人教版高中物理选择性必修第三册第一章分子动理论第3节分子运动速率分布规律课件（49页PPT）

(共49张PPT)
[学习目标]
1.了解随机性与统计规律。
2.知道气体分子运动的特点、分子运动速率分布图像规律。
3.能用气体分子动理论解释气体压强产生的原因，知道影响气体压强大小的微观因素。
1.统计规律
(1)必然事件：在一定条件下____出现的事件。
(2)不可能事件：在一定条件下______出现的事件。
(3)随机事件：在一定条件下____出现，也____不出现的事件。
(4)统计规律：大量_________整体表现出来的规律。
必然
不可能
可能
可能
随机事件
2.气体分子运动的特点
(1)由于气体分子间的距离比较___ (大约是分子直径的__倍)，分子间的作用力很__。通常认为，除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，气体分子不受力的作用，做_____________，因而气体会充满它能达到的整个空间。
(2)大量气体分子做无规则热运动，因此分子之间频繁地碰撞，每个分子的速度大小和方向频繁地改变，分子的运动_________。
(3)从统计规律看，在某一时刻，向着____________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____。
大
10
弱
匀速直线运动
杂乱无章
任何一个方向
相等
[思考探究]
图中的玻璃容器内封闭着大量的气体，对于其中的一个气体分子而言，其运动是否有规律可循？是否会出现所有气体分子均向右运动的现象？
提示　没有，不会。
[例1]　伽尔顿板可以演示统计规律。如图，让大量小球从上方漏斗形入口落下，最终小球都落在槽内。重复多次实验后发现(　　)
A.某个小球落在哪个槽是有规律的
B.大量小球在槽内的分布是有规律的
C.越接近漏斗形入口处的槽内，小球聚集越少
D.大量小球落入槽内后均匀分布在各槽中
解析　某个小球落在哪个槽是偶然的、随机的，大量小球投入，落入槽的分布情况是有规律的，多次重复实验可知，小球落在槽内的分布是不均匀的，中间槽最多，两边槽最少，越接近漏斗形入口处的槽内，小球越多，故选B。
B
[例2]　 (多选)大量气体分子运动的特点是(　　)
A.分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外，还可在空间内自由移动
B.分子间的频繁碰撞致使它做杂乱无章的运动
C.分子沿各方向运动的机会均等
D.某时刻某一气体分子向左运动，则下一时刻它一定向右运动
解析　因气体分子间的距离较大，分子间的作用力可以忽略，分子除碰撞外不受其他力的作用，故可在空间内自由移动，A正确；分子间的频繁碰撞使分子的运动杂乱无章，且向各方向运动的机会均等，B、C正确；分子的运动杂乱无章，某时刻某一气体分子向左运动，下一时刻它的运动方向并不能确定，故D错误。
ABC
[总结提升]
气体分子的运动是杂乱无章、无规则的，研究单个的分子无实际意义，我们研究的是大量分子的统计规律。
1.氧气分子的速率分布情况(如图所示)
2.规律
(1)在一定温度下，大多数气体分子速率呈“______、_______”的规律分布。当温度升高时，对某一分子在某一时刻它的速率______增加，但大量分子的平均速率____增加，而且“中间多”的分子速率值在增加。
(2)温度越高，分子的热运动越____。
中间多
两头少
不一定
一定
剧烈
[思考探究]
气体的温度升高时，所有气体分子的速率都增大吗？气体的温度降低时，所有气体分子的速率都减小吗？
提示　温度升高时，气体分子的平均速率增大，绝大多数分子的速率增大，少数分子的速率可能减小。温度降低时，气体分子的平均速率减小，绝大多数分子的速率减小，少数分子的速率可能增大。对于某个气体分子来说，其速率大小是时刻在变化的，无法确定是增大还是减小。
[例3]　关于气体分子的速率，下列说法正确的是(　　)
A.气体温度升高时，每个气体分子的运动速率一定都增大
B.气体温度降低时，每个气体分子的运动速率一定都减小
C.气体温度升高时，气体分子运动的平均速率必定增大
D.气体温度降低时，气体分子运动的平均速率可能增大
解析　温度是气体热运动剧烈程度的标志，气体温度升高，气体分子运动的平均速率必定增大，但每个气体分子的速率不一定都增大，故A错误，C正确；同理，气体温度降低时，气体分子运动的平均速率必定减小，但每个气体分子的速率不一定都减小，故B、D错误。
C
[例4]　如图所示为氧气在0 ℃和100 ℃两种情况下，单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系。由图可知(　　)
A.虚线是氧气在100 ℃时的速率分布图
B.虚线与坐标轴围成的图形的面积更大
C.所有氧气分子0 ℃时的速率小于100 ℃时的速率
D.同一温度下，气体分子速率分布总呈现“中间多、
两头少”的特点
解析　温度升高时，分布曲线的峰值将向速率较大的方向移动，所以实线是氧气在100 ℃时的速率分布图，故A错误；两条曲线与坐标轴围成的图形的面积均为1，所以面积相等，故B错误；由题图可知，有部分氧气分子0 ℃时的速率大于100 ℃时的速率，故C错误；由题图可知，同一温度下，气体分子速率分布总呈现“中间多、两头少”的特点，故D正确。
D
1.气体压强的大小：等于气体作用在器壁单位面积上的____。
2.产生原因：大量气体分子对器壁的不断撞击引起的。
3.决定气体压强的微观因素
(1)若某容器中气体分子的平均速率越大，单位面积上气体分子与器壁的碰撞对器壁的作用力就_____。
(2)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____。
压力
越大
较大
4.密闭气体压强与大气压强不同
(1)密闭气体压强
因密闭容器中的气体密度一般很小，由于气体自身重力产生的压强极小，可忽略不计，故气体压强由气体分子碰撞器壁产生，大小由气体的分子数密度和温度决定，与地球的引力无关，气体对上下左右器壁的压强大小都是相等的。
(2)大气压强
大气压强是由于空气受到重力作用紧紧包围地球而对浸在它里面的物体产生的压强。如果没有地球引力作用，地球表面就没有大气，从而也不会有大气压。地面大气压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，大气压强最终还是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强。
[思考探究]
从宏观上看，一定质量的气体体积不变，仅温度升高或温度不变，或仅体积减小都会使压强增大。从微观上看，这两种情况有没有区别？
提示　因为一定质量的气体的压强是由单位体积内的分子数和气体的温度决定的，气体温度升高，气体分子运动加剧，分子的平均速率增大，分子撞击器壁的作用力增大，故压强增大。气体体积减小时，虽然分子的平均速率不变，分子对容器的撞击力不变，但单位体积内的分子数增多，单位时间内撞击器壁的分子数增多，故压强增大，所以这两种情况下在微观上是有区别的。
[例5]　(2025·重庆沙坪坝期末)(多选)以下说法正确的是(　　)
A.气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子平均每次撞击器壁的作用力增大，气体的压强却不一定增大
B.气体的体积变小时，单位体积的分子数增多，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多，气体的压强一定增大
C.压强增大是因为分子间斥力增大
D.压强增大是因为单位面积上气体分子对器壁的作用力增大
AD
解析　气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子平均每次撞击器壁的作用力增大，如果气体体积增大，则气体的压强不一定增大，故A正确；气体的体积变小时，单位体积的分子数增多，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多，如果温度也降低，气体的压强不一定增大，故B错误；密闭气体压强是分子不断地撞击产生的，所以压强增大是气体分子对器壁单位面积的撞击力变大造成的，另外，气体分子间距较大，分子间的作用力几乎为零，C错误，D正确。
[例6]　如图所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中装满水，乙中充满空气，则下列说法正确的是(容器容积恒定)(　　)
C
A.两容器中器壁的压强都是由于分子撞击器壁而产生的
B.两容器中器壁的压强都是由所装物质的重力而产生的
C.甲容器中pA>pB，乙容器中pC＝pD
D.当温度升高时，pA、pB变大，pC、pD也要变大
解析　甲容器中器壁的压强产生的原因是水受到重力的作用，而乙容器中器壁的压强产生的原因是分子不断地撞击器壁，A、B错误；水的压强p＝ρgh，hA>hB，可知pA>pB，而密闭容器中气体压强各处均相等，与位置无关，pC＝pD，C正确；温度升高时，pA、pB不变，而pC、pD变大，D错误。
[总结提升]
气体压强的分析方法
(1)明确气体压强产生的原因：大量做无规则热运动的气体分子对器壁频繁、持续地碰撞。器壁单位面积上受到的压力，就是气体的压强。
(2)明确气体压强的决定因素：气体分子的数密度与气体分子热运动的平均速率。
(3)只有知道了两个因素的变化，才能确定压强的变化，任何单个因素的变化都不能决定压强是否变化。
1.(气体分子运动的特点)关于气体分子运动的特点表述错误的是(　　)
A.分子除相互碰撞或跟容器碰撞外，可在空间里自由移动
B.分子的频繁碰撞致使它做无规则的热运动
C.分子沿各方向运动的机会均等
D.分子的速率分布毫无规律
解析　气体分子间的相互作用力十分微弱，气体分子可以自由运动，分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外，可在空间里自由移动，选项A正确；气体分子的运动是杂乱无章的，由于气体分子的频繁碰撞，使气体分子的速度大小和方向具有不确定的特点，选项B正确；气体分子可以自由运动，造成气体分子沿各方向运动的机会相等，选项C正确；气体分子做无规则运动时，气体分子速率按一定的规律分布，表现为“中间多，两头少”，选项D错误。
D
2.(气体分子运动速率分布图像)(2025·河南平顶山期中)氧气很重要的用途是供给呼吸和支持燃烧，氧气如同食物和水，是人体必不可少的能源。如图是氧气分子在0 ℃和100 ℃的速率分布图，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(　　)
C
A.若温度升高，氧气分子中速率小的分子所占的比
例增大
B.每一个氧气分子随着温度的升高其速率都增大
C.同一温度下，中等速率的氧气分子数所占的比例较大
D.随着温度的升高，氧气分子的平均速率变小
解析　随着温度的升高，氧气分子中速率大的分子所占的比例增大，选项A错误；温度升高使得氧气分子的平均速率增大，不一定每一个氧气分子的速率都增大，选项B错误；同一温度下，中等速率的氧气分子数所占的比例大，即氧气分子呈现“中间多，两头少”的分布规律，选项C正确；温度升高后，氧气分子的平均速率变大，选项D错误。
3.(气体分子运动速率分布图像)如图描绘的是一定质量的氧气分子分别在0 ℃和
100 ℃两种情况下速率分布的情况，符合统计规律的是(　　)
A
解析　气体温度越高，分子热运动越剧烈，分子热运动的平均速率增大，分子速率分布呈现“中间多、两头少”的特点。温度高时速率大的分子所占据的比例越大，所以A正确。
4.(气体压强的微观解释)下列说法正确的是(　　)
A.气体对器壁的压强在数值上等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力
B.气体对器壁的压强等于大量气体分子单位时间内作用在器壁上的平均作用力
C.气体分子热运动的平均速率减小，气体的压强一定减小
D.单位体积的气体分子数增加，气体的压强一定增大
解析　气体压强在数值上等于气体分子对器壁单位面积的撞击力，故A正确，B错误；气体压强的大小与气体分子的平均速率和气体分子密集程度均有关，故C、D错误。
A
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
[基础巩固练]
1.学习统计学的小丽和她的几个同学在某超市对8：00—10：00进出超市的顾客人数进行记录，通过对若干天记录数据进行统计，发现8：30—9：00的人数最多，总人数中女性比男性多20%。下列说法正确的是(　　)
A.8：45—8：46这1 min内的人数一定高于其他1 min内的人数
B.8：45时进来的一定是女性
C.8：45 时进来女性可能性大
D.某一天在8：30—9：00这0.5 h内的人数一定多于其他0.5 h内的人数
C
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
解析　统计规律是对大量的事件进行分析，不针对某个个体的事件或某个时刻的事件，所以8：30—9：00的人数最多，并不代表在此期间内每一分钟的人数都多，也不代表在某一天这0.5 h内的人数一定多于其他0.5 h内的人数，只是在8：00—10：00这两个小时内8：30—9：00的人数最多，故A、D错误；总人数中女性比男性多20%，并不能确定在某一时刻进来的一定是女性，只能说在某一时刻女性进来的可能性比较大，故B错误，C正确。
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
2.(多选)在研究热现象时，我们采用统计方法，这是因为(　　)
A.每个分子的运动速率随温度变化是有规律的
B.个别分子的运动不具有规律性
C.在一定温度下，大量分子的速率分布是有规律的
D.大量随机事件整体会表现出一定的规律性
解析　在一定温度下，大量分子运动的速率分布是有规律的，可以用统计方法研究其规律性，而个别分子的运动是杂乱无章、没有规律的，故选B、C、D。
BCD
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
3.对于封闭在大型气罐内的氧气对器壁的压强，下列说法正确的是(　　)
A.由于分子向上运动的数目多，因此上部器壁的压强大
B.气体分子向水平方向运动的数目少，则侧壁的压强小
C.由于氧气的重力会对下部器壁产生一个向下的压力，因此下部器壁的压强大
D.气体分子向各个方向运动的可能性相同，撞击情况相同，器壁各处的压强相等
解析　由于气体对器壁的压强是大量分子对器壁不断地撞击的宏观表现，而气体分子向各个方向运动的可能性相等。因此，器壁各处的压强相等，故选D。
D
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
4.(2025·江苏南京期中)关于气体热现象的微观解释，下列说法错误的是(　　)
A.密闭在容器中的气体，在某一时刻向各个方向运动的气体分子数目基本相等
B.大量气体分子的速率有大有小，但是按“中间多，两头少”的规律分布
C.气体分子的运动速率可由牛顿运动定律求得
D.气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关
解析　虽然分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着各个方向运动的分子都在一个密闭容器里，任一时刻与容器各侧面碰撞的气体分子数目基本相同，故A正确；大量气体分子的速率有大有小，但是按“中间多，两头少”的规律分布，故B正确；牛顿运动定律是宏观定律，不能用它求得微观分子的运动速率，故C错误；气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度这两个因素有关，故D正确。
C
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
5.下面的表格是某地区1～7月份气温与气压的对照表，7月份与1月份相比较，正确的是(　　)
D
13
月份/月 平均最高气温/ ℃ 平均大气压/(×105 Pa)
1 1.4 1.021
2 3.9 1.019
3 10.7 1.014
4 19.6 1.008
5 26.7 1.003
6 30.2 0.998 4
7 30.8 0.996 0
A.空气分子无规则热运动的情况几乎不变
B.空气分子无规则热运动减弱了
C.单位时间内空气分子对单位面积器壁的撞击次数增多了
D.单位时间内空气分子对单位面积器壁的撞击次数减少了
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
解析　由表中数据知，7月份与1月份相比，温度升高，温度升高使气体分子热运动更加剧烈，故A、B错误；由表中数据知，7月份与1月份相比，温度升高，而压强减小，可知气体分子的数密度减小，所以单位时间内空气分子对单位面积器壁的撞击次数减少了，故C错误，D正确。
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
6.(多选)密闭容器内封入一定质量的气体，若使其减小体积，降低温度，关于压强变化的判断，下列说法正确的是(　　)
A.一定增大 B.一定减小
C.可能增大，也可能减小 D.可能不变
解析　由于气体压强的大小与温度和气体的分子数密度有关，体积减小，使分子数密度增大，但温度降低，又使分子的平均速率减小，对气体压强的影响程度无法确定，故选C、D。
CD
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
7.对于一定质量的某种气体，若用N表示单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数，则(　　)
A.当体积减小时，N必定增加
B.当温度升高时，N必定增加
C.当压强不变而体积和温度变化时，N必定变化
D.当压强不变而体积和温度变化时，N可能不变
C
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
解析　由于气体压强是由大量气体分子对器壁的碰撞作用产生的，其值与分子数密度及分子平均速率有关；对于一定质量的气体，压强与温度和体积有关。若压强不变而温度和体积发生变化(即分子数密度发生变化时)，N一定变化，故C正确，D错误；若体积减小且温度也减小，N不一定增加，A错误；当温度升高，同时体积增大时，N也不一定增加，故B错误。
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
8.某同学为了表演“轻功”，他站上了一块由气球垫放的轻质硬板，如图所示。气球内充有空气，则气体的压强(　　)
A.是由气体受到的重力产生的
B.是由大量气体分子不断地碰撞气球壁而产生的
C.大小只取决于气体分子数量的多少
D.大小只取决于气体温度高低
解析　由于大量气体分子都在不停地做无规则热运动，与气球壁频繁碰撞，使气球壁受到一个平均持续的冲力，致使气体对气球壁产生一定的压强，A错误，B正确；压强的大小取决于气体分子数密度的大小以及气体温度的高低，C、D错误。
B
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
