第1章 第3节 气体分子速率分布的统计规律（课件PPT）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版）

气体分子速率分布的统计规律 (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.知道分子运动速率分布图像的特点及意义。 2.能从微观和宏观的视角综合分析物理问题。 3.能感受常规方式认识微观世界的微妙。 逐点清(一)　偶然中的必然 逐点清(二)　气体分子速率分布规律 01 02 CONTENTS 目录 课时跟踪检测 03 逐点清(一)　偶然中的必然 1.现象 某一事件的出现纯粹是______的，少量的偶然事件的分布情况也是不确定的，但_______偶然事件却会表现出必然的规律。 2.统计规律 大量偶然事件表现出来的___________。 多维度理解 偶然 大量的 整体规律 1.伽尔顿板可以演示某种统计规律。如图所示，让大量小球从上方漏斗形入口落下，则下列图中能正确反映最终落在槽内小球的分布情况的是 (　　) 全方位练明 √ 解析：让大量小球从上方漏斗形入口落下，落在槽内小球的分布显示出规律性，按正态分布，形状如C所示，故C正确。 2.下表为历史上某些统计学家以相同的方法抛掷硬币，出现正面朝上次数的统计表，从表中的数据你能得出什么结论? 实验者 抛掷次数 出现正面次数 棣莫佛 2 048 1 061 布丰 4 040 2 048 皮尔逊 12 000 6 019 皮尔逊 24 000 12 012 提示：随着抛掷次数的增加，硬币出现正、反面朝上的概率是相等的。 3.某医院治疗一种疾病的治愈率为10%，那么，前9个病人都没有治愈，第10个病人就一定能治愈吗? 提示：如果把治疗一个病人作为一次实验，治愈率是10%，随着实验次数的增加，即治疗的病人数的增加，大约有10%的人能够治愈，但对于一次实验来说，其结果是随机的，因此，前9个病人没有治愈，对第10个病人来说，其结果仍然是随机的，既有可能治愈，也有可能没有治愈，治愈率仍是10%。 逐点清(二)　 气体分子速率分布规律 1.气体分子运动的特点 气体分子都在永不停息地做________运动，每个气体分子的运动状态瞬息万变，每一时刻的运动情况完全是偶然的、不确定的。 2.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)气体分子间的分子力很微弱，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。 多维度理解 无规则 3.气体分子的速率分布图像 4.规律 在一定______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“_______________”的分布规律。当温度_____时，该分布规律不变，气体分子的平均速率增大，分布曲线的峰值向________的一方移动。 温度 中间多、两头少 升高 速率大 [微点拨] 气体分子运动的特点 (1)标准状态下1 cm3气体中的分子数比地球上的人口总数还要多上许多亿倍。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)正是“频繁碰撞”，造成气体分子不断地改变运动方向，使得每个气体分子可自由运动的行程极短(理论研究指出通常情况下气体分子自由运动行程的数量级仅为10-8 m)，整体上呈现为杂乱无章的运动。 (3)分子运动的杂乱无章，使得分子向各个方向运动的机会均等。 1.判断下列说法是否正确。 (1)每个分子的运动速率随温度的变化是有规律的。( ) (2)个别分子的运动也具有规律性，只是它对整体效果的影响不明显罢了。( ) (3)大量分子的无规则运动遵循一定的统计规律。( ) (4)当物体温度升高时，每个分子运动都加快。( ) 全方位练明 × × × √ 2.(双选)如图，在烧瓶内充满NO2气体，关于NO2气体分子的运动情况，下列说法中正确的是 (　　) A.某一时刻具有任一速率的分子数目是相等的 B.某一时刻一个分子速度的大小和方向是偶然的 C.某一时刻向任意一个方向运动的分子数目相等 D.温度升高，所有NO2气体分子的速率都会发生变化 √ √ 解析：具有任一速率的分子数目并不是相等的，而是呈“中间多、两头少”的统计分布规律，A错误；由于分子之间频繁地碰撞，分子随时都会改变运动速度的大小和方向，因此在某一时刻一个分子速度的大小和方向完全是偶然的，B正确；虽然每个分子的速度瞬息万变，但是大量分子的整体存在着统计规律，由于分子数目巨大，在某一时刻向任意一个方向运动的分子数目只有很小的差别，可以认为是相等的，C正确；温度升高，NO2气体每个分子的速率仍然是瞬息万变的，只是分子运动的平均速率增大，某个分子的速率可能不变，D错误。 3.(2025·江苏高考)一定质量的理想气体，体积保持不变。在甲、乙两个状态下，该气体分子速率分布图像如图所示。与状态甲相比，该气体在状态乙时 (　　) A.分子的数密度较大 B.分子间平均距离较小 C.分子的平均动能较大 D.单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数较少 √ 解析：一定质量的理想气体，甲、乙两个状态下气体的体积相同，所以甲、乙两个状态下气体分子数密度相同、分子间平均距离相同，故A、B错误；根据题图可知，乙状态下气体分子速率大的分子占比较多，则乙状态下气体温度较高，气体分子平均动能大，平均速度大，则单位时间内撞击容器壁次数较多，故C正确，D错误。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 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.平均动能变大 C.每个分子速率都会相应地减小 D.速率小的分子数所占的比例升高 √ 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，分子平均动能减小，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项正确。 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 2.1859年麦克斯韦从理论上推导出了气体分子速率的分布规律，后来有许多实验验证了这一规律。若以横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比。下面四幅图中能正确表示某一温度下气体分子速率分布规律的是 (　　) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：气体分子速率分布规律是“中间多、两头少”，且分子不停地做无规则运动，没有速率为零的分子，故D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 3.(双选)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，可在空间里自由移动 B.分子的频繁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不相等 D.分子的速率分布毫无规律 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：气体分子除碰撞外可以认为是在空间内自由移动的，气体分子沿各方向运动的机会相等，碰撞使之做无规则运动，但气体分子速率按正态分布，即按“中间多、两头少”的规律分布，所以A、B正确，C、D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 4.(双选)甲、乙两容器中装有相同质量的氦气，已知 甲容器中氦气的温度高于乙容器中氦气的温度。由此可 知 (　　) A.甲中氦气分子的平均动能一定大于乙中氦气分子的平均动能 B.甲中每个氦气分子的动能一定都大于乙中每个氦气分子的动能 C.甲中动能大的氦气分子所占比例可能等于乙中动能大的氦气分子所占比例 D.甲中氦气分子的热运动一定比乙中氦气分子的热运动剧烈 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：分子的平均动能取决于温度，温度越高，分子的平均动能越大，故A正确；根据气体分子速率分布规律知，某气体的分子平均动能比另一气体的大，并不意味着该气体的每一个分子的动能都比另一气体的大，故B错误；分子的动能也应遵从统计规律，即“中间多、两头少”，两容器中分子总数相同，温度较高的容器中动能大的分子所占比例一定大于温度较低的容器中动能大的分子所占比例，C错误；温度越高，分子的热运动越剧烈，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 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 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 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，题图中图线越宽、越平缓，显然从题图中可看出TⅢ>TⅡ>TⅠ，B正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 6.如图是氧气分子在不同温度(0 ℃和100 ℃)下的速率分布图像，由图可得知 (　　) A.同一温度下，氧气分子呈现出“中间多、两头少”的分布规律 B.随着温度的升高，每一个氧气分子的速率都增大 C.随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例变高 D.随着温度的升高，氧气分子的平均速率变小 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：同一温度下，中等速率的氧气分子数所占的比例大，呈现“中间多、两头少”的分布规律，故A正确；温度升高使得氧气分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大，故B、D错误；温度升高使得速率小的氧气分子所占的比例变小，故C错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 7.(双选)通过大量实验可以得出一定质量的气体在一定温度下，其分子速率的分布情况。下表为0 ℃时空气分子的速率分布，如图为速率分布图，可知 (　　) 速率区间/(m·s-1) 分子数占总分子数的比例 100以下 0.01 100~200 0.08 200~300 0.15 300~400 0.20 400~500 0.21 500~600 0.17 600~700 0.10 700以上 0.08 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 A.速率特别大的分子与速率特别小的分子都比较多 B.在400~500 m/s这一速率区间中的分子数占的比例最大 C.若气体温度发生变化，将不再有如图所示的“中间多、两头少”的规律 D.当气体温度升高时，并非每个气体分子的速率都增大，而是速率大的气体分子所占的比例增大，使得气体分子的平均速率增大 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：由速率分布图可知，速率特别大的分子与速率特别小的分子都比较少，A错误；在400~500 m/s这一速率区间中的分子数占的比例最大，B正确；若气体温度发生变化，仍有如题图所示的“中间多、两头少”的规律，C错误；当气体温度升高时，并非每个气体分子的速率都增大，而是速率大的气体分子所占的比例增大，使得气体分子的平均速率增大，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 8.(2025·山东东营高二质检)关于分子动理论，下列说法正确的是 (　　) A.图甲中，状态①的温度比状态②的温度低 B.图甲中，两条曲线如果完整，下方的面积不相等 C.由图乙可知，当分子间的距离从r2 逐渐减小为r1时，分子间作用力做正功 D.由图乙可知，当分子间的距离从r2 逐渐减小为r0时，分子势能不断减小 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：由题图甲知，①中速率大的分子占据比例较大，说明①对应的分子平均动能较大，故①对应的温度较高，故A错误；由题图甲可知，在两种不同情况下，各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率的关系图线下方的面积都应该等于1，即相等，故B错误；由题图乙可知，当分子间的距离从r2逐渐减小为r1时，分子间作用力先表现为引力后表现为斥力，分子间作用力先做正功再做负功，故C错误；当分子间的距离从r2逐渐减小为r0时，分子间作用力表现为引力，分子间作用力做正功，分子势能不断减小，故D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 9.氧气分子在0 ℃和100 ℃下的速率分 布如图所示，纵轴表示对应速率的氧气分 子数目ΔN占氧气分子总数N的百分比，则 关于分子运动的说法正确的是 (　　) A.0 ℃的氧气分子速率一定比100 ℃时速率小 B.0 ℃的氧气分子平均动能可能比100 ℃时的大 C.同一温度下，速率中等的氧气分子所占比例大 D.温度越高，同样速率的分子对应的百分比都增加 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：0 ℃的氧气分子平均速率一定比100 ℃ 氧气分子平均速率小，但不是每个分子的速率都小，故A错误；0 ℃的氧气分子平均动能比100 ℃氧气分子平均动能小，故B错误；由题图可以知道，氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下都满足“中间多、两头少”的规律，所以同一温度下，速率中等的氧气分子所占比例大，故C正确；温度越高，同样速率的分子对应的百分比有的增加、有的减少，故D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 10.(双选)如图甲为测量分子速率分布的装置示意图，圆筒绕其中心匀速转动，侧面开有狭缝N，内侧贴有记录薄膜，M为正对狭缝的位置。从原子炉R中射出的银原子蒸气穿过屏上S缝后进入狭缝N，在圆筒转动半个周期的时间内相继到达并沉积在薄膜上。展开的薄膜如图乙所示，NP、PQ间距相等，则 (　　) A.到达M附近的银原子速率较小 B.到达Q附近的银原子速率较大 C.到达Q附近的银原子速率为“中等”速率 D.到达PQ区间的银原子百分率大于到达NP区间的银原子百分率 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：银原子进入圆筒后做匀速直线运动，打到圆筒上的位置越靠近M点用时越短、速率越大，越靠近N点用时越长、速率越小，A、B错误；由题图乙可知，到达PQ区间的银原子百分率最大，根据分子速率分布规律的“中间多、两头少”特征可知，到达Q附近的银原子速率为“中等”速率，故C、D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 11.(4分)生命茁壮成长的地球，有水行星之称。液态水覆盖地球表面的三分之二，重量约15×1017 t，地球表面最高气温为60 ℃，而此时水蒸气分子的平均速率达2 000 m/s，地球的第一宇宙速度为7.9 km/s。月球的半径为1 738 km，月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的，月球在阳光照射下的温度可以达到127 ℃。 (1)随着温度的升高，水分子的平均速率_______(选填“增大”“减小”或“不变”)。(2分)  答案：增大 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 (2)地球表面水分子的平均速率_______ (选填“大于”“小于”或“等于”)第一宇宙速度，所以水分子不能脱离地球。(2分)  答案：小于 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 12.(8分)根据实验测得的结果，气体分子的平均速率是很大的。如在0 ℃，氢气分子的平均速率为1 760 m/s，氧气分子的平均速率为425 m/s。可是在一个房间里，打开香水瓶时，却无法立即闻到它的香味，这是什么缘故? 答案：见解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 解析：分子的平均速率虽然很大，但由于单位体积内的气体分子数也非常巨大，所以一个分子要前进一段距离是“很不容易”的。分子在前进的过程中要与其他分子发生非常频繁地碰撞(标准状况下，1个分子在1 s内大约与其他分子发生65亿次碰撞)，每次碰撞后，分子速度的大小和方向都会发生变化，所以它所经历的路程是极其曲折的。不排除有个别香水分子迅速地运动到人的鼻子处，但要想使人闻到香味，必须有相当数量的分子扩散到人的鼻子处，这就需要较长的时间。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 13.(8分)有的人交通安全意识不强，经常闯红灯，并且还说闯了这么多次红灯不也没事，从统计规律分析闯红灯发生事故与遵守交通规则发生交通事故的概率。 答案：见解析 解析：单独闯一次红灯，甚至几次，这时候由于数量较少，偶然性比较大，与统计规律有偏差，但从大量事故来分析，闯红灯发生事故要比遵守交通规则发生事故的概率大很多。 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $