1.3 分子运动速率分布规律 学案 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

该高中物理导学案围绕分子运动速率分布规律展开，涵盖气体分子运动特点、速率分布图像及压强微观解释。通过伽尔顿板实验和统计规律引入，衔接分子动理论基础，搭建从宏观现象到微观机理的学习支架。 以核心素养为导向，突出科学思维与科学探究。通过速率分布图像分析、压强微观决定因素探究，结合典例解析与分层达标题，帮助学生深化物理观念，培养严谨推理能力，适合课堂教学与自主学习，助力教师高效评估学情。

第3节 分子运动速率分布规律 学案 核心素养目标 1． 知道统计规律，气体分子运动的特点、速率分布图像，气体压强的微观解释。　 2． 理解分子运动速率的分布图像的物理意义和气体压强的微观解释，会运用其分析解决相关问题。　 3． 理解伽尔顿板和模拟气体压强产生的机理实验。　 4.通过伽尔顿板、模拟气体压强产生的机理实验，学会实事求是观察和推理的严谨的科学态度，激发学生探索科学的兴趣。 知识梳理： 一、气体分子运动的特点 1．随机事件与统计规律 (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：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。 (4)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，这种规律叫作统计规律。 2．气体分子运动的特点 (1)运动的自由性：由于气体分子间的距离比较大，分子间作用力很弱，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)运动的无序性：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，而且向各个方向运动的气体分子数目几乎相等。 说明：常温下大多数气体分子的速率都达到数百米每秒，在数量级上相当于子弹的速率。 二、分子运动速率分布图像 1．图像如图所示。 2．规律：在一定温度下，不管个别分子怎样运动，气体的多数分子的速率都在某个数值附近，表现出“中间多、两头少”的分布规律。当温度升高时，“中间多、两头少”的分布规律不变，气体分子的速率增大，分布曲线的峰值向速率大的一方移动。 3．温度越高，分子的热运动越剧烈。 说明：温度升高不是每个分子的速率都变大，而是速率大的占的百分比变大。 三、气体压强的微观解释 1．产生原因 气体的压强是由气体中大量做无规则热运动的分子对器壁不断地碰撞产生的。压强就是在器壁单位面积上受到的压力。 2．从微观角度来看，气体压强的决定因素 (1)一方面是气体分子的平均速率。 (2)另一方面是气体分子的数密度。 重难点理解： 一、气体分子运动的特点 1．分子间的距离较大：使得分子间的相互作用力十分微弱，可认为分子间除碰撞外不存在相互作用力，分子在两次碰撞之间做匀速直线运动。 2．分子间的碰撞十分频繁：频繁的碰撞使每个分子速度的大小和方向频繁地发生改变，造成气体分子做杂乱无章的热运动。 3．分子的速率分布规律：大量气体分子的速率分布呈现中间多(占有分子数目多)两头少(速率大或小的分子数目少)的规律。当温度升高时，“中间多”的这一“高峰”向速率大的一方移动。即速率大的分子数目增多，速率小的分子数目减少，分子的平均速率增大，分子的热运动剧烈。 气体分子速率分布规律 (1)在一定温度下，所有气体分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布。 (2)温度越高，速率大的分子所占比例越大。 (3)温度升高，气体分子的平均速率变大，但具体到某一个气体分子，速率可能变大也可能变小，无法确定。 典例1：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率，所对应的温度为TⅠ、TⅡ、TⅢ，它们的大小关系为__________。 [解析]　温度越高、分子热运动越剧烈，分子平均动能越大，故分子平均速率越大，温度越高，速率大的分子所占比例越多，气体分子速率“中间多”的部分在f(v)­v图像上向右移动。所以由图中可看出TⅢ＞TⅡ＞TⅠ。 [答案]　TⅠ<TⅡ<TⅢ 二．气体压强的微观解释 1．气体压强的产生 大量气体分子不断地和器壁碰撞，对器壁产生持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力就是气体的压强。 2．气体压强的决定因素 单位体积内分子数越多，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数就越多，压强越大；温度越高，则分子的平均速率越大，分子运动越剧烈，一方面使单位时间内碰到器壁单位面积上的分子数增多，另一方面也使一个分子与器壁碰撞一次时对器壁的平均冲击力增大，使压强增大。所以气体压强的大小宏观上看跟温度和气体分子的数密度有关；微观上看跟单位体积内的分子数和分子的平均速率有关。 3．大气压强的产生及影响因素 大气压强由气体的重力产生，如果没有地球引力的作用，地球表面上就没有大气，也就没有大气压强。由于地球引力与距离的平方成反比，所以大气压力与气体的高度、密度有关，在地面上空不同高度处，大气压强不相等。 气体压强的分析方法 (1)明确气体压强产生的原因——大量做无规则运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞。压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力。 (2)明确气体压强的决定因素——气体分子的数密度与平均速率。 (3)只有知道了两个因素的变化，才能确定压强的变化，任何单个因素的变化都不能决定压强是否变化。 典例2：关于密闭容器中气体的压强，下列说法正确的是(　　) 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．压强的大小只取决于气体分子数量的多少 D．容器运动的速度越大，气体的压强也越大 B　[气体的压强是大量气体分子不断地碰撞器壁而产生的，A错误，B正确；压强的大小取决于气体分子的平均动能和分子的数密度，与物体的宏观运动无关，C、D错误。] 当堂达标： 1．(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．分子的不断碰撞致使它做杂乱无章的热运动 C．分子沿各方向运动的机会均等 D．分子的速率分布毫无规律 2．(多选)如图所示为一定质量的氧气分子在0 ℃和100 ℃两种不同情况下的速率分布情况，由图可以判断以下说法正确的是(　　) A．温度升高，所有分子的运动速率均变大 B．温度越高，分子的平均速率越小 C．0 ℃和100 ℃时氧气分子的速率都呈现“中间多，两头少”的分布特点 D．100 ℃的氧气与0 ℃的氧气相比，速率大的分子所占的比例较大 3．(多选)如图所示，封闭在汽缸内一定质量的理想气体，如果保持体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是(　　) A．气体的密度增大 B．气体的压强增大 C．气体分子的平均动能减小 D．每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多 4．两个完全相同的圆柱形密闭容器温度相同，如图所示，甲内有2 g的H2气体，乙内有2 g的O2气体，试判断两个容器壁所受压强的大小关系。 甲　　　　乙 参考答案： 1.ABC　[因气体分子间的距离较大，分子力可以忽略，分子除碰撞外不受其他作用，故可在空间内自由移动，A正确；分子间不断的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；气体分子速率呈“中间多、两头少”的规律分布，D错误。] 2.CD　[温度升高，气体分子的平均运动速率增大，但有些分子的运动速率可能减小，从图中可以看出温度高时，速率大的分子所占比例较大，A、B错误，C、D正确。] 3.BD　[当温度T升高时，分子平均速率变大，压强增大，B正确；由于质量不变，体积不变，则分子密度不变，而温度升高，分子的平均速率增大，所以单位时间内气体分子对器壁碰撞次数增多，D正确，A、C错误。] 4.[解析]　由于H2的摩尔质量小于O2的摩尔质量，质量相同的H2比O2的分子数多，温度相同，分子的平均动能相同，由于气体的压强由分子的平均速率与单位体积内的分子数决定，可见甲容器中器壁所受压强大。 [答案]　p甲＞p乙 学科网（北京）股份有限公司 $