高中物理选择性必修三 1.3 分子运动速率分布规律 同步学案

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1.3
分子运动速率分布规律
一、自主学习
（一）气体分子运动的特点
1.气体分子之间的距离很大,大约是分子直径的10倍。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__________运动,气体__________它能达到的整个空间。
2.分子的运动杂乱无章,在某一时刻,向着__________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__________。
3.每个气体分子都在做永不停息的__________运动。
4.大量气体分子的速率分布呈“中间多、两头少”的规律。
（二）分子运动速率分布图像
1.氧气分子的速率分布图象特点：“______、______”
2.温度升高时，速率大的分子数增加，速率小的分子数______。
（三）气体压强的微观解释
1.大小:等于气体作用在器壁单位面积上的__________。
2.产生原因:大量气体分子对器壁的__________引起的。
3.决定因素:微观上决定于分子的平均速率和分子的密集程度。
二、课堂探究
[情景引入]
视频：伽尔顿板实验演示
结论1：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________。
（一）气体分子运动的特点
[思考]观察图片，思考问题：
气体分子运动的示意图
（1）气体分子为什么可以视作质点？
结论2：气体分子的大小相对分子间的空隙来说___________，可以把气体分子视为质点。
（2）为什么气体的体积等于容器的容积？
结论3：气体分子之间的距离________，大约是分子直径的10倍，因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，气体分子不受力的作用，在空间自由移动。能达到分子能达到的空间，所以气体没有确定的形状和体积，其体积等于________的体积。
（3）气体分子的运动速度和方向是怎样的？
结论4：气体分子的数密度巨大，分子之间频繁地碰撞，速度大小和方向频繁地________。
（4）根据统计规律，大量气体分子的运动有什么特点？
结论5：气体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，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是________的。
分子运动速率分布图像
[讨论]分子的运动速率有没有规律？
结论6：尽管大量分子做无规则运动，速率有大有小，但分子的速率却按一定的________分布。
氧气分子的速率分布
氧气分子的速率分布图像
[讨论]
试归纳分子运动速率的规律？
结论7：
（1）氧气分子的速率分布图象特点：“________、________”
（2）温度升高时，速率大的分子数________，速率小的分子数________。
（三）气体压强的微观解释
气体分子与器壁碰撞的示意图
结论8：
（1）大量分子频繁地碰撞器壁，对器壁产生_______、________的压力，产生压强。
（2）气体对容器的压强是大量气体分子不断________的结果。
[思考]影响气体压强的因素有哪些？
结论9：
①温度：在体积不变的情况下，温度越_____，气体的平均动能越_____，气体的压强越大；
②体积：在温度不变的情况下，体积越_____，气体分子的密度越_____，气体的压强越大。
[讨论]尝试分析气体压强与大气压强、液体压强的区别。
结论10：
①气体压强。因密闭容器中的气体密度一般很小，由于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，大小由气体的__________和_____决定，与地球的引力无关，气体对上下左右器壁的压强大小都是相等的。
②大气压强。大气压却是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。地面大气压的值与地球表面积的乘积，近似等于地球大气层所受的_____，大气压强最终还是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强。
③液体压强。液体压强是由_____的重力而产生的，其公式为p＝ρgh。
[思考与讨论]
撞击是不连续的，为什么器壁受到的作用力却是均匀不变的呢？
演示实验：模拟气体压强产生的机理
模拟气体压强产生机理的实验
结论11：
（1）对于单个分子来说，这种撞击是间断的、不均匀的，但是对于大量分子总的作用来说，就表现为连续的和均匀的了。
（2）从微观角度来看，气体分子的数量是巨大的。一方面，若某容器中气体分子的平均速率越大，单位时间内、单位面积上气体分子与器壁的碰撞对器壁的作用力就________；另一方面，若容器中气体分子的数密度大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多，平均作用力也会________。
三、典题精讲
【例题1】(多选)如图所示是氧气分子在不同温度下的速率分布规律图,横坐标表示分子速率v,纵坐标表示速率v对应的分子数百分率,图线1、2对应的温度分别为t1、t2,由图可知(　
　)
A.温度t1低于温度t2
B.图线中的峰值对应的横坐标数值为氧气分子平均速率
C.温度升高,每一个氧气分子的速率都增大
D.温度升高,氧气分子中速率小于400
m/s的分子所占的比例减小
【例题2】x、y两容器中装有相同质量的氦气,已知x容器中氦气的温度高于y容器中氦气的温度,但压强却低于y容器中氦气的压强。由此可知(　　)
A.x中氦气分子的平均速率一定大于y中氦气分子的平均速率
B.x中每个氦气分子的速率一定都大于y中每个氦气分子的速率
C.x中速率大的氦气分子数一定多于y中速率大的氦气分子数
D.x中氦气分子的热运动一定比y中氦气分子的热运动激烈
核心素养专练
1.伽耳顿板可以演示统计规律。如图所示,让大量小球从上方漏斗形入口落下,则选项图中能正确反映最终落在槽内小球的分布情况的是(　　)
2.(多选)分子都在做无规则的运动,但大量分子的速率分布却有一定的规律性,如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.在一定温度下,大多数分子的速率都接近某个数值,其余少数分子的速率都小于该数值
B.高温状态下每个分子的速率都大于低温状态下所有分子的速率
C.高温状态下分子速率大小的分布范围相对较大
D.高温状态下大多数分子对应的速率大于低温状态下大多数分子对应的速率
3.夏天开空调,冷气从空调中吹进室内,则室内气体分子的(　　)
A.热运动剧烈程度加剧
B.平均速率变大
C.每个分子速率都会相应地减小
D.速率小的分子数所占的比例升高
4.如图所示,两个完全相同的圆柱形密闭容器(容器容积恒定),甲中装满水,乙中充满空气,则下列说法中正确的是(　　)
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、pC、pD都要变大
5.教室内的气温会受到室外气温的影响,如果教室内上午10时的温度为15
℃,下午2时的温度为25
℃,假设大气压强无变化,则下午2时与上午10时相比较,房间内的(　　)
A.空气分子密集程度增大
B.空气分子的平均速率增大
C.空气分子的速率都增大
D.空气质量增大
6.下图描绘的是一定质量的氧气分子分别在0
℃和100
℃两种情况下速率分布的情况,符合统计规律的是(　　)
7.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,则(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.TⅠ>TⅡ>TⅢ
B.TⅢ>TⅡ>TⅠ
C.TⅡ>TⅠ,TⅡ>TⅢ
D.TⅠ=TⅡ=TⅢ
8.(多选)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
9.如图为密闭钢瓶中的理想气体分子在两种不同温度下的速率分布情况，可知，一定温度下气体分子的速率呈现______________（选A或B）（A“两头多中间少”或B“两头少中间多”）的分布规律；T1温度下气体分子的平均动能______________（填“大于”“等于”或“小于”）T2温度下气体分子的平均动能。
10.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。图中实线对应于氧气分子在______________℃时的情形；图中虚线下面积______________实线下面积。（填“大于”、“等于”、“小于”）
参考答案
自主学习
（一）匀速直线
充满
任何一个
相等
无规则
（二）中间多
两头少
减少
（三）压力
碰撞
课堂探究
结论1：统计规律
结论2：很小
结论3：很大
容器
结论4：改变
结论5：充满整个容器空间
均等
结论6：规律
结论7：中间多
两头少
增加
减少
结论8：持续
均匀
撞击器壁
结论9：高
大
小
大
结论10：分子密度
温度
重力值
液体
结论11：越大
较大
典题精讲
【例题1】AC
【例题2】ACD
核心素养专练
1.C
2.CD
3.D
4.C
5.B
6.A
7.B
8.ABC
9.B；小于
10.100，等于
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精品试卷·第
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