[能力提升练]
9.教室内的气温会受到室外气温的影响，如果教室内上午10时的温度为15 ℃，下午2时的温度为25 ℃，假设大气压强无变化，则下午2时与上午10时相比较，教室内的(　　)
A.空气分子密集程度增大 B.空气分子的平均速率增大
C.空气分子的速率都增大 D.空气质量增大
解析　温度升高，气体分子的平均速率增大，分子对器壁的平均冲力将变大，而压强却未改变，可见单位体积内的分子数一定减小，故A、D项错误，B项正确；温度升高，并不是所有空气分子的速率都增大，C项错误。
B
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
10.(多选)某地某天的气温变化趋势如图甲所示，细颗粒物(PM2.5等)的污染程度为中度，出现了大范围的雾霾。在11：00和14：00的空气分子速率分布曲线如图乙所示，横坐标v表示分子速率，纵坐标表示单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比。下列说法正确的是(　　)
BCD
13
A.细颗粒物在大气中的移动是由于细颗粒物分子的热运动
B.9：00时空气分子的平均速率比10：00时大
C.图乙中实线表示14：00时的空气分子速率分布曲线
D.单位时间内空气分子对细颗粒物的平均撞击次数，
14：00时比12：00时多
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
解析　细颗粒物在大气中的移动是由于空气分子的热运动与气流的作用，故A错误；由题图甲可知，9：00时的气温高于10：00时的气温，所以9：00时空气分子的平均速率比10：00时大，故B正确；由题图乙可知实线对应的速率大的分子占的比例较大，对应的温度较高，所以实线表示14：00时的空气分子速率分布曲线，故C正确；14：00时的气温高于12：00时的气温，14：00时空气分子的平均速率较大，单位时间内空气分子对细颗粒物的平均撞击次数较多，故D正确。
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
11.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气体分子速率分布规律图像，图中实线1、2对应的温度分别为T1、T2。下列说法正确的是(　　)
B
13
A.T1>T2
B.T1、T2 温度下，某一速率区间的分子数占比可能相同
C.将T1、T2 温度下的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线与横轴围成的面积为曲线1和曲线2下方的面积之和
D.将T1、T2 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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
解析　温度越高，分子热运动越剧烈，速率大的分子所占的比例越大，由题图可知，曲线2速率大的分子所占的比例比曲线1速率大的分子所占的比例大，故T2>T1，故A错误；曲线1和曲线2有一个交点，交点对应的速率区间的分子数占比相同，故B正确；气体分子速率分布规律曲线与横轴围成的面积均为1，即曲线1、曲线2以及将T1、T2 温度下的氧气混合后对应的曲线与横轴围成的面积都为1，故C错误；将T1、T2 温度下的氧气混合后，混合气体的温度介于T1 和T2 之间，曲线波峰应介于曲线1和曲线2之间，不可能为题图中的虚线，故D错误。
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
12.从微观角度来看，气体压强的大小跟两个因素有关：一个是气体分子的平均速率，一个是分子的密集程度。如图所示，可以用豆粒作为气体分子的模型，演示气体压强产生的机理。为了模拟演示气体压强与气体分子的平均速率的关系，应该如何操作：_____________________________
__________________________________________________________；
13
为了模拟演示气体压强与气体分子密集程度的关系，应该如何操作：______________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
答案　在相同时间内将相同数量的豆粒先后从不同高度连续释放，使它们落在台秤上　在相同时间内将不同数量的豆粒先后从相同高度连续释放，使它们落在台秤上
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
AC
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13