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

该高中物理课件聚焦分子运动速率分布规律及气体压强微观解释，通过伽尔顿板实验导入，展示个体随机与大量规律的统计特性，搭建从实验现象到气体分子运动特点、速率分布图像及压强微观机理的学习支架。 亮点在于以实验探究为核心，结合数据表格、速率分布图像及例题分析，培养科学思维与物理观念。如通过分子速率数据归纳“中间多、两头少”规律，用动量定理推导压强微观表达式，助力学生直观理解抽象概念，教师可高效开展分层教学。

3.分子运动速率分布规律 第一章 分子动理论 人教版选择性必修第三册 导入新课 （1）实验过程：伽尔顿板的上部规则地钉有铁钉，下部用竖直隔板隔成等宽的狭槽，从顶部入口投入一个小球时，小球落入某个狭槽是偶然的。如果投入大量的小球，就可以看到，最后落入各狭槽的小球数目是不相等的。其分布情况遵从一定的规律。 伽尔顿板 个体——随机性 大量——规律性 学习目标 物理观念 初步了解什么是统计规律 科学思维 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。 科学探究 能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义，知道气体的压强与所对应的微观物理量间的联系。 科学态度 与责任 激发探索热现象微观本质的兴趣，培养严谨分析实验数据、客观归纳统计规律的科学探究态度。 重点难点 重点 1.统计规律的核心内涵； 2.气体分子运动的三大特点； 3.温度对分子速率分布的影响。 难点 1.从定性角度理解气体压强的微观本质； 2.统计规律的应用辨析。 1. 气体分子运动的特点 2. 气体压强的微观解释 3. 课堂总结 4. 练习与应用 学习内容 第3节 分子运动速率分布规律 一、气体分子运动的特点 第3节 分子运动速率分布规律 一、气体分子运动的特点 1.随机事件和统计规律 (1)必然事件：在一定条件下必然出现的事件。 (2)不可能事件：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表现出的规律。 一、气体分子运动的特点 (5)对统计规律的理解 ①个别事件的出现具有偶然性，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。 一、气体分子运动的特点 单个气体分子的运动是无规则的 四枚硬币,每投掷一次,正面朝上的硬币数是不确定的 投掷多次后,正面朝上的硬币数存在着一定的统计规律 大量气体分子的运动也应该存在一定的统计规律 (微观 宏观) 类比 (微观 宏观) 类比 热现象 2.气体分子运动的特点 一、气体分子运动的特点 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。 液体的分子 一个挨着一个地排列 气体的分子 距离大约是分子直径的10倍左右 液体变为气体后，体积要增大上千倍 质点 分子的大小相对分子间的空隙来说很小 分子间的作用力很弱 一、气体分子运动的特点 分子的个数与它们所占空间体积之比叫作分子的数密度，通常用n 表示。 气体距离大约是分子直径的10倍左右 但分子的数密度仍然十分巨大 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 而且向各个方向运动的气体分子数目几乎相等。 虽然气体分子的分布比液体稀疏 一、气体分子运动的特点 气体的分子 质点 自由性：气体充满它能达到的整个空间 无序性：每个分子的速度大小和方向频繁的改变，分子的运动杂乱无章。 规律性：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 一、气体分子运动的特点 讨论：分子的运动速率有没有规律？ 氧气在0 ℃和100 ℃时，同一时刻在不同速率区间内的分子数占总分子数的百分比 试归纳分子运动速率的规律？ 一、气体分子运动的特点 1、分子速率呈现“中间多、两头少”的分布。 2、温度升高时，速率大的分子数增加，即 温度越高，分子的热运动越剧烈。 3、温度升高时，“中间多”的这一“高峰”向速率大的方向移动，即温度升高，气体分子的平均速率变大。 4.图线与横轴所围面积相等，都等于1。 【特别提醒】大量分子运动是“集体行为”，具有规律性，遵守统计规律。 单个或少量分子的运动是“个性行为”，具有不确定性。即温度升高，气体分子的平均速率变大，但是具体到某一个气体分子，其速率可能变大也可能变小，无法确定。 3.分子运动速率分布图像 一、气体分子运动的特点 例1．（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．一定温度下某理想气体，当温度升高时，其中某10个分子的平均动能可能减少 BD 一、气体分子运动的特点 例2.(多选)氧气分子在100 ℃下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化如图中曲线所示。下列说法正确的是 （ ） A.100 ℃时也有部分氧气分子速率大于900 m/s B.在100 ℃时，部分氧气分子速率比较大，说 明内部也有温度较高的区域 C.100 ℃时，速率在400~500 m/s区间内的分子 数比速率在0~400 m/s区间内的分子数多 D.温度降低时，氧气分子单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比的 最大值将向速率小的方向移动 AD 二、气体压强的微观解释 第3节 分子运动速率分布规律 二、气体压强的微观解释 1. 气体压强的形成原因：大量气体分子不断撞击器壁引起的 大量气体分子碰撞器壁，产生持续的压力，单位面积上受到的压力就是压强。 一颗钢珠对秤盘的压力很小，作用时间也很短 一颗钢珠 大量钢珠 单个分子对容器壁的撞击是间断的、不均匀的。 大量的钢珠对秤盘的频繁碰撞，就对秤盘产生了一个持续的、均匀的压力 大量分子对容器壁的作用就表现为连续的和均匀的。 类比 类比 二、气体压强的微观解释 二、气体压强的微观解释 由动量定理: FΔt = mv mv = 2mv 气体分子受力: 根据牛顿第三定律，器壁受到的作用力: 2.分子给器壁的作用力分析 F= F' = 若容器中气体分子的平均速率越大，气体分子的数密度越大，单位面积容器壁上受到的平均作用力也会越大，压强就越大。 各方向的压强相同 二、气体压强的微观解释 ① 气体分子的密集程度：气体分子的密集程度越大，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 气体分子的平均动能：气体的温度越高，气体分子的平均动能越大，气体分子与器壁碰撞产生的作用力越大。 （1）微观角度 3. 决定气体压强大小的因素 气体压强P 的大小与气体的 体积V 和 温度T 都有关！ 气体分子的平均动能越大， 气体温度越高，气体压强就越大。 气体分子的密集程度越大， 气体体积越小， 气体压强就越大。 （2）宏观角度 ① 气体体积V ② 气体温度T 二、气体压强的微观解释 气体压强 大气压强 区 别 ①因密闭容器内的气体分子的数密度一般很小，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。 ③大气压强最终也是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强。 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 二、气体压强的微观解释 例3.(多选)(2024·攀枝花市高二期末)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。下列说法中正确的是（ ） 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 BD 二、气体压强的微观解释 例4.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.甲容器中pA>pB，乙容器中pC>pD C.两容器自由下落时，A、B、C、D处压强均为零 D.当温度升高时，pA、pB不变，pC、pD都变大 D 三、课堂总结 第3节 分子运动速率分布规律 三、课堂总结 分子运动速 率分布规律 气体分子运动特点 运动的自由性 运动的无序性 大量分子运动的规律性 分子速率分布图像 中间多两头少 气体压强微观解释 微观角度 密集程度 平均动能 宏观角度 体积 温度 四、练习与应用 第3节 分子运动速率分布规律 四、练习与应用 1.(多选)关于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．某一温度下大多数气体分子的速率不会发生变化 BC 四、练习与应用 2.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)表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，所对应的温度分别为TⅠ、TⅡ、TⅢ，下列说法错误的是(　　) A．气体速率均呈“中间多、两头少”的 分布，但是最大比例的速率区间是不同的 B．TⅠ＞TⅡ＞TⅢ C．温度高的气体，速率大的分子比例较多 D．从图像中可以直观体会到温度越高，分子运动越剧烈 B 四、练习与应用 3.如图所示，是模拟气体压强产生机理的演示实验．操作步骤如下：①把一颗豆粒从距秤盘20 cm处松手让它落到秤盘上，观察指针摆动的情况；②再把100颗左右的豆粒从相同高度均匀连续地倒在秤盘上，观察指针摆动的情况；③使100颗左右的豆粒从40 cm的位置均匀连续倒在秤盘上，观察指针摆动的情况．下列说法正确的是(　　) A．步骤①和②模拟的是气体压强与气体分子平均动能的关系 B．步骤②和③模拟的是气体压强与分子密集程度的关系 C．步骤②和③模拟的是大量气体分子速率分布所服从的统计规律 D．步骤①和②反映了气体压强产生的原因 D 四、练习与应用 4.(多选)关于气体的压强，下列说法正确的是（ ） A.气体分子频繁地碰撞器壁是产生压力形成压强的重要因素 B.大量气体分子对器壁的碰撞满足统计规律，机会均等，故器壁各部分 压强相等 C.温度升高，分子对器壁碰撞更加频繁，压强一定增大 D.温度一定时，体积变小，单位体积内分子数增多，对器壁碰撞更加频 繁，压强增大 ABD Lavf58.45.100 Lavf56.15.102 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $