第1章 第3节 分子运动速率分布规律（课件PPT）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

分子运动速率分布规律 (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.了解什么是统计规律，理解气体分子运动的特点及气体分子运动速率分布的统计规律，能用分子动理论解释气体压强的微观意义。 2.体会用气体分子的速率分布图像描述气体分子速率分布特点。 3.利用所学知识解决生产生活中的问题。 逐点清(一)　气体分子运动的特点及速率分布图像 逐点清(二)　气体压强的微观解释 01 02 CONTENTS 目录 课时跟踪检测 03 逐点清(一)　气体分子运动 的特点及速率分布图像 1.随机性与统计规律 (1)必然事件：在一定条件下______出现的事件。 (2)不可能事件：在一定条件下________出现的事件。 (3)随机事件：在一定条件下可能出现，也可能不出现的事件。 (4)统计规律：大量___________的整体表现出来的规律。 多维度理解 必然 不可能 随机事件 2.气体分子运动的特点 (1)自由性：气体分子间距离比较大，分子间的作用力很弱，通常认为，气体分子除了相互碰撞或跟器壁碰撞外，不受力而做__________运动，因而气体充满它能达到的整个空间。 (2)随机性：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__________。 (3)规律性：单个分子的运动是无规则的，具有不确定性，但大量分子在某一时刻，向任何一个方向运动的分子数目几乎______，在宏观上表现为均衡性。 匀速直线 杂乱无章 相等 3.分子运动速率分布图像 (1)气体分子速率分布图像，如图所示。 (2)分布规律：气体分子速率呈现“中间多、两头少”的分布规律。 (3)对气体分子速率分布曲线的理解 ①不同的气体在不同的温度下，分布曲线是不同的，但“中间多、两头少”的分布规律是相同的。 ②对一定质量的同种气体，温度不同，曲线也不同，当温度升高时，速率大的分子数目一定增加，因此曲线的峰值向速率大的方向移动，且峰值变小。 1.判断下列说法是否正确。 (1)某一时刻一个分子的速度大小和方向是偶然的。 ( ) (2)大量气体分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向各个方向运动的分子数目几乎相等。 ( ) (3)气体内部所有分子的速率都随温度的升高而增大。 ( ) (4)大多数气体分子的速率处于中间值，少数分子的速率较大或较小。( ) 全方位练明 √ √ × √ 2.(多选)关于大量气体分子运动的特点，下列说法正确的有 (　　) 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.分子间的频繁碰撞致使它做杂乱无章的运动 C.分子沿各方向运动的机会均等 D.某时刻某一气体分子向左运动，则下一时刻它一定向右运动 √ √ √ 解析：因气体分子间的距离较大，分子间的作用力可以忽略，气体分子除碰撞外不受其他力的作用，故气体分子可在空间内自由移动，A正确；气体分子间的频繁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；分子的运动杂乱无章，某时刻某一气体分子向左运动，下一时刻它的运动方向并不能确定，故D错误。 逐点清(二)　气体压强的微观解释 1.气体压强的产生原因：大量气体分子连续均匀地撞击器壁的结果。 2.气体压强的大小：器壁___________上受到的压力大小。 3.决定气体压强大小的因素 (1)微观因素 ①与气体分子的数密度有关：气体分子数密度(即单位体积内气体分子的数目)越大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就______，气体压强就______。 多维度理解 单位面积 越多 越大 ②与气体分子的平均速率有关：气体的温度越高，气体分子的平均速率就越大，单位面积上气体分子与器壁的碰撞对器壁的作用力就越_____；从另一方面讲，分子的平均速率越大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就越多，累计冲力就越大，气体压强就越____。 (2)宏观因素 ①与温度有关：体积一定时，温度越高，气体的压强越大。 ②与体积有关：温度一定时，体积越小，气体的压强越大。 大 大 4.密闭气体压强与大气压强的区别与联系   密闭气体压强 大气压强 区别 ①因密闭容器中的气体质量一般很小，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大小由气体分子的数密度和平均速率决定，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 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实现的 1. (多选)关于气体压强的产生，下列说法正确的是 (　　) A.气体的压强是大量气体分子对器壁频繁、持续地碰撞产生的 B.气体对器壁产生的压强等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力 C.气体的温度越高，每个气体分子与器壁碰撞的冲力越大 D.气体压强的大小跟气体分子的平均速率和分子密集程度有关 全方位练明 √ √ √ 解析：气体对容器的压强是大量气体分子对器壁频繁、持续地碰撞产生的，等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，故A、B正确；气体的温度越高，气体分子的平均速率越大，与器壁碰撞的冲力越大，但不是每个气体分子与器壁碰撞的冲力越大，故C错误；气体压强的大小跟气体分子的平均速率和密集程度有关，故D正确。 2.(多选)如图，封闭在汽缸内一定质量的某种气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是 (　　) A.气体分子的数密度增大 B.所有气体分子的运动速率一定增大 C.气体的压强增大 D.每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多 √ √ 解析：封闭气体的体积不变，气体质量不变，气体的分子数不变，所以分子的数密度不变，A错误；温度升高，气体分子运动的平均速率增大，但不是所有分子的运动速率都增大，B错误；气体分子的数密度不变，温度升高时，气体分子的平均速率增大，单位时间内能够到达器壁的分子数增多，每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多，器壁受到的作用力增大，压强增大，C、D正确。 3.气球是小孩子们很喜欢的玩具，当我们给气球 打气时发现，堵住打气筒的出气口，缓慢向下压活塞 使气体体积减小，会感到越来越费力。(此过程中气体 的温度保持不变) (1)气体分子间有没有可压缩的间隙? 解析：根据气体的特点可知，气体分子间有较大的可压缩的间隙。 (2)缓慢向下压活塞感到越来越费力的原因是什么? 解析：缓慢向下压活塞感到越来越费力，是因为气体被压缩，单位体积内的分子数增多，使得在单位时间内撞击活塞的气体分子数目增多，气体的压强增大，需要用的外力增大。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1.关于气体分子的运动情况，下列说法正确的是 (　　) A.某一时刻具有任意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.某一温度下，大多数气体分子的速率不会发生变化 D.分子的速率分布毫无规律 √ 解析：具有不同速率的分子数目并不是相等的，呈“中间多、两头少”的统计规律分布，故A、D项错误；由于分子之间频繁地碰撞，分子随时都会改变自己的运动状态，因此在某一时刻，一个分子速度的大小和方向是偶然的，故B项正确；某一温度下，每个分子的速率仍然是随时变化的，只是分子运动的平均速率不变，故C项错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 2.(多选)对于气体分子的运动，下列说法正确的是 (　　) A.一定温度下气体分子的碰撞十分频繁，同一时刻，气体分子沿各个方向运动的机会(概率)相等 B.一定温度下气体分子的速率一般不相等，但速率很大和速率很小的分子数目相对较少 C.一定温度下气体分子做杂乱无章的运动，可能会出现某一时刻所有分子都朝同一方向运动的情况 D.当温度升高时，其中某10个分子的平均速率可能减小 √ √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：一定温度下气体分子碰撞十分频繁，单个分子运动杂乱无章，但大量分子的运动遵从统计规律，速率很大和速率很小的分子数目相对较少，向各个方向运动的分子数目相等，A、B正确，C错误；温度升高时，大量分子的平均速率增大，但少量(如10个)分子的平均速率有可能减小，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 3.在相同的外界环境中，两个相同的集气瓶中分别 密闭着质量相同的氢气和氧气，如图所示。若在相同 温度、相同压强下气体的摩尔体积都相同，则下列说法 正确的是 (　　) A.氢气的密度较大 B.氧气的密度较大 C.氢气的压强较大 D.两气体的压强相等 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：两集气瓶中气体的质量相同、体积相同，则两种气体的密度相同，故A、B错误；设摩尔质量为M，则分子数N=，由于氢气分子的摩尔质量较小，则其分子数较多，相同温度下，氢气的压强更大，故C正确，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 4.负压病房是收治传染性强的呼吸道疾病病人所用的医疗设施，可以减少医务人员被感染的概率，负压病房中气压小于外界环境的大气压。若负压病房的温度和外界温度相同，则以下说法正确的是 (　　) A.负压病房内气体分子的平均速率小于外界环境中气体分子的平均速率 B.负压病房内每个气体分子的运动速率都小于外界环境中每个气体分子的运动速率 C.负压病房内单位体积气体分子的个数小于外界环境中单位体积气体分子的个数 D.