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

课 题 1.3 分子运动速率分布规律 教 学 目 标 1. 了解什么是统计规律。 2. 了解气体分子沿各个方向运动的机会均等，分子速率按一定规律分布。 3. 能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义。 4. 带学生感受微观世界。 重 点 了解气体分子运动的特点：分子沿各个方向运动的机会均等，分子速率按一定规律分布。 难 点 能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义，知道压强与微观量的联系。 教 学 过 程 一、情境引入 实验：伽尔顿板实验 师：如果投入大量的小球，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。 问：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？ 二、新课教学 师：根据实验我们知道，个别时间的出现有偶然性，大量随机事件的整体会表现出一定的规律——统计规律（statistical regularity）。大量分子的热运动也服从统计规律，分子的运动是无规则的，每个分子的运动都具有不确定性。但物体是由大量分子组成的，因而物体的热现象的宏观特性是由大量分子的集体行为决定的。所以看起来无规则的分子热运动，也必定是有一定的规律 教 学 过 程 的——统计规律。 问：大量分子的热运动服从统计规律，那么从统计学角度看，气体分子的热运动有些什么特点呢？ 师：我们可以认为，液体的分子是一个挨着一个地排列的。液体变为气体后，体积要增大上千倍，可见，气体分子间距离大约是分子直径的 10 倍左右。分子的大小相对分子间的空隙来说很小，所以，可以把气体分子视为质点。由于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。气体很容易被压缩，说明气体分子之间的距离很大，分子间作用力很弱。因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，气体分子不受力在空间内自由移动。所以气体没有确定的形状和体积，其体积等于容器的体积。(气体分子不受力而做匀速直线运动，因而气体会充满它能达到的整个空间) 。大量气体分子永不停息地做无规则运动。就某一个分子而言，在某一时刻它向哪一个方向运动，完全是随机的。因此，在任一时刻分子沿各个方向运动的机会(概率)是均等的。在任一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等的。 例1. (多选)对于气体分子的运动，下列说法正确的是( BD ) A．一定温度下某理想气体的分子的碰撞虽然十分频繁，但同一时刻，每个分子的速率都相等 B．一定温度下某理想气体的分子速率一般不相等，但速率很大和速率很小的分子数目相对较少 C．一定温度下某理想气体的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．一定温度下的某理想气体，当温度升高时，其中某10个分子的平均速率可能减小 教 学 过 程 师：尽管大量气体分子做无规则运动，速率有大有小，但分子的速率却是按一定的规律分布。 ①0°C和100°C氧气分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布②0°C时，速率在300 ~ 400 m/s 的分子最多；100°C时，速率在400 ~ 500 m/s 的分子最多③100°C的氧气，速率大的分子比例较多，其分子的平均速率比0°C的大。 例2. 在一定温度下，某种气体的分子速率分布应该是( B　) A. 每个气体分子速率都相等 B. 每个气体分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子数目很少 C. 每个气体分子速率一般都不相等，但在不同速率范围内，分子数的分布是均匀的 D. 每个气体分子速率一般不相等，速率很大和速率很小的分子数目很多 问：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，那气体压强究竟是怎样产生的呢？ 师：大量气体分子频繁的作用在器壁单位面积上，产生的平均作用力。 师：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？ 师：原因就在于一颗豆子还是多颗豆子。 教 学 过 程 演示实验：模拟气体压强产生的机理 师：气体压强的产生从微观角度来看与分子的密集程度和平均动能有关，宏观角度来看与体积和温度有关。 三、课堂小结 教 后 反 思 本节课内容简单，主要知道分子的速率分布特点以及气体压强的产生。 学科网（北京）股份有限公司 $