新教材同步輔導2023年高中物理第一章分子動理論1.3分子運動速率分布規(guī)律課件新人教版選擇性必修第三冊

第一章分子動理論學習目標1.結合實例分析,了解什么是統(tǒng)計規(guī)律、氣體分子運動的特點,會應用分子運動規(guī)律解決相關問題,培養(yǎng)解決實際問題的能力.2.通過問題情境探究,理解分子運動速率分布圖像的特點及分布規(guī)律,構建分子運動速率分布圖像模型,會依據(jù)圖像分析解決相關問題,培養(yǎng)模型建構能力.3.通過生活實例探究,理解氣體壓強產(chǎn)生的原因及決定因素,會從微觀角度解釋與氣體壓強相關的生活問題,培養(yǎng)解決實際問題的能力.3

分子運動速率分布規(guī)律知識點一

氣體分子運動的特點1.把4枚硬幣投擲10次并記錄1枚、2枚、3枚、4枚硬幣正面朝上的次數(shù).比較個人、小組、全班的數(shù)據(jù),你能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律?

2.氣體分子做無規(guī)則運動,從哪個角度才能探尋它的規(guī)律?答案:從微觀角度看,物體的熱現(xiàn)象是由大量分子的熱運動決定的,盡管個別分子的運動有它的不確定性,但大量分子的運動情況會遵從一定的統(tǒng)計規(guī)律.3.必然事件、不可能事件、隨機事件和統(tǒng)計規(guī)律.(1)在一定條件下,若某事件

,這個事件叫作必然事件.(2)若某事件

,這個事件叫作不可能事件.(3)若在一定條件下某事件可能

,也可能

,這個事件叫作隨機事件.(4)大量

的整體往往會表現(xiàn)出一定的

,這種規(guī)律就叫作統(tǒng)計規(guī)律.必然出現(xiàn)不可能出現(xiàn)出現(xiàn)不出現(xiàn)隨機事件規(guī)律性知識點二分子運動速率分布圖像氣體分子運動速率的分布圖像如圖所示,由圖可知在一定

下,不管個別分子怎樣運動,氣體分子的速率都呈“

”的分布.當溫度

時,“

.

”的分布規(guī)律不變,分布曲線的峰值向

的一方移動.溫度中間多、兩頭少升高中間多、兩頭少速率大1.氣體壓強產(chǎn)生的原因:氣體的壓強是由氣體中大量做無規(guī)則運動的分子對器壁頻繁持續(xù)的碰撞產(chǎn)生的,器壁

上受到的壓力,就是氣體的壓強.2.從微觀角度來看,氣體壓強的決定因素:一個是氣體分子的

,另一個是分子的

.知識點三氣體壓強的微觀解釋單位面積平均速率數(shù)密度3.如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體封閉在汽缸內(nèi),如果保持氣體體積不變,那么當溫度升高時汽缸內(nèi)的壓強如何變化?從微觀角度分析其原因.答案:當溫度升高時,壓強增大.由于氣體的質(zhì)量和體積不變,氣體分子的數(shù)密度不變,而溫度升高,分子的平均速率增大,單位時間內(nèi)、單位面積上氣體分子與器壁的碰撞對器壁的作用力就越大.小試身手判斷下列說法的正誤并和同學交流(正確的打“√”,錯誤的打“×”).1.氣體能夠充滿它所能到達的空間是由于分子間的作用力很弱,可以忽略不計.()2.大多數(shù)氣體分子的速率處于中間值,少數(shù)分子的速率較大或較小.()3.溫度越高,分子的熱運動越劇烈,是指溫度升高時,所有分子運動的速率都增大了.()4.氣體壓強是由大量氣體分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生的.()5.氣體的壓強是由氣體分子的重力產(chǎn)生的.()√√×√×探究一氣體分子運動的特點問題情境下圖為氣體分子運動的示意圖.氣體分子間距離大約是分子直徑的10倍.分子的大小相對分子間的空隙來說很小,所以,可以把氣體分子視為質(zhì)點.因氣體分子間距離較大,故分子間的作用力很弱.1.氣體為什么能充滿整個空間?答案:由于氣體分子間距離比較大,分子間的作用力很弱,通常認為,氣體分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外,不受力而做勻速直線運動,氣體充滿它能達到的整個空間.2.為什么氣體分子的運動雜亂無章?向各個方向運動的氣體分子有什么特點?答案:分子之間頻繁地碰撞使每個分子速度的大小和方向頻繁地發(fā)生改變,造成氣體分子的運動雜亂無章.在某一時刻,向著任何一個方向運動的分子都有,而且向各個方向運動的氣體分子數(shù)目幾乎相等.過程建構氣體分子運動的特點.(1)運動的自由性:通常認為,氣體分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外,不受力而做勻速直線運動,因而氣體會充滿它能達到的整個空間.(2)運動的無序性:分子的運動雜亂無章,在某一時刻,向著任何一個方向運動的分子都有,而且向各個方向運動的氣體分子數(shù)目幾乎相等.(3)運動的高速性:常溫下大多數(shù)氣體分子的速率都達到數(shù)百米每秒.【典例1】(多選)關于氣體分子運動的特點,下列說法正確的是(

)A.由于氣體分子間距離較大,氣體很容易被壓縮B.氣體之所以能充滿整個空間,是因為氣體分子間的相互作用力十分微弱,氣體分子可以在空間自由運動C.由于氣體分子間的距離較大,氣體分子間根本不存在相互作用D.氣體分子間除相互碰撞外,幾乎無相互作用解析:氣體分子間距離較大,氣體分子間的相互作用力很微弱,所以氣體很容易被壓縮,氣體分子能自由運動,故選項A、B均正確.氣體分子間除相互碰撞外,幾乎無相互作用,故選項C錯誤,選項D正確.答案:ABD探究二分子運動速率分布圖像問題情境下表是氧氣分子在0℃和100℃兩種不同情況下的速率分布情況.根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)繪制的圖像如圖所示.各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比0℃100℃100以下1.40.7100~2008.15.4200~30017.011.9300~40021.417.4400~50020.418.6500~60015.116.7600~7009.212.9700~8004.57.9800~9002.04.6900以上0.93.9答案:大量氧氣分子的速率分布呈現(xiàn)“中間多、兩頭少”的規(guī)律.當溫度升高時,“中間多”的這一“高峰”向速率大的一方移動.1.大量氧氣分子速率分布規(guī)律怎樣?溫度升高時又怎樣變化?2.怎樣理解溫度越高,分子的熱運動越劇烈?溫度升高每個分子的速率都增大嗎?答案:溫度升高時,“中間多、兩頭少”的規(guī)律不變,但中間速率區(qū)域向速率大的方向偏移,即速率大的分子數(shù)目增多,速率小的分子數(shù)目減少,分子的平均速率增大,分子的熱運動劇烈.溫度升高時,不是每個分子的速率都增大,大部分分子的速率增大,但也有少數(shù)分子的速率減小,分子的平均速率增大.過程建構對氣體分子運動速率的理解.(1)大量氣體分子的速率分布呈現(xiàn)“中間多、兩頭少”的規(guī)律.(2)溫度越高,分子的熱運動越劇烈.【典例2】(多選)氧氣在0℃和100℃兩種不同溫度下,各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比與分子的速率間的關系如圖所示.由圖可知下列說法正確的是 (

)A.100℃的氧氣,速率大的分子所占比例較大B.具有最大比例的速率區(qū)間,0℃時對應的速率大C.溫度越高,分子的平均速率越大D.在0℃時,也有一部分分子的速率比較大,說明氣體內(nèi)部有溫度較高的區(qū)域答案:

AC解析:溫度升高時,速率大的氧氣分子數(shù)增加,氧氣分子的平均速率增大,100℃的氧氣,速率大的分子所占比例較大,由圖像可知,0℃時的最大百分比比100℃時的大,但對應的分子速率小于100℃時的,選項A、C正確,選項B錯誤.溫度是分子平均速率的標志,與個別分子的速率大小無關,氣體內(nèi)部溫度相同,選項D錯誤.氣體分子速率分布規(guī)律探究三氣體壓強的微觀解釋問題情境(一)從分子動理論的觀點來看,氣體對容器的壓強源于氣體分子的熱運動,當它們飛到器壁時,就會跟器壁發(fā)生碰撞(可視為彈性碰撞),就是這個撞擊對器壁產(chǎn)生了作用力,從而產(chǎn)生了壓強(如圖甲).圖乙為一個氣體分子與器壁發(fā)生正碰前后動量的變化.甲乙(二)模擬氣體壓強產(chǎn)生的機理：把一顆豆粒拿到臺秤上方約20cm的位置,放手后使它落在秤盤上,觀察秤的指針的擺動情況;再從相同高度把100顆或者更多的豆粒均勻連續(xù)地倒在秤盤上,觀察指針的擺動情況,如圖所示.1.試用學過的知識分析情景材料(一)中分子對器壁的作用力.

2.結合用豆粒模擬氣體壓強產(chǎn)生的機理的實驗，分析器壁受到的氣體分子作用力是連續(xù)的和均勻的.答案:對于單個分子來說,這種撞擊是間斷的、不均勻的,但是對于大量分子總的作用來說,就表現(xiàn)為連續(xù)的和均勻的了.器壁單位面積上受到的壓力,就是氣體的壓強.3.從微觀角度分析影響氣體壓強的兩個因素.答案:氣體對容器的壓強是大量氣體分子不斷撞擊器壁的結果.一方面,某容器中氣體分子的平均速率越大,單位時間內(nèi)、單位面積上氣體分子與器壁的碰撞對器壁的作用力就越大;另一方面,若容器中氣體分子的數(shù)密度大,在單位時間內(nèi),與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多,平均作用力也會較大.過程建構1.氣體壓強的產(chǎn)生:從分子動理論的觀點來看,氣體的壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力.2.決定氣體壓強大小的因素.(1)微觀因素.①氣體分子的平均速率:氣體分子的平均速率越大,在單位時間內(nèi)單位面積上氣體分子與器壁的碰撞對器壁的作用力就越大,氣體壓強就越大.②氣體分子的數(shù)密度:氣體分子的數(shù)密度大,在單位時間內(nèi),與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多,平均作用力也會較大,氣體壓強就越大.(2)宏觀因素.①溫度:其他條件相同,溫度越高,氣體的壓強越大.②體積:其他條件相同,體積越小,氣體的壓強越大.【典例3】(多選)下列說法正確的是 (

)A.密閉容器中氣體的壓強是由氣體受到的重力產(chǎn)生的B.密閉容器中氣體的壓強是由于大量氣體分子頻繁地碰撞器壁而產(chǎn)生的C.密閉容器中氣體的壓強只取決于氣體分子數(shù)量的多少D.密閉容器中氣體的壓強取決于氣體分子的平均速率和氣體分子的數(shù)密度解析:氣體的壓強是由于大量氣體分子頻繁地碰撞器壁而產(chǎn)生的,選項A錯誤,選項B正確.氣體壓強的大小取決于氣體分子的平均速率和分子的數(shù)密度,選項C錯誤,選項D正確.答案:BD氣體壓強的分析方法及注意問題課堂評價1.(多選)在研究熱現(xiàn)象時,我們可以采用統(tǒng)計方法,這是因為 (

)A.每個分子的運動速率隨溫度的變化是有規(guī)律的B.個別分子的運動不具有規(guī)律性C.在一定溫度下,大量分子的速率分布是確定的D.在一定溫度下,大量分子的速率分布隨時間而變化解析:在研究熱現(xiàn)象時,單個分子的運動具有無規(guī)則的特征,大量的分子滿足統(tǒng)計規(guī)律,故選項B、C正確.答案:BC2.關于密閉容器中氣體的壓強,下列說法正確的是(

)A.由重力產(chǎn)生B.由分子間的相互作用力產(chǎn)生C.由大量氣體分子頻繁碰撞器壁產(chǎn)生D.在失重的情況下,密閉容器內(nèi)的氣體對器壁沒有壓強解析:密閉容器中的氣體壓強是由氣體分子頻繁碰撞器壁產(chǎn)生的,大小由氣體的溫度和分子的數(shù)密度決定.失重時,氣體分子對密閉容器的器壁仍然有壓強,選項C正確.答案:C3.如圖所示,兩個完全相同的容積恒定的圓柱形密閉容器,甲中裝滿水,乙中充滿空氣,若不計溫度變化對水的密度的影響,則下列說法正確的是 (

)A.兩容器中器壁受到的壓強都是由于分子撞擊器壁而產(chǎn)生的B.兩容器中器壁受到的壓強都是由所裝物質(zhì)的重力而產(chǎn)生的C.甲容器中pA>pB,乙容器中pC=pDD.當溫度升高時,pA、pB變大,pC、pD也變大甲乙答案:C解析:甲容器受到壓強的原因是液體受到重力的作用,且具有流動性,而乙容器受到壓強的原因是分子撞擊器壁,選項A、B錯誤.液體產(chǎn)生的壓強p=ρgh,hA>hB,所以pA>pB,而密閉容器中氣體壓強各處均相等,與位置無關,所以pC=pD,選項C正確.溫度升高時,pA、pB不變,而pC、pD增大,選項D錯誤.4.下列關于氣體分子運動的特點的說法正確的是(

)A.氣體分子運動的平均速率與溫度有關B.當溫度升高時,氣體分子的速率分布不再是“中間多、兩頭少”C.氣體分子的運動速率可由牛頓運動定律求得D.氣體分子的平均速度隨溫度升高而增大答案:A解析:氣體分子的運動與溫度有關,溫度升高時,氣體分子的平均速率變大,但仍遵從“中間多、兩頭少”的統(tǒng)計規(guī)律,選項A正確,選項B錯誤.分子的運動無規(guī)則,而且牛頓運動定律是宏觀定律,不能用它來求微觀分子的運動速率,選項C錯誤.大量分子向各個方向運動的概率相