相同面积下，负压病房内壁受到的气体压力等于外壁受到的气体压力 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：负压病房的温度和外界温度相同，故负压病房内气体分子的平均速率等于外界环境中气体分子的平均速率，故A错误；负压病房内、外气体分子的平均速率相等，则负压病房内每个气体分子的运动速率不可能都小于外界环境中每个气体分子的运动速率，故B错误；决定气体压强的微观因素是单位体积的气体分子数和气体分子的平均速率，负压病房内、外温度相等，即气体分子平均速率相等，要形成负压，则负压病房内单位体积气体分子的个数小于外界环境中单位体积气体分子的个数，故C正确；压力F=pS，负压病房内、外压强不等，相同面积下，负压病房内壁受到的气体压力小于外壁受到的气体压力，故D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 5.(2025·云南曲靖高二期末)如图所示为 一定质量的密封气体在不同温度下的分子 速率分布曲线，f为在速率v附近单位速 率间隔内气体分子数与分子总数的比，曲 线Ⅰ和Ⅱ对应的温度分别为TⅠ和TⅡ，曲线Ⅰ和Ⅱ与坐标轴围成的面积分别为S1、S2，则下列说法正确的是(　　) A.TⅠ<TⅡ B.TⅠ>TⅡ C.S1<S2 D.S1>S2 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：根据分子运动速率分布的统计规律知，气体的温度越高，速率较大的分子所占的比例越大，所以TⅠ<TⅡ，故A正确，B错误；气体分子的总量一定，各速率区间的分子数占总分子数的百分比的总和为1，则曲线Ⅱ与坐标轴围成的面积与曲线Ⅰ与坐标轴围成的面积相等，都等于1，即S1=S2，故C、D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 6.关于气体的压强，下列说法正确的是 (　　) A.气体的压强是由气体分子间的吸引和排斥产生的 B.气体分子的平均速率增大，气体的压强一定增大 C.气体的压强等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力 D.当某一容器自由下落时，容器中气体的压强将变为零 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：气体的压强是由于大量气体分子频繁撞击器壁产生的，等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，A错误，C正确；气体分子的平均速率增大，若气体体积增大，气体的压强不一定增大，B错误；当某一容器自由下落时，容器中气体分子仍不断地碰撞器壁，故气体的压强不为零，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 7.下列说法中正确的是 (　　) A.气体对容器的压强是大量气体分子对容器壁的碰撞引起的，它跟气体分子的数密度以及气体分子的平均速率有关 B.气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，仅与单位体积内的分子数有关 C.气体对容器的压强是气体分子之间的斥力作用产生的 D.当气体分子热运动变得剧烈时，气体压强必变大 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：气体对容器的压强是大量气体分子对容器壁的碰撞引起的，在微观上它与气体分子的数密度以及气体分子的平均速率有关，在宏观上与气体的体积及温度有关，气体分子间距离较大，一般认为分子之间不受分子力作用，A正确，C错误；气体分子单位时间内与单位面积器壁的碰撞次数与单位体积内的分子数和气体的温度都有关，B错误；当气体分子热运动变得剧烈时，气体的温度升高，但不知道气体体积的变化情况，故气体压强不一定变大，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 √ 8.甲、乙两个相同的密闭容器中分别装有等质量的同种气体，甲容器中气体经温度不变、体积减小的过程，乙容器中气体经体积不变、温度升高的过程后，气体的压强均增大，下列说法正确的是 (　　) A.甲容器中气体压强增大是由于气体分子间的斥力增加 B.甲容器中单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数增多 C.乙容器中气体分子的总数增加 D.甲、乙容器中气体压强增大的微观原因相同 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：甲容器中气体压强增大是由于气体体积减小，气体分子的数密度增大，单位时间内单位面积器壁上受气体分子碰撞的次数增多，对容器壁的平均作用力增大，乙容器中气体压强增大是由于温度升高，气体分子的平均速率增大，分子撞击器壁时的作用力增大，A、D错误，B正确；乙容器中气体质量一定，故气体分子的总数不变，C错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 9.对一定质量的气体，若用N表示单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数，则 (　　) A.当体积减小时，N必定增加 B.当温度升高时，N必定增加 C.当压强不变而体积和温度变化时，N必定变化 D.当压强不变而体积和温度变化时，N可能不变 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：一定质量的气体，在单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数，取决于分子数密度和分子热运动的剧烈程度，即与体积和温度有关，故A、B错误；压强不变，说明单位时间内气体分子对单位面积器壁上的平均作用力不变，温度变化时，气体分子的平均速率一定发生改变，故单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数N必定变化，C正确，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 10.下面的表格是某地区1~7月份气温与气压的对照表，7月份与1月份相比较，正确的是 (　　) 月份/月 1 2 3 4 5 6 7 平均最高气温/ ℃ 1.4 3.9 10.7 19.6 26.7 30.2 30.8 平均大气压/105 Pa 1.021 1.019 1.014 1.008 1.003 0.998 4 0.996 0 A.空气分子无规则热运动的情况几乎不变 B.空气分子无规则热运动减弱了 C.单位时间内空气分子对地面的撞击次数增多了 D.单位时间内空气分子对单位面积地面撞击次数减少了 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：由表中数据知，7月份与1月份相比，平均气温升高，空气分子热运动更加剧烈，A、B错误；温度升高，空气分子平均动能增大，而压强减小，可知空气分子的密集程度减小，所以单位时间内空气分子对单位面积地面的撞击次数减少了，C错误，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 11.(多选)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 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 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，则乙的分子数密度较小，单位时间撞击器壁单位面积上的分子数较少，气体压强较小，即乙的压强小于p，选项A错误；若丙的体积、质量和甲相同，则丙的分子数密度与甲相同，由于丙的温度高于t，分子平均速率较大，分子对器壁的平均作用力较大，则丙气体的压强较大，即丙的压强大于p，选项B正确； 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 若丁的质量和甲相同，体积大于V，则丁的分子数密度小于甲，单位时间内撞击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，分子对器壁的平均作用力较大，因此无法比较丁的压强与p的大小，选项C错误；戊的质量大于m、温度高于t，体积和甲相同，则戊的分子数密度大于甲，分子的平均速率大于甲，单位时间内撞击器壁的分子数大于甲，分子对器壁的平均作用力大于甲，则压强大于甲，即戊的压强大于p，选项D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 12.(14分)(2025·北京西城高二期末)从分子动理论 的观点来看，一个密闭容器中气体分子的运动是杂乱 无章的，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，如图所示。为简化问题，假定：气体分子的大小可以忽略，速率均为v，每次分子与器壁碰撞作用时间为Δt，碰撞前后气体分子的速度方向都与器壁垂直，且速率不变。已知每个分子的质量为m，单位体积内分子数量n为恒量。利用所学力学知识，回答以下问题： 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (1)选择一个与器壁发生正碰的气体分子为研究对象，求碰撞过程气体分子对器壁的作用力F0的大小；(4分) 答案：　 解析：根据动量定理有-F0Δt=-mv-mv 解得F0=。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (2)推导出气体压强p的表达式；(6分) 答案： 解析：在空间取边长为vt的正方体，其所含分子数为N=n 由于向各个方向运动的气体分子数目几乎相等，则在时间t内正方体内与其中一个面撞击的分子数占总分子数的，根据动量定理有 -Ft=-mv-mv 气体压强为p== 解得p=。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (3)对于一定量的气体，从宏观上看，仅升高温度或仅减小体积都会使气体压强增大，请从微观角度说明原因。(4分) 解析：对于一定量的气体，若仅升高温度，气体分子运动的平均速率增大，气体分子撞击器壁的平均作用力增大，则压强增大；若仅减小体积，则气体分子的数密度增大，单位时间撞击器壁单位面积的分子数目增大，则气体压强增大。 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $