1.3分子运动速率分布规律 课前导学 2024-2025学年人教版（2019）高中物理选择性必修第三册

1.3分子运动速率分布规律
基础知识导学
什么是必然事件？
什么是不可能事件？
什么是随机事件？
什么叫统计规律？
一、气体分子运动的特点
问题一：我们研究气体分子运动的性质时，可否将气体分子看成质点？
问题二：气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，它的运动性质是怎样的？
问题三：为什么说气体分子的运动是杂乱无章的？问题四：试分析总结气体分子的运动特点是怎样的？
二、分子运动速率分布图像
下表是氧气在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 ，试分析分子运动速率与温度的关系。
总结规律：
三、气体压强的微观解释
问题一：如何从分子动理论的角度解释气体压强的产生原因？
问题二：若选择一个与器壁发生弹性正碰的气体分子作为研究对象，碰前分子的速度为v，该分子碰撞前后速度是如何变化的？
问题三：假设一个分子的质量为m，碰撞过程器壁给分子的力为F，碰撞时间极短，设为 t，请问气体分子受到器壁给的作用力F为多少？
问题四：器壁受到的作用力F’为多少？
问题五：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
问题六：单颗豆子给秤的压力有什么特点？大量豆子给秤的压力又有什么特点？
问题七：从微观角度来看，决定气体压强大小的因素有哪些？
问题八：从宏观角度来看，决定气体压强大小的因素有哪些？
基础小题试练
1.下列说法正确的是( )
A.液体具有表面张力，是因为液体表面层分子间距大于液体内部分子间距
B.压缩封闭在注射器中的气体，其压强增大，是因为气体分子间斥力增大
C.当分子间作用力为零时，分子势能也一定为零
D.在阳光照射下的教室里，眼睛看到空气中尘埃的运动就是布朗运动
2.用打气筒给自行车打气，设每打一次可打入压强为1atm的空气0.1L，自行车内胎的容积为2.0L，假设胎内原来没有空气，且打气过程温度不变，那么打了40次后胎内空气压强为( )
A.5atm B.25atm C.2atm D.40atm
3.在水瓶中装入半瓶热水盖紧瓶盖,一段时间后发现瓶盖变紧,由此可推断瓶内气体分子单位时间内对瓶盖的撞击次数、气体分子平均动能的变化情况分别是( )
A.减少,减小 B.减少,增大 C.增多,减小 D.增多,增大
4.如图，纵轴表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，曲线I和II为一定质量某种理想气体在两种温度下的与分子速率v的关系图像。比较曲线I和II，下列说法正确的是( )
A.曲线I对应的气体温度更高
B.曲线I和II对应的气体内能相等
C.曲线I与横轴所围的面积更大
D.曲线I对应的气体分子平均速率更小
5.19世纪中叶，英国物理学家麦克斯韦创造性地运用统计方法找到了气体分子速率的分布函数，从而确定了气体分子速率分布的统计规律。该分子速率分布函数的图像如图所示，为在速率v附近单位速率区间内分子数占总分子数的百分比。以下说法正确的是( )
A.曲线Ⅰ对应的温度比曲线Ⅱ对应的温度高
B.说明单个分子做无规则运动具有一定的规律性
C.说明大多数分子的速率都在某个峰值附近
D.图中曲线与横轴围成图形的面积表示分子速率所有区间内分子数之和
答案以及解析
1.答案：A
解析：A.液体表面存在着张力是因为液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，分子之间的作用力表现为引力，所以液体表面存在表面张力，故A正确；
B.压缩封闭在注射器中的气体，其压强增大，是因为气体体积减小，压强增大，故B错误；
C.设分子平衡距离为，分子距离为r，当时，分子力表现为引力，分子距离越大，分子势能越大；当时，分子力表现为斥力，分子距离越小，分子势能越大；故当时，分子力为0，分子势能最小；由于分子势能是相对的，其值与零势能点的选择有关，所以分子距离为平衡距离时分子势能最小，但不一定为零，故C错误；
D.布朗运动是微小粒子表现出的无规则运动，肉眼不可见，故D错误。
2.答案：C
解析：每打一次可打入压强为1atm的空气0.1L，打了40次，气压为1atm时总体积为
压入足球，体积减小为2L，根据波尔定律得
代入数据解得
故选C。
3.答案：A
解析：在水瓶中装入半瓶热水，一段时间后，瓶内水温度降低，此时内部气体压强减小，瓶盖变紧，由于温度降低，分子的平均动能減小，分子的平均速率降低，瓶内气体体积不变，气体分子数密度不变，则单位时间内瓶盖受到瓶内气体分子的次数也減小。故B,C,D错误，A正确。故选：A
4.答案：D
解析：ABD.气体的分子的运动的统计规律：中间多，两头少；温度高，最大峰值向速度较大的方向移动；故曲线I对应的气体温度更低；对应气体内能小，分子的平均速率也较小，故AB错误，D正确；
C.在两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即两条曲线下面积相等，故C错误；
故选D。
5.答案：C
解析：A.温度越高，分子的热运动越剧烈，速率大的分子比例越大，则曲线I对应的温度比曲线Ⅱ对应的温度低，故A错误；B.做无规则运动的大量分子的规律是用统计思想方法加以研究得出的，说明大量分子的运动具有一定的规律性，故B错误；C.气体分子的速率名不相同，但大多数分子的速率都在某个峰值附近，离这个数值越远，分子数越少，呈现出“中间多、两头少”的分布特征，故C正确；D.曲线与横轴围成图形的面积表示分子速率所有区间内分子数的占比，之和，故D错误。故选C。