1.3气体运动的统计规律 课件-2026-2027学年高二下学期物理粤教版选择性必修第三册

该高中物理课件聚焦气体分子运动的统计规律，通过抛硬币实验导入统计规律，衔接分子动理论，借助伽尔顿板实验及不同温度氧气分子速率分布数据，构建从宏观现象到微观规律的学习支架。 其亮点在于以科学思维中的模型建构和科学探究为核心，通过伽尔顿板实验类比分子速率分布，结合速率分布表格、直方图及实验视频，直观呈现“中间多，两头少”规律及温度对分布的影响。小结系统梳理规律，助力学生形成统计观念，教师可高效开展概念教学与能力培养。

高二粤教版物理 第一单元 第三节 气体分子运动的统计规律 （1）物质是由大量分子组成的； （2）分子总在不停地做无规则运动，运动的剧烈程度与物质的温度有关； （3）分子间存在相互作用的引力和斥力。 物质是由大量无规则运动的分子组成的，这些分子单独来看，运动是不规则的，带有偶然性的，但从总体上看，大量分子的运动遵守一定的规律，这种规律叫做统计规律。 统计规律是大量随机事件整体表现出的规律，它表现了这些事件整体的必然联系。 分子动理论的基本内容是什么？ 中国裁判执法足球国际比赛 足球比赛开始前，主裁判抛硬币，两队队长挑正反面，赢的一方挑选往哪边攻，输的一方获得上半场比赛开球权。这种方式公平吗？ 把一枚硬币抛起来后落到地面，硬币的正面向上还是反面向上是随机的。当抛币的次数非常多时，硬币正面向上和反面向上的概率是相等的。 实验表明：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。 下面我们以气体分子运动为例探究气体分子运动的统计规律。 1．气体间的距离较大，分子间相互作用力十分微弱，除了相互碰撞或者与容器碰撞，气体分子不受力的作用，在空间自由运动，所以一定质量的气体的分子可以充满整个容器空间。 2．大量气体分子都在做无规则热运动，分子间不断发生碰撞，频繁的碰撞使得每个分子的速度大小和方向频繁地改变，在某一时刻向着任何一个方向运动的分子都有，从总体上看气体分子沿各个方向运动的机会均等，因此对大量分子而言，在任一时刻向容器各个方向运动的分子数目相等。 气体分子沿各个方向运动的概率相等，就是大量分子在运动方向上整体表现出来的统计规律。 一、分子沿各个方向运动的概率相等 观察与思考： 如图所示的装置叫作伽尔顿板。其顶面中央放置一个漏斗,伽尔顿板上部沿垂直于纸面的水平方向钉有许多排列整齐的铁钉,下部用等长的木条竖直地隔成许多等宽的狭槽。 将一颗小塑料珠子从漏斗口放入,小珠子在下落过程中与许多铁钉相碰撞,最后落入某一个狭槽内。再将几颗小珠子逐个放入漏斗,观察这些小珠子是否落入相同的狭槽内,有什么规律吗？ 若将大量的小塑料珠子投入漏斗口,观察小球落在狭槽内的分布,有什么规律? 气体分子做无规则运动，速率有大有小。那么大量分子的速率分布是否也有一定的统计规律呢？我们来看一个实验视频。 1.单个小球落入哪个狭槽内是随机的。 2.投入大量小球时，每次实验狭槽内小球分布的情况是一定的，而且落入某一道狭槽内的小球数目与小球总数的比值是稳定的。这就是说，大量的小球落入狭槽时，其整体的分布遵从一定的统计规律。 【实验·总结】 气体分子做无规则运动，速率有的大，有的小。大量气体分子整体的速率分布，会不会与伽尔顿板实验类似，也遵从一定的统计规律呢？ 二、分子速率按一定的统计规律分布 伽尔顿板实验 不同狭槽 不同速率范围 小球数目 分子数 小球总数 总分子数 气体分子无规则运动 研究表明：在一定的温度下，不同速率范围内的分子数在总分子数中所占的比值是确定的。 落入某一道狭槽内的小球数目与小球总数的比值是稳定的。 情境：下面的表格记录了某次实验氧气分子分别在0 ℃和100 ℃时速率分布的情况。 （1）气体分子做无规则运动，速率有的大，有的小。 【思考问题】请根据表格中的数据，分析实验结果，能得出什么样的结论？ （2）在一定的温度下，不同速率范围内的分子数在总分子数所占的比值是确定的。 例题：观察表1-3-1和图1-3-2，思考并回答下列问题。 （1）由图1-3-2可以发现，氧气分子的速率分布具有什么特点？ 1.不同温度下的氧气分子的速率分布都呈现“中间多，两头少”的规律。 2.两个温度下具有最大比例的速度区间是不同的： 4、当温度升高时，分子数最多的速率区间向速率大的方向偏移，“中间多”这一高峰向速率大的一方移动，峰值变小—— 0°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。 “温度越高，分子热运动越剧烈” 3、100℃的氧气，速率大的分子比例较多，其分子的平均速率比0℃的大。 （2）由表1-3-1可得如图1-3-3所示的0 ℃氧气分子的速率分布直方图，实验时速率区间取得越窄，图中整个直方图锯齿边界就越接近一条光滑曲线。该曲线有何意义？曲线与横坐标所围的面积代表什么意义？能否求得该面积的值？ 在直方图中，速率区间取得越窄，我们将看到。。。 该曲线体现氧气分子在不同速率分子数目的分布情况，即氧气分子速率分布情况.曲线与横坐标所围面积为所有速率区间的分子数占气体总分子数的比例，故面积的值为1. 小结 一定温度下，气体分子的速率分布是确定的， 呈现“中间多，两头少”的分布规律。 当温度升高时，分子数最多的速率区间向速率大的方向偏移。 当温度升高时，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。我们可以直观地体会到温度越高，气体分子的热运动越剧烈。 平均速率=所有分子的速率之和/总分子数 平均动能=所有分子的动能总和/总分子数 没有必然的等量关系，只能定性认为，当分子的平均速率增大时，分子的平均动能也增大。 2、曲线与横坐标所围面积表示所有速率区间的 分子数占气体总分子数的比例，值为1. 1.单个分子的运动具有偶然性；大量分子的运动具有统计规律 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 答案：BC 解析：具有任一速率的分子数目并不是相等的，呈“中间多，两头少”的统计分布规律，选项A错误；某一温度下，每个分子的速率仍然是瞬息万变的，只是分子运动的平均速率相同，选项D是错误的。 2．（多选）一定质量的气体密封在容积不变的容器中，当温度升高时，则气体(　　) A．所有分子的速率都增大 B．分子的平均速率增大 C．速率大的分子的个数增多 D．所有分子的动能都会增强 解析：温度升高，由气体分子速率分布规律可知，分子的平均速率增大，对每一个分子的速率不一定增大，B正确。温度升高时，气体分子速率大的分子个数增多，速率小的分子个数减小，C正确。 答案：BC 3.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 AC Lavf58.20.100 $