温度和甲相同，体积大于V，则乙的压强一定大于p B.若丙的体积、质量和甲相同，温度高于t，则丙的压强一定大于p C.若丁的质量和甲相同，体积大于V、温度高于t，则丁的压强一定大于p D.若戊的体积和甲相同，质量大于m、温度高于t，则戊的压强一定大于p 探究新知——典例探究 【解析】若乙的质量、温度和甲相同，则分子平均速率相同，气体分子对器壁的平均作用力相同，而乙的体积大于V，则乙中氢气分子的数密度较小，单位时间撞击单位面积器壁的分子数较少，气体压强较小，即乙的压强小于p，故A错误； 丙的温度高于t，体积、质量和甲相同，则丙中氢气分子数密度与甲相同，由于丙的温度高，分子平均速率较大，氢气分子对器壁的平均撞击力较大，则丙气体的压强较大，即丙的压强大于p，故B正确； 探究新知——典例探究 【解析】若丁的质量和甲相同，体积大于V，则丁中氢气分子数密度小于甲，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数小于甲；但丁的温度高于t，分子平均速率较大，分子对器壁的平均撞击力较大，因此无法比较丁的压强与p的大小，故C错误； 戊的质量大于m、温度高于t，体积和甲相同，则戊中氢气分子数密度大于甲，分子的平均速率大于甲，则单位时间内撞击单位面积器壁的分子数大于甲，分子对器壁的平均撞击力大于甲，则戊的压强大于p，故D正确。 探究新知——典例探究 【例4】(2025·徐州市高二期中)如图所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中装满水，乙中充满空气，则下列说法正确的是(容器容积恒定)  A.两容器中器壁的压强都是由于分子撞击器壁而产生的 B.甲容器中pA>pB，乙容器中pC>pD C.两容器自由下落时，A、B、C、D处压强均为零 D.当温度升高时，pA、pB不变，pC、pD都变大 探究新知——典例探究 【解析】甲容器中A、B处压强是由所装物质的重力而产生的，乙容器中C、D处压强是由气体分子撞击器壁而产生的，故A错误； 根据p=ρgh，可知pA>pB，密闭容器内的气体各处的压强均相等，与位置无关，故乙容器中pC=pD，故B错误； 当容器甲自由下落时，处于完全失重状态，内部压强为零，但容器乙自由下落时气体分子的热运动不会停止，所以气体分子仍然不断撞击器壁产生压力，故气体压强不为零，故C错误； 当温度升高时，pA、pB不变，pC、pD都变大，故D正确。 探究新知——气体压强与液体压强的区别 气体的压强由气体分子对容器壁的碰撞产生，压强大小微观上由气体分子的数密度和平均速率决定，宏观上由气体体积和温度决定，与地球的引力无关，气体对容器壁上下左右的压强是大小相等的。液体压强是由自身重力所产生的，液体完全失重时将不再产生压强。液体内部的压强公式为p=ρgh。 课堂小结 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 分子数密度 分子平均速率 宏观角度 体积 温度 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 谢谢聆听 鼎力物理制作，盗版必究 谢谢聆听 Lavf56.15.102 EV录屏3.9.7软件录制 Lavf58.29.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn EV录屏3.9.7软件录制 Lavf58.29.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $