第1章 3.分子运动速率分布规律（学用word）-【优学精讲】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

本讲义聚焦分子运动速率分布规律核心知识点，系统梳理气体分子运动的统计规律、速率分布图像“中间多、两头少”的特点及气体压强的微观解释，通过情境问题搭建从统计规律到图像分析再到压强成因的学习支架。 该资料以抛掷硬币、小钢珠实验等情境驱动探究，培养科学探究能力，通过速率分布图像分析发展科学思维中的模型建构，结合易错辨析强化物理观念。课中辅助教师引导学生主动建构知识，课后助力学生回顾知识点、弥补薄弱环节。

3.分子运动速率分布规律 学习目标 1.知道气体分子运动的特点。 2.掌握气体分子运动速率分布规律和图像。 3.能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义。 知识点一　气体分子运动的特点 　情境1：抛掷硬币游戏。 问题：（1）抛掷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？ （2）由此你能得出什么结论？ 　情境2：据测算，在标准状态下，1 cm3 气体中约有 2.7×1019个分子。大量分子都在做无规则运动，分子间不断发生碰撞，一个分子在1 s内与其他分子的碰撞次数高达65亿次。频繁的碰撞使得每个分子的速度大小和方向频繁地改变。 问题：（1）分子数量如此之大，运动又是如此无序，该怎样研究分子的运动呢？ （2）从概率方面讲“在任一时刻气体分子沿各个方向运动的数目相等”，请谈谈你对这个结论的认识。 1.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　　　　的事件。 （4）统计规律：大量　　　　　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。 2.气体分子运动的特点 （1）通常情况下，气体分子间距离大约是分子直径的　　倍，可以认为除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，气体分子不受力的作用，做匀速直线运动。 （2）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　　　　。 【易错辨析】 （1）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。（　　） （2）单独来看，各个分子的运动是无规律的，具有偶然性，但从总体来看，大量分子的运动都有一定的规律。（　　） （3）气体分子的不断碰撞致使它做杂乱无章的运动，且沿各方向运动的机会均等。（　　） 1.大量分子运动的统计规律 （1）个别事物的出现具有偶然因素，但大量事物的出现，却遵从一定的统计规律。 （2）从微观角度看，由于物体是由大量的分子组成的，这些分子并没有统一的运动步调，单独来看，各个分子的运动都是不规则的，带有偶然性，但从总体来看，大量分子的运动却有一定的规律。 2.气体分子运动的特点 （1）自由性：可以认为分子不受力而做匀速直线运动，因而气体能充满整个空间。 （2）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，而且向着各个方向运动的气体分子数目都相等。 【例1】　（气体分子运动特点）〔多选〕（2025·嘉兴高二检测）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.大量气体分子的运动具有一定的规律性，一个分子的速度可以在长时间内不变 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 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 知识点二　分子运动速率分布图像 　情境：小实验：如图，在一块竖直放置的木板上，顶部设一漏斗形开口，木板的上半部分钉有许多规则排列的小钉子，下半部分用多块竖直的小隔板分隔出许多道等宽的狭槽，装置前有玻璃板覆盖。从木板顶部的漏斗形开口投入小钢球，小球的直径略小于两隔板间的距离，小球最终落在槽内。 问题：若连续投入大量的小球，将会观察到什么现象？请尝试解释。 分子运动速率分布图像 1.温度越高，分子的热运动越　　　　。 2.大量气体分子的速率呈“　　　　　　　　”的规律分布。当温度升高时，速率大的分子比例较多，分子平均速率较大。 1.气体分子速率分布规律 在一定状态下，气体的大多数分子的速率都在某个值附近，离这个值越远，具有这种速率的分子数就越少，即气体分子速率总体上呈“中间多、两头少”的分布规律。 2.气体分子速率分布规律图像 速率分布规律图像如图所示，横坐标表示分子的速率v，纵坐标表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比。从速率分布规律图像可以看出，当温度升高时，“中间多、两头少”的分布规律不变，气体分子的平均速率增大，分布曲线的峰值向速率大的一方移动。 【例2】　（气体分子速率分布规律）在0 ℃和100 ℃温度下，某种气体分子各速率区间的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化关系分别如图中的两条曲线所示。下列说法正确的是（　　） A.图中虚线对应气体分子平均速率较小的情形 B.气体温度越高，图线的峰值越高 C.图线反映了温度越高，每个分子的热运动都越剧烈 D.