1.5 分子热运动的统计规律 课件-2025-2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第三册

该高中物理课件聚焦分子动理论中的分子运动速率分布规律，通过伽尔顿板“猜一猜”活动导入，从单个小球运动的随机性过渡到大量小球的统计规律，衔接气体分子运动特点、速率分布图像及压强微观解释，构建宏观现象到微观本质的学习支架。 其亮点是以伽尔顿板实验为探究起点，通过气体分子质点模型建构和统计规律科学推理，培养科学思维与探究能力。结合分子速率分布图像分析温度影响，类比钢珠碰撞理解压强成因，助力学生形成物质与运动观念，教师可借助随堂练习高效巩固教学效果。

第5节、分子运动速率分布规律 第一章 分子动理论 伽尔顿板：一块竖直木板的上部规则地钉上铁钉，下部用竖直隔板隔成等宽的狭槽，从顶部中央的漏斗形入口处可以投入小球，板前覆盖玻璃使小球不致落到槽外。 伽尔顿板 【猜一猜】 1. 将一个小球从入口处投入，在下落过程中将与铁钉发生多次碰撞，最后会落入哪个槽中？ 2. 将许多小球从入口处投入，结果会怎样？ 随机性与统计规律 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。 单个小球落入某个狭槽是偶然的，但是对于大量小球其分布情况遵从一定的规律。 单次抛硬币正面、反面朝上是偶然的，但是大量实验次数下遵从一定的规律。 一、气体分子运动的特点 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。 气体分子的微观模型： 气体分子间距大（约为分子直径的10倍），分子力小（可忽略），气体分子可看做没有相互作用力的质点。 实事：液体汽化后体积将增大上千倍。 气体分子间的距离远大于 气体分子可以视为质点 气体分子间作用力微弱，可认为除了碰撞外，不受其他力的作用。 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。 各个方向上运动的分子数目几乎相等。 研究单个分子的运动无实际意义，我们研究的是大量分子的统计规律。 气体分子运动的特点： 一、气体分子运动的特点 (1) 气体分子运动的自由性：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。 (2) 单个分子运动的无序性：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。分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子都有。 (3) 大量分子运动的规律性：在任一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等的。 二、分子运动速率分布图像 【思考】下表是氧气在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 ，试分析分子运动速率与温度的关系。 两 头 少 两头少 中间多 0℃时，速率在300-400m/s的分子数最多。 100℃时，速率在400-500m/s的分子数最多。 二、分子运动速率分布图像 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，速率小的分子数减少，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。 【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。 三、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 （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 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。 课堂小结 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 随堂练习 1、从宏观上看，一定质量的气体体积不变，仅温度升高或温度不变仅体积减小，都会使压强增大。从微观上看，这两种情况有没有区别？ 2、有甲、乙、丙、丁四瓶氢气。甲的体积为V，质量为m，温度为t，压强为p。乙、丙、丁的体积、质量、温度如下所述。 （1）乙的体积大于V，质量、温度和甲相同。 （2）丙的温度高于t，体积、质量和甲相同。 （3）丁的质量大于m、温度高于t，体积和甲相同。 试问：乙、丙、丁的压强是大于p还是小于p ？或等于p ？请用气体压强的微观解释来说明。 1．有关气体压强，下列说法正确的是(　 　) A．气体分子的平均速率增大，则气体的压强一定增大 B．气体分子的平均速率增大，则气体的压强有可能减小 C．气体分子的数密度增大，则气体的压强一定增大 D．气体分子的平均动能增大，则气体的压强一定增大 B 2、一定质量的气体在温度不变的情况下，当气体的体积变化时，下列各量中发生变化的是(　 　) A．分子的平均速率 B．单位体积内的分子数 C．所有分子的速率 D．分子总数 B 3．下列说法正确的是(　 　) A．气体分子间距离很大，因此，气体分子间只存在分子引力，不存在分子斥力 B．在一定温度下，每个气体分子对器壁碰撞时，对器壁的冲击力大小都相等 C．温度升高，气体的压强不一定增大 D．气体分子间除相互碰撞外，相互作用很小 CD B 4、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，可在空间里自由移动 B．分子的频繁碰撞致使它做杂乱无章的热运动 C．分子沿各方向运动的机会相等 D．分子的速率分布毫无规律 ABC　 5、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 v 处单位速率区间内的分子数百分率，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 单位速率间隔分子数 占总分子数的百分比 0 200 400 600 800 v/(m∙s-1) 6、氧气分子在0 ℃和100 ℃温度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．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形 C．图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形 D．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目 E．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 ABC $