高二物理競賽分子熱運動和統(tǒng)計規(guī)律和平衡與彈性課件

第五章氣體動理論§5-2分子熱運動和統(tǒng)計規(guī)律25.氣體動理論5.1熱運動的描述理想氣體模型和狀態(tài)方程5.2分子熱運動和統(tǒng)計規(guī)律5.3氣體動理論的壓強和溫度公式5.4能量均分定理理想氣體的內能5.5麥克斯韋速率分布律5.6*麥克斯韋-玻爾茲曼能量分布律

重力場中粒子按高度的分布5.7分子碰撞和平均自由程5.8*氣體的輸運現象5.9*真實氣體范德瓦耳斯方程分子熱運動的圖像分子熱運動的基本特征分布函數和平均值3分子熱運動分子熱運動：大量分子的無規(guī)則的運動。分子熱運動的基本特征：分子的永恒運動和頻繁的相互作用。采用經典力學方法很難對單個分子進行分析!法國物理學家皮蘭解釋“布朗運動”是植物花粉受到熱運動中的水分子無數次碰撞的結果.分子熱運動的圖像4

5分子熱運動的基本特征分子熱運動的基本特征：分子的永恒運動和頻繁的相互作用。無序性。統(tǒng)計性。宏觀量：表征大量分子集體特征的量，如，氣體的溫度、壓強、熱容等。微觀量：表征個別分子性質的物理量，如，每個粒子的大小、質量、速度、能量等。單個分子的運動瞬息萬變——無序性；但大量分子的集體表現卻存在一定的規(guī)律性——統(tǒng)計規(guī)律性。

用大量分子的平均性質代替?zhèn)€別分子的真實性質。問題：微觀量能否求出來？分子熱運動與機械運動有本質的區(qū)別。平衡態(tài)的統(tǒng)計假設6平衡態(tài)時，氣體分子數密度分布均勻；分子沿各個方向運動的機會是均等的，沒有任何一個方向上氣體分子的運動比其他方向更占優(yōu)勢。宏觀量（macroscopicquantity）：表征大量分子的整體特征的量。如溫度、壓強、熱容等，是實驗中能測得的量。微觀量（microscopicquantity）：表征個別分子特征的物理量。如某個分子的質量、速度、能量等，在現代實驗條件下是不能直接測得的量。統(tǒng)計方法的作用：在氣體動理論中，必須運用統(tǒng)計方法，求出大量分子的某些微觀量的統(tǒng)計平均值，用以解釋在實驗中直接觀測到的物體的宏觀性質。偶然事件：不可預測而又大量出現的事件。多次觀察同樣的事件，可獲得該偶然事件的分布規(guī)律。例如：伽耳頓板實驗投入一個小球，一次實驗中，小球落入哪個狹槽是偶然的。

投入大量的小球，落入各個狹槽的小球數目遵守一定的統(tǒng)計規(guī)律。偶然事件78統(tǒng)計規(guī)律

統(tǒng)計規(guī)律是對大量偶然事件整體起作用的規(guī)律。偶然事件：不能預測而又大量出現的事件。一切偶然性都有自己的原因

(一個小球落在哪里由動力學規(guī)律制約)；但大量偶然事件同時存在時，運動形式發(fā)生了由量→質的飛躍；

“大數量”現象中出現的新現象的特點：在一定宏觀條件下的穩(wěn)定性偶然性是相對于一定的宏觀條件說的。偶然性中有必然性；必然性寓于偶然性之中。在一定的宏觀條件下，大量偶然事件，在整體上表現出確定的規(guī)律——

統(tǒng)計規(guī)律。

則小球該的總數為為了描述統(tǒng)計規(guī)律，引入分布函數：

設第i個狹槽的寬度為Δxi

，其中積累的小球高度為hi

，則此狹槽內的小球數目ΔNi

正比于小球占的面積ΔA

=hiΔxi

。令ΔNi

=CΔA=C

hi

Δxi第i個狹槽內小球數目占總球數的百分比為可作為每個小球落入第i個狹槽內的概率。9概率與高度成正比。令則f(x)表示小球落在x附近單位區(qū)間內的概率，或小球落在x處的概率密度，稱為小球沿x的分布函數。概率密度減小狹槽的寬度，使，小球落在x～x+dx內的概率（或在x～x+dx內的小球數目占總球數的百分比）為10或顯然，由分布函數還可計算任一物理量（如x）的統(tǒng)計平均值。（歸一化條件）如平均位置：表示小球落在x處的概率密度1112平衡物體平衡的條件為：①②穩(wěn)定靜力平衡：若物體在外力作用下移開后還能回到原平衡位置。如碗中的球不穩(wěn)定靜力平衡：如果一個微小的力就可

以把物體移開且無法恢復平衡。如多米諾牌③靜力平衡13例題1

解：受力平衡：力矩平衡：14例題2

解：選O點為軸受力平衡：力矩平衡：15例題3

解：力矩平衡：受力平衡：如果h小于或大于上述值，她就需用大于299N