第3节 分子运动速率分布规律 课件-2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册（45页PPT）

(共45张PPT)
第一章 分子动理论
第3节 分子运动速率分布规律
图解课标要点
个别随机事件的出现具有偶然性，大量随机事件的整体往往会表现出一定的规
律性。 如按相同的方法抛掷硬币，单次抛掷，正、反面朝上具有偶然性，但多次抛
掷后，正、反面朝上的次数基本相等，表现出一定的统计规律。
例1-1 （多选）下列关于气体分子运动的说法正确的是( )
ABC
A.分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外,可在空间自由移动
B.分子间的频繁碰撞致使分子做杂乱无章的运动
C.分子向各个方向运动的机会相等
D.分子运动杂乱无章、毫无规律
【解析】气体分子间的频繁碰撞使分子做杂乱无章的运动,除碰撞外,分子可在空间自
由移动,A、B正确;事实表明，个别分子的运动有它的不确定性，但大量分子的运动
遵从一定的统计规律，如分子向各个方向运动的机会均等，C正确，D错误。
学思用·典例详解
例2-2 如图1-3-2所示是氧气分子在不同温度和 下的速率分布情况，由图
可得，下列信息正确的是( )
A
图1-3-2
A.同一温度下，氧气分子速率呈现出“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
占的比例变大
D.随着温度的升高，氧气分子的平均速率变小
【解析】同一温度下，氧气分子速率呈现出“中间多、两头少”的分布规律，选项A正
确;随着温度的升高，氧气分子的平均速率变大，氧气分子中速率小的分子所占的比
例变小，但不是每一个氧气分子的速率都增大，选项B、C、D错误。
学思用·典例详解
例3-3 （多选）如图1-3-4，封闭在汽缸内一定质量的某种气体，如果保持体积不变，
当温度升高时，以下说法正确的是( )
CD
图1-3-4
A.气体分子的数密度增大
B.所有气体分子的运动速率一定增大
C.气体的压强增大
D.每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多
【解析】
选项 分析 正误
A 封闭气体的体积不变，气体质量不变，气体的分子数不变，所以气体 分子的数密度不变。
B 温度升高，气体分子运动的平均速率增大，但不是所有分子的运动速 率都增大。
C 体积不变而温度升高时，气体分子的数密度不变，分子运动的平均速 率增大,与器壁碰撞的作用力增大，压强增大。 √
D 气体分子的数密度不变,但温度升高，分子的平均速率增大，一定时 间内能够到达器壁的分子数增多，所以每秒撞击单位面积器壁的气体 分子数增多。 √
【学会了吗丨变式题】
图1-3-5
1.(2025·天津市实验中学质检)如图1-3-5所示是一种海上充气救生船，
充气船使用时在船的浮筒内充入气体，充满气后浮筒的体积可视为不
变。海上昼夜有温差，若将充气船放置在海上，则夜间充气船浮筒内
的气体与白天相比( )
D
A.分子运动平均速率更大
B.分子数密度更小
C.压强更大
D.单位时间撞击到单位面积浮筒内壁的分子数减小
【解析】夜间充气船浮筒内的气体温度较低，气体分子运动的平均速率更小，A错
误；气体的质量不变，气体分子总数不变，体积不变，则分子数密度不变，B错误；
夜间温度低，分子的平均速率更小，而分子数密度不变，所以单位时间撞击到单位
面积浮筒内壁的分子数减小，气体的压强减小，C错误，D正确。
方法帮 解题课丨关键能力构建
题型1 对分子运动速率分布图像的理解
图1-3-6
例4 [链接教材第11页图1.3-2](全国卷Ⅰ高考题节选，多选)
氧气分子在和 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1-3-6
中两条曲线所示。下列说法正确的是 ( )
AB
A.图中两条曲线下面积相等
B.图中实线对应于氧气分子在 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.与时相比， 时氧气分子速率出现在
区间内的分子数占总分子数的百分比较大
【解析】根据气体分子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
的变化曲线的意义可知，图中两条曲线下面积相等，选项A正确；图中实线表示占
百分比较大的分子速率较大，可知实线对应于氧气分子在 时的情形，选项B正
确；根据分子速率分布图像可知，图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目占
总分子数的百分比，不是任意速率区间的氧气分子数目，选项C错误；由图像可知，
与时相比，时氧气分子速率出现在 区间内的分子数占总分子
数的百分比较小，选项D错误。
【学会了吗丨变式题】
2.一定量的气体在两种不同温度下的气体分子速率分布曲线分别如图1-3-8中实线和
虚线所示，横轴表示分子速率，纵轴表示单位速率间隔的分子数占总分子数的百分
比，从图中可得( )
B
图1-3-8
A.温度升高，曲线峰值向左移动
B.实线对应的温度较高
C.虚线对应的分子平均速率较大
D.与实线相比，虚线对应的速率在 间隔
内的分子数较少
【解析】根据分子速率分布的特点知，温度越高，速率大的分子占的比例越大，可
知温度升高，曲线峰值向右移动，实线对应的温度较高，故A错误，B正确；题图中
实线对应的温度高，则实线对应的分子平均速率较大，故C错误；由题图可知，与实
线相比，虚线对应的速率在 间隔内的分子数较多，故D错误。
题型2 对气体压强的理解
例5 [教材第13页“练习与应用”第3题改编](2025·河北石家庄一中一模，多选)有甲、
乙、丙、丁、戊五瓶氢气。甲的体积为，质量为，温度为，压强为 。下列说法
正确的是( )
BD
A.若乙的质量、温度和甲相同，体积大于，则乙的压强一定大于
B.若丙的体积、质量和甲相同，温度高于，则丙的压强一定大于
C.若丁的质量和甲相同，体积大于、温度高于，则丁的压强一定大于
D.若戊的体积和甲相同，质量大于、温度高于，则戊的压强一定大于
【解析】
选项 分析 正误
A
B √
选项 分析 正误
C
D √
续表
【学会了吗丨变式题】
图1-3-9
3.(2025·山西太原期末)如图1-3-9所示，一个密闭绝热容器
用固定绝热挡板分成、 两部分，容器中的气体为同种气
体，它们的压强、温度 。打开挡板上的开
关 ，使两部分互通，经过足够长的时间后再闭合开关。此
时关于、 两部分容器，下列说法正确的是( )
C
A.、 两部分容器内分子的数密度不相同
B.、 两部分容器内分子的平均速率不相等
C.、 两部分容器壁单位面积上受到气体分子平均作用力的大小相等
D.、 两部分容器壁单位面积上在单位时间内受到气体分子平均冲量的大小不相等
【解析】经过足够长的时间，、 两部分容器内气体的压强、温度和密度都相等，
则、 两部分容器内分子的数密度相同，分子的平均速率相等，容器壁单位面积上
受到气体分子平均作用力的大小相等，容器壁单位面积上在单位时间内受到气体分
子平均冲量的大小也相等，选项C正确，A、B、D错误。
高考帮 考试课丨核心素养聚焦
考情揭秘 素养点击
基本考 查点 分子运动速率分布规律，气体压强的微观 解释等。 1.建构气体分子的质点模型及
微观运动情境，能从宏观和微
观角度解释气体压强大小的决
定因素。
2.理解气体分子运动速率的分
布规律，初步认识统计规律在
研究气体问题中的重要作用。
热点及 难点 分子运动速率分布图像，气体压强产生的 微观机理。 题型及 难度 一般为选择题或填空题，难度中等偏易。 高考中 地位 研究气体问题的重要知识基础，单独命题 较少。 考向1考查气体分子运动速率分布的特点
例6 (江苏高考题)一定量的氧气贮存在密封容器中,在和 温度下其分子速率分布
的情况见表。则______（选填“大于”“小于”或“等于”）。若约 的氧气从容器
中泄漏,泄漏前后容器内温度均为,则在泄漏后的容器中,速率处于 区
间的氧气分子数占总分子数的百分比______（选填“大于”“小于”或“等于”） 。
大于
等于
各速率区间的分子数占总分子数的百分比
100以下 0.7 1.4
5.4 8.1
11.9 17.0
17.4 21.4
18.6 20.4
16.7 15.1
12.9 9.2
7.9 4.5
4.6 2.0
900以上 3.9 0.9
本题考查气体分子速率分布的特点及其相关的知识点。考查考生的科学推理能力，
要求考生能够利用物理知识解释实际问题。
【解析】根据表格中数据可知，温度为 时分子速率较大区间的分子数占总分子数
的百分比较大，所以大于。若约 的氧气从容器中泄漏，温度不变，根据分
子速率分布只与温度有关可知，速率处于 区间的氧气分子数占总分子
数的百分比仍然等于 。
考向2 考查气体分子的速率分布图像
例7 (福建高考题)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。若以横坐标表示分子速率 ，纵坐标表示各速率区间的
分子数占总分子数的百分比[用表示 ，下列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( )
D
A. B. C. D.
本题考查气体分子速率分布的图像，引导考生形成正确的气体分子运动观念。
【解析】气体分子速率分布遵循统计规律，即“中间多、两头少”，极高和极低速率
的分子数趋近于零，故选项D正确。
练习帮 习题课丨学业质量测评
A 基础练丨知识测评
建议时间：10分钟
1.在研究热现象时，我们采用统计方法，这是因为( )
C
A.每个分子的运动速率随温度的变化是有规律的
B.单个分子的运动具有规律性
C.在一定温度下，大量分子的速率分布是确定的
D.在一定温度下，大量分子的速率分布随时间而变化
【解析】大量分子运动的速率分布是有规律的，与温度有关，而个别分子的运动速
率没有规律，故只有C选项正确。
2.(2025·辽宁沈阳期末)
自主学习活动中，同学们对密闭容器中的氢气性质进行讨论，下列说法正确的是
( )
A
A.温度变化时，氢气分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化
B.体积增大时，氢气分子的密集程度保持不变
C.压强增大是因为氢气分子之间斥力增大
D.温度升高时，氢气压强一定增大
【解析】
选项 分析 正误
A 温度变化时，大量分子的平均速率会变化，分子速率分布中各速率区 间的分子数占总分子数的百分比会变化。 √
B
C 气体压强是大量气体分子对容器壁的持续的、无规则撞击产生的，压 强增大并不是因为分子间斥力增大。
D 温度升高时，气体分子的平均速率增大，但分子密集程度可能减小， 所以压强不一定增大
3.下面的表格是某地区 月份气温与气压的对照表:
月份/月 1 2 3 4 5 6 7
1.4 3.9 10.7 19.6 26.7 30.2 30.8
1.021 1.019 1.014 1.008 1.003
7月份与1月份相比较，正确的是( )
D
A.空气分子热运动的情况几乎不变
B.空气分子的热运动减弱了
C.单位时间内空气分子对单位面积地面的撞击次数增多了
D.单位时间内空气分子对单位面积地面的撞击次数减少了
【解析】由题表中数据知,7月份与1月份相比,温度升高,压强减小，温度升高使空气
分子热运动更加剧烈，空气分子与地面撞击一次对地面的平均冲量增大，而压强减
小说明单位时间内空气分子对单位面积地面的冲量减小，可知单位时间内空气分子
对单位面积地面的撞击次数减少,因而只有D项正确。
4.(2025·山东日照期中)导热性良好的玻璃瓶内封闭一定质量的气体，关于该玻璃瓶
从的湖底缓慢移动至温度为 的湖面的过程，下列说法正确的是( )
B
A.所有气体分子速率均增大
B.气体分子对玻璃瓶壁碰撞的平均撞击力增大
C.单位时间内与单位面积玻璃瓶壁碰撞的分子数不变
D.气体分子间的作用力增大
【解析】玻璃瓶从的湖底缓慢移动至温度为 的湖面的过程，温度升高，瓶
内气体分子的平均速率增大，并不是所有气体分子的速率都增大，气体分子对玻璃
瓶壁碰撞的平均撞击力增大，A错误，B正确;由于分子数密度不变，（【点拨】气体
质量一定,体积不变,则分子数密度不变。）气体分子的平均速率增大，则单位时间内
与单位面积玻璃瓶壁碰撞的分子数增多，C错误;分子数密度不变，气体分子间的距
离不变，则分子间的作用力不变，D错误。
. .
5.(2025·江苏无锡期末)汽缸内封闭有一定质量的气体，在某次压缩过程中，缸内气
体的温度从迅速升高至。下列各图中，纵坐标 表示各速率区间的分子数占
总分子数的百分比，虚线和实线分别为缸内气体在、 两种温度下的分子速率分
布曲线，其中正确的是( )
A
A. B. C. D.
【解析】缸内气体温度从升高到 ，气体分子的平均速率增大，则分子速率分布
曲线的峰值会向右移动，即 温度下的分子速率分布曲线的峰值更靠右，同时还要
满足两图线与坐标轴围成的面积相等， 对应的峰值变小，故A正确。
B 综合练丨选考通关
建议时间：15分钟
6.一定质量的气体，温度不变仅体积减小后，气体的压强增大，用分子动理论的观
点分析，这是因为( )
D
A.气体分子的总数增加
B.单位体积内的分子数目不变
C.气体分子每次碰撞器壁的平均作用力增大
D.单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多
【解析】气体的质量一定，则分子总数一定，当体积减小时，分子总数不变，单位
体积内的分子数增加，故单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多，
因气体温度不变，则分子的平均速率不变，可知气体分子每次碰撞器壁的平均作用
力不变，故气体的压强变大，A、B、C错误，D正确。
7.（多选）物质的宏观性质往往是大量微观粒子运动的集体表现。下面对气体温度
和压强的微观解释，正确的是( )
AB
A.在任何温度下，气体分子的速率分布均呈现“中间多，两头少”的规律
B.气体的温度升高，运动速率大的分子所占比例会增大
C.气体的压强变大，气体分子的平均速率一定变大
D.气体的压强变大，气体分子的密集程度一定变大
【解析】根据分子运动速率分布规律可知，A正确；气体的温度升高，分子热运动
的平均速率增大，运动速率大的分子所占比例会增大，B正确；气体压强从微观角度
看取决于气体分子的密集程度和分子热运动的平均速率，故气体的压强变大，气体
分子的平均速率不一定变大，气体分子的密集程度也不一定变大，C、D错误。
8.[链接教材第12页“演示”]把豆粒当作气体分子，可以演示气体压强产生的机理，如
图所示。某同学进行两次实验，一次使用黄豆，另一次使用 黄豆，把豆
粒均匀倒落在秤盘上，观察秤的指针摆动情况。下列对实验的分析中，错误的是
( )
C
A.倒豆粒过程中要尽可能让豆粒碰撞过秤盘之后掉落下去，不留在秤盘上
B.如果两次实验在相同的时间内从相同高度将豆粒全部倒完，可以模拟
气体压强与分子密集程度的关系
C.如果两次实验在相同的时间内从不同高度将豆粒全部倒完，可以模拟
气体压强与分子平均速率的关系
D.这个实验说明气体压强是分子的无规则运动造成的
【解析】要采用控制变量法研究影响气体压强的因素，先控制分子数密度一定，研
究气体压强与分子热运动平均速率的关系，再研究分子热运动的平均速率一定，气
体压强与分子数密度的关系。本实验用豆粒代替分子，豆粒与秤盘碰撞产生的力代
替气体分子碰撞产生的力，所以要尽可能让豆粒碰撞过秤盘之后掉落下去，不留在
秤盘上，防止豆粒重力影响实验，A正确；豆粒的速率大小取决于高度，将不同质
量的豆粒先后在相同时间内从相同高度连续倒落，使它们落在秤盘上，可模拟演示
气体压强与气体分子密集程度的关系，B正确；将相同质量的豆粒先后在相同时间内
从不同高度连续倒落，使它们落在秤盘上，可演示气体压强与气体分子的平均速率
的关系，C选项中没有控制变量，C错误；这个实验说明气体压强是分子的无规则运
动造成的，D正确。故本题应选C。
9.(2025·四川省射洪中学校期末)
1934年我国物理学家葛正权定量验证了麦克斯韦的气体分
子速率分布规律。如图所示为氧气分子在不同温度下的分
子速率分布规律图像，图中实线1、2对应的温度分别为
、 。则下列说法正确的是( )
B
A.温度大于温度
B.、 温度下，某一速率区间的分子数占比可能相同
C.将、 温度下的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线下方的面积为曲线1
和曲线2下方的面积之和
D.将、 温度下的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线可能是图中的虚线
【解析】根据气体分子速率分布规律知，温度越高，速率大的分子数所占总分子数
的比例越大，由题图可知曲线2对应的速率大的分子所占的比例比曲线1对应的速率
大的分子所占的比例大，故温度高于温度，A错误；、 温度下，实线1、2相
交于一点，则在这两个温度下，交点对应的速率区间的分子数占比相同，B正确；在
任何情况下分子速率分布规律曲线与横轴所围面积都应该等于1，故将、 温度下
的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线下方的面积仍为1，C错误；将、
温度下的氧气混合后，温度不会比 的温度更低，故对应的分子速率分布规律曲线
不可能是图中的虚线，D错误。
10.新 新定义题(2025·河北石家庄一中期末，多选)麦克斯韦速率分布律是分子动理
论的重要结论之一，它是研究气体分子碰撞、大量分子热运动服从的统计规律等问
题的重要理论依据，正确理解它对学习热学非常有用。速率分布曲线表明速率很小
和很大的分子数占总分子数的百分比都较小，而具有中等速率的分子数占总分子数
的百分比较大，当时，取极大值， 称为最概然速率，其物理意义是，
如果把整个速率范围分成许多相等的小区间，则 所在小区间的分子数占总分子数
的百分比最大。下列说法正确的是( )
A.麦克斯韦速率分布曲线与 轴围成的面积为
1
B.在有限速率区间 内，曲线下的阴影
面积的物理意义是速率分布在 的分子
数占总分子数的百分比，或一个分子的速率
在 内的概率
C.任何温度下气体分子速率分布图像都一样
D.温度降低时，每个气体分子速率都减小
√
√
【解析】题图是概率分布图，其物理意义是，如果把整个速率范围分成许多相等的
小区间，则所有速率区间对应分子数的和等于分子的总数，即麦克斯韦速率分布曲
线与轴围成的面积为1，A正确；在有限速率区间 内，曲线下的阴影面积的
物理意义是速率分布在 的分子数占总分子数的百分比，或一个分子的速率在
内的概率，B正确；不同温度下气体分子速率分布图像不一样，温度升高，
峰值向速率较大的方向移动，C错误；温度降低时，分子的平均速率减小，不是每个
气体分子速率都减小，D错误。
C 培优练丨能力提升
建议时间：5分钟
11.（多选）正方体密闭容器中有大量运动粒子，每个粒子质量为 ，单位体积内粒
子数量为恒量。为简化问题，我们假定：粒子大小可以忽略；其速率均为 ，且与
器壁各面碰撞的机会均等；与器壁碰撞前、后瞬间，粒子速度方向都与器壁垂直，
且速率不变。利用所学力学知识，导出器壁单位面积所受粒子压力大小为 ，则
( )
CD
A.一个粒子与器壁每碰撞一次对器壁的冲量大小为
B.时间内粒子对面积为的器壁的冲量大小为
C.器壁单位面积所受粒子压力大小为
D.器壁所受的压强大小为
【解析】根据动量定理可知，一个粒子与器壁每碰撞一次对器壁的冲量大小为
，故A错误；在时间内能撞击到面积为 的器壁上的粒子
所占据的体积为 ，因为粒子与器壁各面碰撞的机会均等，则可能撞击到某
一个器壁面的粒子数为，根据动量定理得 时间内粒子对面积为
的器壁的冲量大小为 ，故B错误；根据动量定
理可得面积为的器壁所受粒子的压力大小为 ，所以器壁单位面积
所受粒子压力大小为 ，故C正确；根据压强的定义可知器壁所受的压
强大小即为器壁单位面积所受的压力大小，即 ，故D正确。