2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册1.3分子运动速率分布规律导学案

1.3 分子运动速率分布规律
【学习目标】
初步了解什么是统计规律。
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.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。
【新课引入】
取一枚硬币，从桌面向上抛出，当硬币落在桌面时，其正面朝上、反面朝上？连续做20次，统计正面朝上的次数，你有怎样的发现？
【合作学习】
任务一、了解统计规律
1、做一做：抛掷一枚硬币时，其正面有时向上，有时向下，抛掷多次时，会有什么规律？
2、观看伽尔顿版实验，思考大量随机事件的统计规律
总结：（1）个别事件的出现有其
（2）大量 的整体往往会表现出一定的规律性，这种规律叫作统计规律。
任务二、气体分子运动特点
1、气体分子运动特点：
（1）气体分子间距离大约是分子直径的 倍左右，通常认为除了相互碰撞或者跟器壁 外，气体分子不受力的作用，做匀速直线运动----自由性
（2）在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子都有---- ，因而向各个方向运动的气体分子数目 ----统计规律
分子的速率分布规律：大量气体分子的速率分布呈现中间 (占有分子数目多)两头 (速率大或小的分子数目少)的规律。当温度升高时，“中间多”的这一“高峰”向速率 的一方移动。即速率大的分子数目 ，速率小的分子数目 ，分子的平均速率增大，分子的热运动 。
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。
【例1】对于气体分子的运动，下列说法正确的是（ ）
A.一定温度下某种气体的分子的碰撞虽然十分频繁，但同一时刻，每个分子的速率都相等
B.一定温度下某种气体的分子速率一般不相等，但速率很大和速率很小的分子数目相对较少
C.一定温度下某种气体的分子做杂乱无章的运动可能会出现某一时刻所有分子都朝同一方向运动的情况
D.一定温度下某种气体，当温度升高时，其中某10个分子的平均动能可能减小
任务三、理解气体压强的微观解释
类比：密闭容器内气体压强
总结：气体对容器的压强是 的结果，气体的压强就是大量气体分子作用在器壁 。
3、决定气体压强大小的微观因素
微观：气体分子 ，气体分子的
宏观：①与温度有关：体积一定时，温度越 ，气体的压强越大.②与体积有关：温度一定时，体积越 ，气体的压强越大
4、大气压强
大气压强是由于 而对浸在它里面的物体产生的压强。地面大气压强的值与地球表面积的乘积，近似等于地球大气层所受的重力值，大气压强最终也是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强
【例2】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
巩固练习
1、关于气体分子的运动情况，下列说法中正确的是(　　)
A．某一时刻具有某一速率的分子数目是相等的
B．某一时刻一个分子速度的大小和方向是偶然的
C．某一温度下，大多数气体分子的速率不会发生变化
D．分子的速率分布毫无规律
2． 对于一定质量的气体，下列说法不正确的是（　　）
A．温度升高，气体中每个分子的速率都增大
B．当分子热运动变剧烈时，压强可以不变
C．从微观角度看，气体的压强取决于气体分子的平均速率和分子的数密度
D．温度不变时，气体的体积减小，压强一定增大
3、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(　　)
A B C D
4、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．图中虚线对应于氧气分子平均速率较大的情形
B．图中实线对应于氧气分子在100℃时的情形
C．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目
D．与0℃时相比，100℃时氧气分子速率出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大
5、节假日释放氢气球，在氢气球上升过程中，气球会膨胀，达到极限体积时甚至会胀破.假设在氢气球上升过程中，环境温度保持不变，则球内的气体压强_____(选填“增大”“减小”或“不变”)，气体分子热运动的剧烈程度_____(选填“变强”“变弱”或“不变”)，气体分子的速率分布情况最接近图4中的____线(选填“A”“B”或“C”)，图中f(v)表示速率v处单位速率区间内的分子数百分率.
6、有甲、乙、丙、丁四瓶氢气。甲的体积为V，质量为m，温度为t，压强为p。乙、丙、丁的体积、质量、温度如下所述。
（1）乙的体积大于V，质量、温度和甲相同。
（2）丙的温度高于t，体积、质量和甲相同。
（3）丁的质量大于m、温度高于t，体积和甲相同。
试问：乙、丙、丁的压强是大于p还是小于p ？或等于p ？请用气体压强的微观解释来说明。