人教版（2019）选择性必修第三册 1.3 分子运动速率分布规律 课件(共21张PPT)

(共21张PPT)
1.3 分子运动速率分布规律
人教版（2019）高中物理选择性必修第三册第一章
01
气体分子运动的特点
02
分子运动速率分布图像
03
气体压强的微观解释
目录
典型例题
必然事件：在一定条件下，若某事件必然出现
不可能事件：若在一定条件下，某事件不可能出现
随机事件：若在一定条件下某事件可能出现，也可能不可能出现.
新课导入
(1)个别事件的出现有其偶然性
上面的实验给我们的启示：
(2)大量随机事件的整体会表现出一定的规律
---统计规律
分子的运动是无规则的，每个分子的运动都具有不确定性。但物体是由大量分子组成的，因而物体的热现象的宏观特性是由大量分子的集体行为决定的。
所以看起来无规则的分子热运动，也必定是有一定的规律的——统计规律。
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，气体充满它能达到的整个空间。
液体的分子
一个挨着一个地排列
气体的分子
距离大约是分子直径的10倍左右
液体变为气体后，体积要增大上千倍
质点
分子的大小相对分子间的空隙来说很小
分子间的作用力很弱
一、气体分子运动的特点
气体的分子
质点
气体充满它能达到的整个空间
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
一、气体分子运动的特点
分子的个数与它们所占空间体积之比叫作分子的数密度，通常用n 表示。
气体分子速率分布
+ + + + + + + + + ＝100
+ + + + + + + + + ＝100
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。
二、分子运动速率分布图像
1. 0°C和100°C氧气分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布。
2.气体分子速率分布特征
2. 0°C时，速率在300 400 m/s的分子最多。
100°C时，速率在400 500 m/s的分子最多。
3.100°C的氧气，速率大的分子比例较多，其分子的平均速率比0°C的大。
二、分子运动速率分布图像
二、分子运动速率分布图像
3.温度越高，分子热运动越剧烈
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。
注意：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。
【特别提醒】
单个或少量分子的运动是“个性行为”，具有不确定性。大量分子运动是“集体行为”，具有规律性即遵守统计规律。
【例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.温度升高每个氧气分子速率都增加
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
AD
大量气体分子频繁撞击器壁，在单位面积上产生的平均作用力。
持续均匀的压力
各方向的压强相同
1.气体压强的产生
大量雨点对伞的撞击，使伞受到持续的作用力
三、气体压强的微观解释
选择一个与器壁发生正碰的气体分子为研究对象
从分子动理论的观点来看，气体对容器的压强源于气体分子的热运动，当它们飞到器壁时，就会跟器壁发生碰撞（可视为弹性碰撞），就是这个撞击对器壁产生了作用力，从而产生了压强。
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
1.气体压强的产生
三、气体压强的微观解释
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。或许有人会问，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
演 示
模拟气体压强产生的机理
类似于一个分子撞击容器壁的过程
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
一颗豆子
多颗豆子
器壁单位面积上受到的压力，就是气体的压强。
一个分子撞击容器壁的过程与之类似
一颗豆子
多颗豆子
对于单个分子来说，这种撞击是间断的、不均匀的
多数气体分子连续不断的撞击容器壁的过程与之类似
对于大量分子总的作用来说，就表现为连续的和均匀的。
器壁单位面积上受到的压力
气体的压强：
三、气体压强的微观解释
2.决定气体压强大小的因素
⑴气体分子的密集程度
⑵气体分子的平均速率
【微观角度】
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，平均作用力也会较大。
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越大。
即单位体积内气体分子的数目
气体分子的平均动能
气体分子的密集程度
温度T
体积V
(微观因素)
(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。
★注意：气体压强与大气压强不同
大气压强由重力而产生，随高度增大而减小。
气体压强是由大量分子撞击器壁产生的，大小不随高度而变化。
【宏观角度】
所以，气体压强P的大小与气体的体积V和温度T都有关。
三、气体压强的微观解释
【例2】（多选）下列说法正确的是(　 　)
A.气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单
位面积上的平均作用力
B.气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用
在器壁上的平均作用力
C.当分子热运动变剧烈时，压强可以不变
D.单位体积的气体分子数增加,气体的压强一定增大
AC
【变式】（多选）在某一容积不变的容器中封闭着一定质量的气体，对此气体的压强，下列说法中正确的是(　 　)
A．气体压强是由重力引起的，容器底部所受的压力等于容器内气体
所受的重力
B．气体压强是由大量气体分子对器壁的不断碰撞引起的
C．容器以9.8 m/s2的加速度向下运动时，容器内气体压强不变
D．由于分子运动无规则，所以容器内壁各处所受的气体压强相等
BCD
课堂总结
1.1859年麦克斯韦从理论上推导出了气体分子速率的分布规律，后来有许多实验验证了这一规律。若以横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，下面四幅图中能正确表示某一温度下气体分子速率分布规律的是(　　)
课堂练习
D
2.（多选）汽缸内封闭着一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时（　　）
A．气体的分子数密度增大
B．气体的压强增大
C．气体分子的平均速率减小
D．每秒钟撞击器壁单位面积上的气体分子数增多
课堂练习
BD