1.5 分子热运动的统计规律 课件-2026-2027学年高二下学期物理教科版选择性必修第三册

第一章　分子动理论 分子热运动的统计规律 第一章　分子动理论 3　分子运动速率分布规律 2 了解气体分子运动的特点，掌握分子运动速率分布图像及其意义。 1 了解分子运动速率分布的统计规律。 重难点 3 体会微观与宏观问题的研究方法的区别。 统计规律 一 3 伽尔顿板 小球从顶部下落，与钉子发生碰撞。会有小球落出狭槽吗？ 某一个小球会落到哪个狭槽？ 大量小球会落入哪里? 不可能事件 多数落到中间，少数落到两边 统计规律 随机事件 抛掷60、600、6000次骰子，六个点数出现的概率，有什么规律？ 次数较少时 随机事件 次数很多时 概率相等 大量随机事件的整体表现出的规律——统计规律 1.统计规律 是分子热运动的基本特征，做热运动的单个分子某一时刻的位置、速度都具有 性，但大量分子的整体表现却是有规律的。这种规律性来自大量偶然事件的集合，称为 规律性。 2.统计规律是大量偶然事件的 规律，它不是单个随机事件的简单叠加，而是系统所具有的 。对于大量微观粒子组成的系统，____ _____起主导作用。 无序 不确定 统计 整体性 必然性 统计 规律 梳理与总结 分子运动速率分布 二 8 密封容器内气体分子间作用力很小，若无分子力作用，气体分子除发生碰撞之外，做什么运动？ 某一时刻，向上与向下运动的分子数有何特点？ 匀速直线运动 分子数几乎相等 统计规律 必然事件 气体分子 除相互碰撞或器壁外，气体分子不受力，做匀速直线运动，故气体能充满整个空间 大量气体分子永不停息地做无规则热运动，每个分子某一时刻速度大小和方向都是随机的 气体分子运动的特点 距离≈10倍分子直径 分子间的作用力很弱 在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子都有，向各个方向运动的气体分子数目几乎相等 (1)由于气体分子间的距离比较大(大约是分子直径的10倍)，分子间作用力很弱。通常认为，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，因而气体会充满它能达到的整个空间。 (2)大量分子永不停息地做 运动，因此气体分子的运动是随机的，即每个分子在某一时刻速度的大小和方向都是随机变化的。 (3)对气体整体而言，存在一种 规律。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。 无规则 统计 回顾：气体分子运动与温度的关系 温度越高，分子运动越快 温度越低，分子运动越慢 所有分子都变慢了吗？ 所有分子都变快了吗？ 遵循什么规律吗? （英国物理学家麦克斯韦）氧分子速率分布 速率区间/(m·s-1) 100 以下 100 ~ 200 200 ~ 300 300 ~ 400 400 ~ 500 500 ~ 600 600 ~ 700 700 ~ 800 800 ~ 900 900 以上 各速率区间的分子数占总分子数的百分比 0 ℃ 1.4 8.1 17.0 21.4 20.4 15.1 9.2 4.5 2.0 0.9 100 ℃ 0.7 5.4 11.9 17.4 18.6 16.7 12.9 7.9 4.6 3.9 作出“各速率区间分子数占总分子数百分比——分子速率”图像 0 ℃和100℃的氧气分子的速率分布直方图，图中整个直方图锯齿形边界就越接近一条光滑曲线。 2.气体分子运动速率分布 英国物理学家麦克斯韦通过对大量气体分子 运动的分析研究，得到一定温度下，每个 速率区间的分子数占总分子数的百分率，如 图为氧气分子在0 ℃和100 ℃时速率分布曲线。 由图可以发现，氧气分子的速率分 布具有什么特点？ 答案　由图中可以看出0 ℃和100 ℃时氧气分子的速率分布都呈现“中间多、两头少”的分布规律，但这两个温度下具有最大比例的分子速率区间是不同的，0 ℃时速率在300~400 m/s的分子最多，100 ℃时400~500 m/s之间的分子最多。100 ℃的氧气中速率大的分子所占的比例比0 ℃的氧气多，100 ℃的氧气分子平均速率比0 ℃的氧气大。 1.大量气体分子中每一个分子的速率有大有 小，但从大量分子的整体来说分子的速率是 按照一定的规律分布的，即接近“ ”分布。 2.正态分布曲线呈钟形，两边 ，中间 ， 左右对称。温度越高，_______的分子数越多。 3.温度与分子热运动的平均动能成 。温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，它仅仅与大量分子热运动的 有关。 正态 低 高 速率大 正比 平均动能 梳理与总结 速率区间/(m·s-1) 100 以下 100 ~ 200 200 ~ 300 300 ~ 400 400 ~ 500 500 ~ 600 600 ~ 700 700 ~ 800 800 ~ 900 900 以上 各速率区间的分子数占总分子数的百分比 0 ℃ 1.4 8.1 17.0 21.4 20.4 15.1 9.2 4.5 2.0 0.9 100 ℃ 0.7 5.4 11.9 17.4 18.6 16.7 12.9 7.9 4.6 3.9 =100 和？ （英国物理学家麦克斯韦）氧分子速率分布 讨论与交流 1.由右表可得如图所示的0 ℃的氧气分子的速率分布直方图，实验时速率区间取的越窄，图中整个直方图锯齿形边界就越接近一条光滑曲线。该曲线有何意义？曲线与横坐标轴所围的面积代表什么意义？能否求得该面积的值？ 答案　该曲线体现的是0 ℃氧气分子在不同速率区间分子数目占总分子数的百分率的分布情况。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，故该面积的值为1。 答案　虽然气体分子运动的速率比较 大，但由于分子的运动是无规则的， 并且与空气分子不断碰撞，因此要经 过一段时间才能闻到香水味。 2.由气体分子速率分布规律可知，一般分子热运动的速率很大，在200~600 m/s之间，但是对放在几米远的香水，打开瓶盖后要过一会才能闻到香味，这是什么缘故？ (1)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。(　　) (2)气体分子的运动速率可由牛顿运动定律求得。(　　) (3)温度升高，每一个分子运动的速率都会增大。(　　) × √ × 辨析 1.(多选)对于气体分子的运动，下列说法正确的是 A.一定温度下气体分子间的相互碰撞十分频繁，同一时刻，气体分子沿 各个方向运动的机会(概率)相等 B.一定温度下气体分子的速率一般不相等，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 √ √ √ 例题 2.(多选)如图所示为0 ℃和100 ℃温度下氧气分子的速率分布图像，下列说法正确的是 A.图中两条曲线与横轴围成的面积相等 B.图中虚线为氧气分子在0 ℃时的速率分布 图像 C.温度升高后，各单位速率区间的分子数占 总分子数的百分比都增加 D.与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子出现在0~400 m/s速率区间内的分子 数占总分子数的百分比较小 √ √ √ 例题 1.大量气体分子的速率分布呈现中间多(速率中等的分子数目多)、两头少(速率很大或很小的分子数目少)的规律。 2.当温度升高时，“中间多”的这一“高峰”向速率大的一方移动，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，分子的热运动更加剧烈。 总结提升 分子热运动统计规律 分子运动速率分布 大量气体分子正态分布 正态分布曲线呈钟形。两边低，中间高 温度与分子热运动的平均动能成正比 统计规律 单个分子运动无序 大量分子运动有规律 一定温度下气体分子碰撞十分频繁，单个分子运动杂乱无章，但大量分子的运动遵从统计规律，速率很大和速率很小的分子数目相对较少，向各个方向运动的分子数目相等，C错误，A、B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。 由题图可知，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，即相等，故A 正确； 温度越高，速率较大的分子所占比例越大，由图像知，虚线对应分子在0 ℃时速率分布情形，实线对应分子在100 ℃时速率分布情形，故B正确； 同一温度下，气体分子速率分布呈“中 间多，两头少”的分布特点，即速率处 于中等的分子所占比例最大，速率很大 或很小的分子所占比例均比较小，温度 升高使得速率较小的分子所占的比例变 小，故C错误； 与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子出现在0~400 m/s速率区间内的分子数占总分子数的百分比较小，故D正确。 Keep thinking Lavf58.20.100 $