第1章 第3节 分子运动速率分布规律（Word教参）-【学霸笔记·同步精讲】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，从统计规律切入，依次讲解气体分子运动特点、分子速率“中间多、两头少”分布规律及温度影响，最后阐释气体压强的微观成因与决定因素，构建完整知识支架。 通过判断正误题、情境思考题及例题解析，结合硬币抛掷解释统计规律、雨滴压伞类比气体压强等实例，培养科学思维（模型建构、科学推理）与物理观念，课中辅助教师教学，课后助力学生查漏补缺。

第3节　分子运动速率分布规律 　 1．知道什么是“统计规律”。　2.掌握气体分子运动的特点。知道分子运动速率分布规律。 3．理解气体压强产生的微观原因及决定因素。 一、统计规律 1．必然事件：在一定条件下必然出现的事件。 2．不可能事件：在一定条件下不可能出现的事件。 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：大量随机事件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。 二、气体分子运动的特点 1．气体分子间距离大约是分子直径的10倍以上，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。 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相等。 三、分子运动速率分布图像 1．气体分子速率呈“中间多、两头少”的规律分布。当温度升高时，速率大的分子比例较多(如图所示)。 2．温度越高，分子的热运动越剧烈。 四、气体压强的微观解释 1．气体压强的大小等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力。 2．产生原因：大量气体分子对器壁的碰撞。 3．决定因素：微观上取决于分子的平均速率和分子的数密度。 判断下列说法是否正确。 (1)大量随机事件的整体会表现出一定的规律性。　(　　) (2)气体分子的速率各不相同，但遵守速率分布规律，即出现“中间多、两头少”的分布规律。(　　) (3)气体的压强是由气体受到重力产生的。(　　) (4)气体的温度越高，压强就一定越大。(　　) (5)大气压强是由空气受重力产生的。(　　) (6)气体的压强是大量气体分子频繁持续地碰撞器壁而产生的。(　　) 答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√ 知识点一　气体分子的运动特点 　 1．抛掷一枚硬币时，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．气体分子间的作用力很小，若没有分子力作用，气体分子将处于怎样的自由状态？ 3．温度不变时，每个分子的速率都相同吗？温度升高时，所有分子运动速率都增大吗？ [提示]　1.抛掷次数较少时，正面向上或向下完全是偶然的，但次数很多时，正面向上或向下的概率是相等的。 2．无碰撞时气体分子将做匀速直线运动，但由于分子之间的频繁碰撞，使得气体分子的速度大小和方向频繁改变，运动变得杂乱无章。 3．分子在做无规则运动，其速率有大有小。温度升高时，所有分子热运动的平均速率增大，即大部分分子的速率增大了，但也有少数分子的速率减小。 1．对统计规律的理解 (1)个别事件的出现具有偶然因素，但大量事件出现的机会却遵从一定的统计规律。 (2)从微观角度看，由于物体是由数量极多的分子组成的，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、带有偶然性的，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)永不停息：气体分子的运动永远不会停下来，即动能不可能为零。 (2)无规则性：分子之间频繁地碰撞，使每个分子的速度大小和方向频繁地改变。 (3)机会均等性：大量分子运动的杂乱无章，使得分子在各个方向运动的机会均等。 　(多选)下列关于气体分子运动的说法正确的是(　　) A．分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外，可在空间自由移动 B．分子间的频繁碰撞致使分子做杂乱无章的运动 C．分子向各个方向运动的机会均等 D．分子运动杂乱无章、毫无规律 [解析]　气体分子间的频繁碰撞使分子做杂乱无章的运动，除碰撞外，分子可在空间自由移动，A、B正确；事实表明，个别分子的运动有它的不确定性，但大量分子的运动遵从一定的统计规律，如分子向各个方向运动的机会均等，C正确，D错误。 [答案]　ABC 　对于气体分子热运动服从统计规律，下列理解正确的是(　　) A．大量无序运动的气体分子组成的系统在总体上呈现的规律性，称为统计规律 B．统计规律对所含分子数极少的系统仍适用 C．统计规律可以由数学方法推导出来 D．统计规律仅适用于气体分子热运动的研究 [解析]　统计规律是大量偶然事件的整体性规律，对于少量的偶然事件是没有意义的，少量的气体分子的运动是不可预知的，故A正确，B、C错误；统计规律适用于所有对于大量偶然事件的研究，故D错误。 [答案]　A 知识点二　分子运动速率分布图像 1．温度越高，分子热运动越剧烈。 2．气体分子速率呈“中间多、两头少”的规律分布。当温度升高时，某一分子在某一时刻，它的速率不一定增加，但大量分子的平均速率一定增加，而且“中间多”的分子速率值增加(如图所示)，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，分子的热运动更剧烈。 3．注意：(1)温度升高时分子平均速率增大，但并不是每个分子的速率都增大。 (2)温度越高时速率大的分子所占据的百分比越大。 　关于对分子的速率分布的解释，下列说法错误的是(　　) A．分子的速率大小与温度有关，温度越高，所有分子的速率都越大 B．分子的速率大小与温度有关，温度越高，分子的平均速率越大 C．分子的速率分布总体呈现出“中间多、两边少”的分布特征 D．分子的速率分布遵循统计规律，适用于大量分子 [解析]　分子的速率大小与温度有关，温度越高，分子运动的平均速率越大，但并非所有分子的速率都越大，故A错误，符合题意，B正确，不符合题意；分子的速率分布遵循统计规律，但其适用于大量分子，且分子的速率分布总体呈现出“中间多、两边少”的分布特征，故C、D正确，不符合题意。 [答案]　A 　【教材经典P11图像改编】一定质量的氧气在0 ℃和100 ℃时分子的速率分布如图所示，下列说法正确的是(　　) A．图中两条曲线与横轴围成的面积不相等 B．氧气分子的速率分布都呈“中间少、两头多”的规律 C．与0 ℃时相比，100 ℃时速率出现在100～300 m/s区间内的分子比例较多 D．与0 ℃时相比，100 ℃时速率出现在600～800 m/s区间内的分子比例较多 [解析]　由于图像横坐标表示速率，纵坐标表示单位速率区间的分子数占总分子数的百分比，可知若在图像上截取一段微元，则该微元与横轴所围几何图形的面积表示百分比，则曲线与横坐标所围图形的面积等于1，即图中两条曲线与横轴围成的面积相等，均等于1，故A错误；根据图像可知，氧气分子的速率分布都呈“中间多、两头少”的规律，故B错误；根据图像可知，温度升高时，分子速率较大的分子数占总分子数的百分比增大，则与0 ℃时相比，100 ℃时速率出现在100～300 m/s区间内的分子比例较少，出现在600～800 m/s区间内的分子比例较多，故C错误，D正确。 [答案]　D 　(2025·云南曲靖市期中)气体的分子都在做无规则的运动，但大量分子的速率分布却有一定的规律性，如图所示，下列说法正确的是(　　) A．高温状态下分子速率大小的分布范围相对较小 B．高温状态下最多数分子对应的速率大于低温状态下最多数分子对应的速率 C．高温状态下每个分子的速率大于低温状态下所有分子的速率 D．在一定温度下，大多数分子的速率都接近某个数值，其余少数分子的速率都小于该数值 [解析]　温度是分子平均动能的标志，温度高则分子速率大的占多数，即高温状态下分子速率大小的分布范围相对较大，故A错误；温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，分子的平均速率越大，则高温状态下最多数分子对应的速率大于低温状态下最多数分子对应的速率，但不是高温状态下每个分子的速率大于低温状态下所有分子的速率，故B正确，C错误；由不同温度下的分子速率分布曲线可知，在一定温度下，大多数分子的速率都接近某个数值，但不是说其余少数分子的速率都小于该数值，有个别分子的速率会更大，故D错误。 [答案]　B 知识点三　气体压强的微观解释 　 如图，下大雨的时候人们打着的伞为什么会感到明显的压力？ [提示]　大量密集的雨滴对伞形成一个持续的压力，就像大量持续撒向托盘秤上的豆子一样，给秤一个持续的压力。 1．气体压强的产生 单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力。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。 2．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(即单位体积内气体分子的数目)大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多，气体压强就较大； ②气体分子的平均速率：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就越大。 (2)宏观因素 ①与温度有关：其他条件不变，温度越高，气体的压强越大；　 ②与体积有关：其他条件不变，体积越小，气体的压强越大。　 3．大气压强的产生及影响因素 大气压强由气体所受的重力产生，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，地面上空不同高度处的大气压强不相等。 　【教材经典P12情境改编】从分子动理论的观点来看，气体分子间距离比较大，分子间的作用力很弱，气体对容器的压强源于气体分子的热运动。当它们飞到器壁时，就会跟器壁发生碰撞(可视为弹性碰撞)，对器壁产生作用力从而产生压强，如图所示。设气体分子的质量为m，气体分子热运动的平均速率为v。下列说法正确的是(　　) A．气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，可视为做匀速直线运动 B．在某一时刻，向各个方向运动的气体分子数目差距很大 C．每个气体分子跟器壁发生碰撞过程中，施加给器壁的冲量大小为2mv D．若增大气体体积，则气体压强一定减小 [解析]　由于气体分子间的距离较大，分子间的作用力很弱，所以气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，可视为做匀速直线运动，故A正确；气体分子的运动是无规则的，但在某一时刻，向各个方向运动的气体分子数目几乎相等，故B错误；速度为v的气体分子跟器壁发生碰撞过程中，根据动量定理－mv－mv＝，可知＝－2mv，但并不是每一个分子的速度都是v，则每个气体分子跟器壁发生碰撞过程中，施加给器壁的冲量大小不一定为2mv，故C错误；气体的压强由体积和温度共同决定，所以增大气体体积，气体压强不一定减小，故D错误。 [答案]　A 　下列关于对气体压强的理解错误的是　(　　) A．大气压强是由地球表面空气所受重力产生的，因此将开口瓶密闭后，瓶内气体脱离大气，它自身所受重力太小，会使瓶内气体压强远小于外界大气压强 B．气体压强是由气体分子不断撞击器壁产生的 C．气体压强取决于单位体积内分子数和分子的平均速率 D．单位面积器壁受到空气分子碰撞的平均压力就是气体对器壁的压强 [解析]　大气压强是由地球表面空气所受重力产生的，而被密封在某种容器中的气体，其压强是大量做无规则运动的气体分子对容器壁不断碰撞产生的，它的大小不是由被封闭气体所受重力决定的，故A错误，B正确；气体压强取决于分子的数密度与分子的平均速率，即为单位体积内分子数和分子的平均速率，故C正确；根据公式p＝可知单位面积器壁受到气体分子碰撞的平均压力在数值上就等于气体对器壁压强的大小，故D正确。 [答案]　A 1．(气体分子的运动特点)(多选)在研究热现象时，我们采用统计方法。这是因为(　　) A．每个分子的运动速率随温度变化是有规律的 B．个别分子的运动不具有规律性 C．在一定温度下，大量分子的速率分布是有规律的 D．大量随机事件整体会表现出一定的规律性 解析：选BCD。在一定温度下，大量分子运动的速率分布是有规律的，可以用统计方法研究其规律性，而个别分子的运动是杂乱无章、没有规律的。 2．(气体分子的运动特点)在没有外界影响的情况下，密闭容器内的气体静置足够长时间后，该气体(　　) A．分子的无规则运动停息下来 B．每个分子的速度大小均相等 C．每个分子的速度保持不变 D．分子的密集程度保持不变 解析：选D。分子在永不停息地做无规则运动，与放置时间长短无关，故A错误；分子热运动的速率大小不一，而且在不断改变，故B、C错误；由于容器密闭，所以气体体积不变，则分子的密集程度保持不变，故D正确。 3．(分子运动速率分布图像)(多选)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．图中两条曲线下面积相等 B．随着温度的升高，每一个氧气分子的速率都增大 C．图中实线对应氧气分子在100 °C时的情形 D．与0 °C时相比，100 °C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 解析：选AC。在0 ℃和100 ℃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间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即两条曲线下面积相等，故A正确；当温度升高时，分子最多的速率区间移向速度大的地方，则速率小的分子数减少，速率大的分子数增加，分子的平均速率增大，但并非每一个氧气分子的速率都增大，故B错误；题图中实线分子速率较大的分子数占总分子数的百分比较大，分子平均动能较大，则实线对应氧气分子在100 ℃时的情形，故C正确；由题图可知，0～400 m/s区间内，100 ℃对应的占据的比例均小于0 ℃对应的占据的比例，因此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，故D错误。 4．(气体压强的微观解释)下列关于气体的说法正确的是(　　) A．由于气体分子运动的无规则性，密闭容器的器壁在各个方向上受到的压强可能会不相等 B．气体的温度升高时，所有的气体分子的速率都增大 C．一定质量的气体体积不变，气体分子的平均速率越大，气体的压强就越大 D．气体的分子数越多，气体的压强就越大 解析：选C。气体分子一直做无规则运动，但是由于在某一时刻，向各个方向运动的概率相同，故气体在各个方向上对器壁的压强相等，A错误；温度升高时，气体分子的平均速率增大，但不是所有气体分子的速率都增大，B错误；体积不变，分子的平均速率越大，气体分子对器壁的平均作用力变大，则气体的压强越大，C正确；气体的压强由气体分子的数密度和平均速率共同决定，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $