资源简介

(共26张PPT)
3. 分子运动速率分布规律
第一单元 分子动理论
1物理观念：
初步了解什么是统计规律。
2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。
3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。
4科学态度与责任：
具有学习和研究物理的好奇心与求知欲，能主动与他人合作，尊重他人，能基于证据和逻辑发表自己的见解，实事求是有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探索日常生活有关的物理问题。
核 心 素 养
1、实验：伽尔顿板
一、问题引入：统计规律
伽尔顿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，从顶部入口处可以投入小球，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。靠近入口的狭槽内小球数目多，远离入口的狭槽内小球的数目少。由此你能得到什么启发呢？
实验视频：伽尔顿板
拓展：讨论生活中哪些问题的研究需要应用统计规律
某校调查了200名学生的手机使用情况
1.随机性
必然事件：在一定条件下，若某事件必然出现，这个事件叫作必然事件
不可能事件：若某事件不可能出现，这个事件叫作不可能事件
随机事件：若在一定条件下某事件可能出现，也可能不出现，这个事件叫作随机（偶然）事件
2.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
伽尔顿板的实验中，单个小球落入某个狭槽是偶然的，大量的小球落入各狭槽的分布情况遵从一定的规律
知识点一、气体分子运动的特点
1.气体分子的微观模型：
(1)气体分子可看做没有相互作用力的质点
(2)气体分子间距大（约为分子直径的10倍），分子力小（可忽略）
单分子：具有随机性
大量分子：统计规律
模拟实验视频：气体分子运动的特点
气体分子运动的特点
（1）运动的自由性：气体分子不受力而做匀速直线运动，因而气体会充满它能达到的整个空间。
（2）运动的无序性：大量气体分子永不停息地做无规则运动。就某一个分子而言，在某一时刻它向哪一个方向运动，完全是随机的。
（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几乎是均等的。
知识点二、分子运动速率分布图像
[科学探究]
尽管大量气体分子做无规则运动,速率有大有小,但分子的速率却是按一定的规律分布.下表是氧气分子在0°C和100°C两种不同情况下的速率分布情况。
根据表格中的数据绘制图像
英国物理学家麦克斯韦在1859年利用概率论方法证明了在平衡态下，理想气体分子的速率分布具有一定的统计规律，并给出了它的分布函数表达式，这个规律称为麦克斯韦速率分布律。
麦克斯韦速率分布函数：
规律1：不同温度下，分子速率都呈现“中间多、两头少”的分布。
分子运动速率分布图像
规律3：温度越高，图像峰值右移（速率大的一侧）
，即温度升高，气体分子的平均速率变大。
规律2：温度越高，速率大的分子占比增加，反之减少
规律4：某一个气体分子，当温度升高时，其速率可能变大也可能变小
规律5：温度越高，分子热运动越剧烈，气体分子的平均速率变大，温度是分子平均动能的标志。
知识点三、气体压强的微观解释
结合气体分子运动特点，你认为气体对容器的压强是如何产生的？
猜想
大量气体分子频繁的作用在器壁单位面积上，产生持续的压力。
由于向各个方向运动的气体分子数目几乎相等，各方向的压强相同。
选择一个与器壁发生正碰的气体分子为研究对象
气体分子受到的作用力为
根据牛顿第三定律，器壁受到的作用力为
同理可以求出发生斜碰时的作用力
模拟气体压强产生的机理
多颗豆子：模拟了气体分子连续不断的撞击容器壁产生了持续稳定的压强的过程，器壁单位面积上受到的压力，就是气体的压强
一颗豆子：类似于一个分子撞击容器壁的过程
实验视频：模拟气体压强产生的机理
（1）微观因素
① 气体分子的密集程度：气体分子的密集程度（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，气体分子与器壁的碰撞（可视为弹性碰撞）给器壁的产生的作用力越大。
气体压强的微观解释
（2）宏观因素
①与温度有关：温度越高，气体的压强越大。
②与体积有关：体积越小，气体的压强越大。
气体压强的微观解释
典例精析
典例1．
伽尔顿板可以演示统计规律。如图，让大量小球从上方漏斗形入口落下，最终小球都落在槽内。重复多次实验后发现
A.某个小球落在哪个槽是有规律的
B.大量小球在槽内的分布是有规律的
C.越接近漏斗形入口处的槽内，小球聚集越少
D.大量小球落入槽内后均匀分布在各槽中
√
典例2．
典例精析
(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.图中两条曲线下面积相等
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，各单位速率间隔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
√
√
√
典例3．
典例精析
(多选)以下说法正确的是
A.气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子平均每次撞击器壁
的作用力增大，气体的压强却不一定增大
B.气体的体积变小时，单位体积的分子数增多，单位时间内打到器壁单
位面积上的分子数增多，气体的压强一定增大
C.压强增大是因为分子间斥力增大
D.压强增大是因为单位面积上氧气分子对器壁的作用力增大
√
√
课堂反馈
1.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.两容器中器壁的压强都是由所装物质的重
力而产生的
C.甲容器中pA>pB，乙容器中pC＝pD
D.当温度升高时，pA、pB变大，pC、pD也要变大
√
课堂反馈
2.一定质量的气体在0 ℃和100 ℃温度下的分子速率分布规律如图所示。横坐标Δv表示分子速率区间，纵坐标η表示某速率区间内的分子数占总分子数的百分比，以下对图线的解读中正确的是
√
A.100 ℃时气体分子的最高速率约为400 m/s
B.某个分子在0 ℃时的速率一定小于100 ℃时的速率
C.温度升高时，η最大处对应的速率增大
D.温度升高时，每个速率区间内分子数的占比都增大
课堂小结
1.“两头小、中间大”
2.温度升高，热运动平均速率增大
3.滥度是大量分子热运动剧烈程度的标志
分子热运动速率分布规律
一、气体分子运动特点
1.分子间作用力忽略不计
2.分子视为质点，分子间的碰撞视为弹性碰撞
3.向各个方向运动的气体分子数相等(各向同性)
二、气体速率分布
三、气体压强微观解释
1.产生原因：大量气体分子频繁撞击容器壁产生的
2.压强的影响因素：
(1)气体分子的平均速率。（与温度有关）
(2)气体分子的数密度。 （与体积有关）

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