1.3分子运动速率分布规律 课件—2020-2021学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册（21张PPT）

1.3 分子运动速率分布规律
1.个别事件的出现有其偶然性
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。
伽尔顿板实验演示
一、气体分子运动的特点
（1）气体间的距离较大，分子间相互作用力十分微弱，可认为气体分子除相互碰撞及与器壁碰撞外不受力作用而做匀速直线运动，所以一定质量的气体的分子可以充满整个容器空间。
（2）气体分子的运动杂乱无章，在某一时刻向着任何一个方向运动的分子都有，从总体上看气体分子沿各个方向运动的机会均等，因此对大量分子而言，在任一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等的。
讨论：分子的运动速率有没有规律？
尽管大量分子做无规则运动，速率有大有小，但分子的速率却按一定的规律分布。
讨论：试归纳分子运动速率的规律？
1.氧气分子的速率分布图象特点：“中间多、两头少”
2.温度升高时，速率大的分子数增加，
速率小的分子数减少
3.微观意义：温度是分子平均动能的标志。
????为比例常数
?
????=????????????
?
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,每一个氧气分子的速
率都增大
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
AC
变式训练：
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，后来许多实验验证了这个规律。如图为一定质量的某种理想气体分子在T1和T2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图象。下列说法正确的是（　　）
A．图中虚线下面积大于实线下的面积
B．T1＜T2，T2温度下的分子平均速率大于T1温度
下的分子平均速率
C．图中曲线给出了任意速率区间的气体分子数目
D．若从T1到T2气体体积减小，气体一定从外界吸收热量
B
技法点拨：
误区警示
(1)在一定温度下,所有气体分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布。
(2)并不是所有分子的速率都随温度升高而增大。
二、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。
气体对容器的压强是大量气体分子不断撞击器壁的结果。
大量分子频繁地碰撞器壁，对器壁产生持续、均匀的压力，产生压强。
影响气体压强的因素
1.分子的平均动能
温度
体积
微观角度
宏观角度
2.分子密集程度
从宏观上如何改变？
例2.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,下列说法中正确的是(　　)
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撞击次数减少了
D
月份/月
1
2
3
4
5
6
7
平均最高
气温/℃
1.5
4.0
10.9
19.2
26.1
30.7
30.8
平均大气
压/105 Pa
1.022
1.018
1.013
1.009
1.002
0.999 1
0.997 1
变式训练：
（多选）x、y两容器中装有相同质量的氦气,已知x容器中氦气的温度高于y容器中氦气的温度,但压强却低于y容器中氦气的压强。由此可知(　　)
A.x中氦气分子的平均速率一定大于y中氦气分子的平均速率
B.x中每个氦气分子的速率一定都大于y中每个氦气分子的速率
C.x中速率大的氦气分子数一定多于y中速率大的氦气分子数
D.x中氦气分子的热运动一定比y中氦气分子的热运动激烈
ACD
技法点拨：
解释气体压强微观问题的思路
(1)明确气体压强产生的原因——大量做无规则运动的分子对器壁频繁持续的碰撞,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;
(2)明确气体压强的决定因素——气体分子的密集程度与平均速率;
(3)只有知道了这两个因素的变化,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.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.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
A
2.(多选)对于气体分子的运动,下列说法正确的是(　　)
A.一定温度下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.当温度升高时,气体中某10个分子的平均速率可能减小
BD
3.关于气体分子的运动情况,下列说法中正确的是(　　)
A.某一时刻具有任意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
B
4.如图所示，氧气在0℃和100℃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。下列说法中正确的是（　　）
A．甲为0℃时情况，速率大的分子比例比100℃时少
B．乙为0℃时情况，速率大的分子比例比100℃时少
C．甲为100℃时情况，速率小的分子比例比0℃时多
D．乙为100℃时情况，速率小的分子比例比0℃时多
A
5.研究热现象时，有意义的是（　　）
A．一个分子的动能
B．速率大的分子的动能
C．速度小的分子的动能
D．所有分子的动能的平均值
D
再见