1.3 分子运动速率分布规律（学案） 高二物理人教版（2019）选择性必修第三册

第一章 分子动理论
第3节 分子运动速率分布规律
学习目标
1.通过实验了解分子运动的特点，了解分子运动速率分布的统计规律。
2.根据实例，了解氧气分子的速率分布特点，知道分子运动速率分布图像的物理意义。
3.通过演示实验，帮助学生形成气体压强的微观图景，了解气体压强的微观解释。
重点难点
重点
了解分子运动速率分布的特点和统计规律。
难点
气体压强的微观解释。
自主探究
1.气体分子间的距离 ，分子间的作用力 ，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 它能到达的整个空间。
2.气体分子的运动杂乱无章，因此对大量分子而言，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 。
3.大量气体分子的速率是按一定规律分布的，呈“ ”的分布规律，且这个分布状态与 有关，温度升高时，平均速率会 。
4. 是分子平均动能的标志(微观意义）。
5.气体压强的微观解释：
从微观的角度来看，气体的压强是 。气体压强的大小与两个因素有关，一是 ，二是 。前者决定温度，后者决定体积。所以，从微观上来看，气体压强与 和 有关。从宏观上看，气体压强与 和 有关。
答案：1.比较大很弱充满 2.几乎相等 3.中间多、两头少温度增大 4.温度
5.器壁单位面积上受到的压力平均速率数密度平均速率数密度温度体积
预习检测
预习测评
1.有关气体的压强，下列说法中正确的是
A.气体分子的平均速率增大，则气体的压强一定增大
B.气体分子的密集程度增大，则气体的压强一定增大
C.气体分子的平均动能增大，则气体的压强一定增大
D.气体分子的平均动能增大，气体的压强有可能减小
2.如图所示是氧气分子在不同温度下的速率分布规律图，横坐标表示速率，纵坐标表示某一速率内的分子数占总分子数的百分比。由图可知
A.同一温度下，氧气分子呈现“中间多、两头少”的分布规律
B.随着温度的升高，每一个氧气分子的速率都增大
C.随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例增大
D.①状态的温度比②状态的温度高
3.气体分子运动具有的特点有
A.气体分子与器壁的碰撞频繁
B.气体分子向各个方向运动的可能性是相同的
C.气体分子的运动速率具有“中间多、两头少”的特点
D.同种气体中所有分子的运动速率基本相等
答案1.D 2.A 3.ABC
探究思考
【探究一】气体分子运动的特点
1.对某个分子而言，分子在做匀速直线运动，在某一时刻，沿着什么方向、以多大的速率运动都具有偶然性。
2.对于大量分子而言，分子的运动具有规律性，即在某一时刻，向着任何方向运动的分子都有，且向着各个方向运动的分子数目近似相等。
3.大量分子的集体行为具有统计规律。
【探究二】分子运动速率分布图像
1.图像（以氧气分子的速率分布图像为例）
2.特点
(1)在某一时刻，物体内既有速率大的分子，也有速率小的分子。
(2)分子的运动速率指的是分子的平均速率，大多数分子的速率和平均速率相差很小。
(3)两个温度下具有最大比例的速率区间是不同的。
(4)分子速率呈现“中间多、两头少”的分布。
(5)温度升高，大量分子的平均速率在增大，“中间多”的分子速率值在增大。
(6)分子的平均速率与物体的温度有关，即温度越高，分子的热运动越剧烈。
【探究三】气体压强的微观解释
1.从微观角度来看，气体分子的数量是巨大的，单位时间内、单位面积上气体分子与器壁产生连续的、均匀的作用力。器壁单位面积上受到的压力就是气体压强，即气体压强是由大量分子与器壁的频繁碰撞所产生的。容器内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对器壁产生的作用力越大；容器内气体分子的数密度越大，单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数越多，平均作用力越大。
2.单个分子的运动服从动力学规律，但涉及大量分子的集体行为要用到统计规律来处理。
知识梳理
1.“伽尔顿板”实验
(1)单个小球，具有偶然性。
(2)大量小球，具有规律性——中间多、两头少。
(3)统计规律：大量随机事件的整体所表现出的规律性。
2.气体分子运动的特点
(1)某个分子，做匀速直线运动，具有偶然性。
(2)大量分子，具有规律性。
(3)大量分子的集体行为具有统计规律。
3.分子运动速率分布图像
(1)某一时刻，既有速率大的分子，也有速率小的分子。
(2)大多数分子的速率和平均速率相差很小。
(3)两个温度下具有最大比例的速率区间是不同的。
(4)分子速率呈现“中间多、两头少”的分布特点。
(5)温度升高，“中间多”的分子速率值在增大。
(6)温度越高，分子的热运动越剧烈。
4.气体压强的微观解释
(1)气体分子与器壁发生正碰时的作用力为。
(2)模拟气体压强产生机理的实验：
①单颗豆粒，撞击是间断的。
②大量豆粒，产生的是持续的、相对均匀的压力。
③高度增大，平均动能增大，压强增大。
④高度不变，动能不变，豆粒的数密度增大，压强增大。
(3)气体压强的微观解释：
①容器内气体分子的平均速率越大，气体分子的平均动能越大，压强越大。
②容器内的气体分子的数密度越大，压强越大。
③单个分子服从动力学规律，大量分子服从统计规律。
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