1.3分子运动速率分布规律 课件(共19张PPT) 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

(共19张PPT)
第一章 分子动理论
3.分子运动速率分布规律
教学目标
CONTENT
01
02
03
理解气体压强的微观解释
了解分子运动速率的分布图像
了解气体分子运动的特点
（1）实验过程：把一枚硬币多次掷出落到地面，要注意每次掷出的高度、方法要相同。
（2）实验现象:硬币每次落地时出现正面向上或反面向上的机会具有偶然性，但多次掷币落地时正面向上和反面向上的次数总是分别接近掷币总次数的二分之一。即掷硬币进行多次实验时，出现正面向上和反面向上的概率服从一定的统计规律。
新课引入
1、掷硬币实验。
（1）实验过程：伽尔顿板的上部规则地钉有铁钉，下部用竖直隔板隔成等宽的狭槽，从顶部入口投入一个小球时，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。靠近入口的狭槽内的小球数目多，远离入口的狭槽内小球的数目少。重复几次实验你会发现，其分布情况遵从一定的规律。
2.伽尔顿板
（2）实验现象：单个小球落入哪个狭槽是偶然的，少量小球按狭槽的分布也带有明显的偶然性，但大量的小球按狭槽的分布是稳定的。即在大量的小球的情况下，小球落入某狭槽的概率服从一定的统计规律。
中间多 两头少
1、个别事件的出现有其偶然性；
2、大量随机事件的整体会表现出一定的规律——统计规律。
上面的实验给我们的启示：
在气体中，大量分子的频繁碰撞，使某个分子何时何地向何处运动是偶然的。对大量分子的整体来说，在任一时刻分子沿各个方向运动的机会是均等的。大量个别偶然事件整体表现出来的规律称为统计规律。
气体分子运动的特点
一
知能提升
1.气体分子间的距离较大，分子间相互作用力十分微弱，可认为气体分子除相互碰撞及与器壁碰撞外不受力作用而做匀速直线运动，所以一定质量的气体的分子可以充满整个容器空间。
2.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均等的。
分子运动速率分布图像
二
尽管分子做无规则运动，速率有大有小，但大量分子的速率却按一定的规律分布.
按速率大小划分的区间/(m·s－1) 各速率区间的分子数 占总分子数的百分比/%
0 ℃ 100 ℃
100以下 1.4 0.7
100～200 8.1 5.4
200～300 17.0 11.9
300～400 21.4 17.4
400～500 20.4 18.6
500～600 15.1 16.7
600～700 9.2 12.9
700～800 4.5 7.9
800～900 2.0 4.6
900以上 0.9 3.9
氧气在0 ℃和100 ℃时，同一时刻在不同速率区间内的分子数占总分子数的百分比.
0℃和100℃氧气分子速率分布都呈“中间多，两头少”的分布规律。
氧气分子的速率分布图像
0℃时，速率在300~400m/s的分子最多；100℃时，速率在400~500m/s的分子最多。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，即温度越高，分子的平均速率越大。
1、在任意温度下，所有气体分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布。
2、当温度升高时，“中间多”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。
3、温度升高，气体分子的平均速率变大，但是具体到某一个气体分子，其速率可能变大也可能变小，无法确定。
4、曲线与横轴所围面积代表各个速率区间分子数占总分子数百分比之和，其值等于1。
要点提示：
气体压强：大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力。
从分子动理论的观点来看，气体对容器的压强是大量气体分子不断撞击器壁的结果 ，这种撞击是不连续的，为什么器壁受到的作用力却是均匀不变的呢？下面我们用豆粒模拟气体分子做一个实验。
气体压强的微观解释
三
演示：
模拟气体压强产生的机理
实验表明，单颗豆粒给秤盘的压力很小，作用时间也很短，但是大量的豆粒对秤盘的频繁碰撞，就对秤盘产生了一个持续的、均匀的压力。可见，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。
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。
决定气体压强大小的因素
（1）微观因素
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。
（2）宏观因素
气体压强的微观解释
三
知能提升
典例精析
例．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 v 处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
解析：曲线下的面积表示各个速率区间范围内的分子数占总分子数的百分比之和，显然其值应等于1，当温度升高时，分子的速率普遍增大，所以曲线的高峰向右移动，曲线变宽，但由于曲线下总面积恒等于1，所以曲线的高度相应降低，曲线变得平坦。所以，TⅢ>TⅡ>TⅠ。
B
课堂小结
一. 气体分子运动的特点
二. 分子运动速率分布图像
三.气体压强的微观解释
跟踪练习
B
1.对于一定质量的理想气体，下列四个叙述中正确的是(　　)
A．当分子热运动变剧烈时，压强必变大
B．当分子热运动变剧烈时，压强可以不变
C．当分子间的平均距离变大时，压强必变小
D．当分子间的平均距离变大时，压强必变大
解析：根据气体压强产生的原因可知：一定质量的理想气体的压强，由气体分子的平均动能和气体分子的密集程度共同决定。分子平均动能越大，单位时间内分子撞击器壁的次数越多，气体压强越大。A、C、D三个选项均只给定了其中一个因素，而另一个因素不确定，不能判断压强是变大还是变小，所以只有B正确。
B
2.氧气分子在不同温度下的速率分布规律如图所示，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．在①状态下，分子速率大小的分布范围相对较大
B．两种状态氧气分子的平均动能相等
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状态的温度低
D
解析：由图可知，②中速率大分子占据的比例较大，则说明②对应的平均动能较大，故②对应的温度较高，温度是分子平均动能的标志，温度高则分子速率大的占多数，即高温状态下分子速率大小的分布范围相对较大。故A错误D正确；
②对应的温度较高，②状态氧气分子的平均动能大，故B错误；
由图可知，随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例减小，故C错误。
本节内容结束