气体分子在0 ℃和100 ℃温度下都满足“中间多、两头少”的分布规律 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下各速率区间的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是（　　） A.图中实线对应氧气分子在0 ℃时的情形 B.图中实线对应氧气分子在100 ℃时的情形 C.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目 D.与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大 知识点三　气体压强的微观解释 　情境：从距台秤20 cm高度处往秤盘上倾倒小钢珠。 问题：（1）倾倒一颗小钢珠和均匀倾倒100颗或者更多的小钢珠，指针的摆动情况会相同吗？ （2）使这些小钢珠从更高的位置落在秤盘上又会如何？为什么？ 1.气体压强的产生原因：大量气体分子不断撞击器壁的结果。 2.气体的压强：器壁　　　　　面积上受到的　　　　。 3.微观解释 （1）某容器中气体分子的平均速率越大，单位时间内、单位面积上气体分子与器壁的碰撞对器壁的作用力越大。 （2）容器中气体分子的数密度大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多，平均作用力也会较大。 【易错辨析】 　（1）在完全失重的情况下气体对器壁没有压强。（　　） （2）气体分子数越多对器壁产生的压强越大。（　　） （3）同一部分气体在同一容器中，温度越高，压强越大。（　　） 1.决定气体压强大小的因素 （1）微观因素 ①气体分子的数密度：气体分子的数密度越大，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气体分子的平均速率：一方面气体的温度越高，气体分子的平均速率就越大，每个气体分子与器壁碰撞时（可视为弹性碰撞）给器壁的作用力就越大；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，累计作用力就越大，气体压强就越大。 （2）宏观因素 ①与温度有关：在体积不变的情况下，温度越高，气体分子的平均速率越大，则气体的压强越大。 ②与体积有关：在温度不变的情况下，体积越小，气体分子的数密度越大，则气体的压强越大。 2.气体压强与大气压强的区别与联系 项目 气体压强 大气压强 区别 （1）因密闭容器内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温度决定，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产生的 【例3】　（决定气体压强大小的因素）〔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 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【例4】　（液体压强和气体压强）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.两容器中器壁的压强都是由所装物质的重力而产生的 C.甲容器中 pA＞pB，乙容器中pC＝pD D.当温度升高时，pA、pB变大，pC、pD也要变大 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　〔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 1.（气体分子运动特点）〔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 2.（气体分子运动速率分布图像）如图所示是氧气分子在不同温度（0 ℃和100 ℃）下的速率分布图，图中纵轴为速率为v的分子数占总分子数的百分比，则下列说法中正确的是（　　） A.同一温度下，速率越小的氧气分子个数占总分子数的比例越高 B.同一温度下，速率越大的氧气分子个数占总分子数的比例越高 C.随着温度的升高，每一个氧气分子的速率都增大 D.随着温度的升高，氧气分子的平均速率增大 3.（气体压强的微观解释）〔多选〕以下说法正确的是（　　） A.气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子平均每次撞击器壁的作用力增大，气体的压强却不一定增大 B.气体的体积变小时，单位体积内的分子数增多，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多，气体的压强一定增大 C.压强增大是因为分子间斥力增大 D.压强增大是因为单位面积上气体分子对器壁的作用力增大 课堂小结 提示：完成课后作业　第一章　3. 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.分子运动速率分布规律 知识点一　 情境导入 　情境1：提示：（1）抛掷次数较少时，正面向上或向下完全是随机的，但次数很多时，正面向上或向下的概率是相等的。 （2）个别事件的出现具有随机性，但大量事件出现的概率遵从一定的统计规律。 情境2：提示：（1）运用统计规律研究分子的运动。 （2）尽管在某一时刻某个分子的速度大小和方向完全是随机的，但对由大量分子组成的气体整体来说，气体中任一时刻都有向任一方向运动的分子，且气体分子沿各个方向运动的数目相等，即在任一时刻分子沿各个方向运动的概率是相等的。这里所说的“相等”是对大量分子运动情况的统计结果。 新知导读 1.（1）必然　（2）不可能　（3）不出现　（4）随机事件　 2.（1）10　（2）相等 易错辨析 （1）×　（2）√　（3）√ 知识点二　 情境导入 　提示：越靠近中间的狭槽小球越多。少量小球落在哪个槽是偶然的、随机的，大量小球落入槽后的分布情况是有规律的。多次重复实验可知，小球落在槽内的分布是不均匀的，中间槽最多，两边最少，接近漏斗形入口处的槽内，小球最多，即大量小球在槽内的分布遵从统计规律，中间多两头少。 新知导读 1.剧烈　2.中间多、两头少 知识点三　 情境导入 　提示：（1）不相同。倾倒一颗小钢珠，指针基本看不出摆动；均匀倾倒100颗或者更多的小钢珠，指针能大体摆动到某一数值处。 （2）指针摆动角度变大。下落位置越高，小球动能越大，小球对秤盘产生的持续均匀的压力越大，压强越大，台秤读数越大。 新知导读 2.单位　压力 易错辨析 （1）×　（2）×　（3）√ 3.分子运动速率分布规律 知识点一　 【例1】　AD　一定温度下气体分子的碰撞十分频繁，单个分子运动杂乱无章，但大量分子的运动遵从统计规律，向各个方向运动的分子数目相等，B、C错误，A正确；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。 知识点二　 【例2】　D　由图可知，温度越高，分子热运动越激烈，具有最大比例的速率区间，100 ℃时对应的速率400~500 m/s，0 ℃时对应速率300~400 m/s，说明虚线为100 ℃分布图像，对应的平均速率较大，实线对应气体分子平均速率较小的情形，A错误；由图可知，实线为0 ℃的分布图像，虚线为100 ℃的分布图像，气体温度越高，图线的峰值越低，B错误；由图可知，0 ℃时，300~400 m/s速率分布最多，100 ℃时，400~500 m/s速率分布最多，所以图线反映了温度越高，分子的热运动越剧烈，但不是每个分子的热运动都越剧烈，C错误；由图可知，气体分子在0 ℃和100 ℃温度下都满足“中间多、两头少”的分布规律，D正确。 即学即练 　B　题图中实线占总分子数百分比较大的速率区间对应的分子速率较大，温度较高，可知实线对应氧气分子在100 ℃时的情形，选项A错误，B正确；根据分子速率分布图可知，题图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目占总分子数的百分比，不能得出任意速率区间的氧气分子数目，选项C错误；由分子速率分布图可知，与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0~400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小，选项D错误。 知识点三　 【例3】　CD　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；体积不变而温度升高时，气体分子的数密度不变，分子运动的平均速率增大，与器壁碰撞的作用力增大，压强增大，C正确；分子的数密度不变，但温度升高，分子的平均速率增大，所以每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多，D正确。 【例4】　C　甲容器中器壁的压强产生的原因是水受到重力的作用，而乙容器中器壁的压强产生的原因是气体分子撞击器壁产生的，A、B错误；水的压强p=ρgh，hA＞hB，可知pA＞pB，而密闭容器中气体压强各处均相等，与位置无关，pC=pD，C正确；温度升高时，pA、pB不变，而pC、pD均变大，D错误。 即学即练 　ABD　气体对容器的压强是大量气体分子对器壁频繁碰撞产生的，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，分子平均速率越大，但不是每个气体分子的速率越大，也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分子的密集程度有关，故D正确。 【随堂演练】 1.ABC　因气体分子间的距离较大，分子间作用力可以忽略，分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外不受其他力的作用，故可在空间内自由移动，A正确；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。 2.D　同一温度下，速率较小或速率较大的氧气分子个数占总分子数的比例较低，中间速率的氧气分子个数占总分子数的比例较高，所以A、B错误；随着温度的升高，氧气分子的平均速率增大，但并不是每个氧气分子的速率都增大，所以C错误，D正确。 3.AD　气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子平均每次撞击器壁的作用力增大，如果气体体积增大，则气体的压强不一定增大，故A正确；气体的体积变小时，单位体积内的分子数增多，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多，如果温度也降低，气体的压强不一定增大，故B错误；密闭气体压强是分子撞击器壁产生的，所以压强增大是气体分子对器壁单位面积的撞击力变大造成的，另外，气体分子间距较大，分子间作用力几乎为零，故C错误，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $