第一章 第3節(jié) 分子運(yùn)動速率分布規(guī)律（原卷版）

選擇性必修三學(xué)案第一章分子動理論第3節(jié)分子運(yùn)動速率分布規(guī)律一、新課標(biāo)要求1.了解什么是“統(tǒng)計(jì)規(guī)律”。2.了解氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn)及氣體分子運(yùn)動速率分布的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。3.能用氣體分子動理論解釋氣體壓強(qiáng)的微觀意義；知道氣體的壓強(qiáng)與所對應(yīng)的微觀物理量間的聯(lián)系。二、科學(xué)素養(yǎng)要求1.物理觀念：知道統(tǒng)計(jì)規(guī)律，氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn)、分子運(yùn)動速率分布圖像，氣體壓強(qiáng)的微觀解釋。2.科學(xué)思維：理解分子運(yùn)動速率分布圖像的物理意義和氣體壓強(qiáng)的微觀解釋，會運(yùn)用其分析解決相關(guān)問題。3.科學(xué)探究：理解伽爾頓板探究大量偶然事件的統(tǒng)計(jì)規(guī)律和模擬氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的機(jī)理實(shí)驗(yàn)。4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過伽爾頓板和模擬氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的機(jī)理實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，激發(fā)學(xué)生探索科學(xué)的興趣。三、教材研習(xí)要點(diǎn)一、氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn)由于氣體分子間距離比較大，分子間的作用力很弱①，通常認(rèn)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(yùn)動，氣體充滿它能達(dá)到的整個空間。分子的運(yùn)動雜亂無章②，在某一時刻，向著任何一個方向運(yùn)動的分子都有，而且向各個方向運(yùn)動的氣體分子數(shù)目幾乎相等。要點(diǎn)二、氣體壓強(qiáng)的微觀解釋對于單個分子來說，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)和均勻的了。器壁單位面積上受到的壓力，就是氣體的壓強(qiáng)③?！咀灾魉伎肌竣贇怏w分子間的作用力很小，若沒有分子力作用，氣體分子將處于怎樣的運(yùn)動狀態(tài)？②一定溫度下氣體分子做雜亂無章的運(yùn)動，可能會出現(xiàn)某一時刻所有分子都朝同一方向運(yùn)動的情況嗎？。③密閉容器中氣體的壓強(qiáng)是由于分子間的相互作用力而產(chǎn)生的嗎？四、名師點(diǎn)睛1.氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn)（1）氣體分子間的距離較大，使得分子間的相互作用力十分微弱，可認(rèn)為分子間除碰撞外不存在相互作用力，分子在兩次碰撞之間做勻速直線運(yùn)動。（2）分子間的碰撞十分頻繁，使每個分子的速度大小和方向頻繁地發(fā)生改變，造成氣體分子的運(yùn)動雜亂無章。（3）大量氣體分子的速率分布呈現(xiàn)“中間多、兩頭少”的規(guī)律。當(dāng)溫度升高時，“中間多”的這一“高峰”向速率大的一方移動。2.氣體壓強(qiáng)的微觀意義（1）產(chǎn)生原因：大量氣體分子對器壁的碰撞。（2）決定因素：微觀上決定于分子的平均速率和分子的數(shù)密度；宏觀上決定于氣體的溫度T和體積V。五、互動探究探究點(diǎn)一、氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn)情境探究1.為了探究大量隨機(jī)事件的規(guī)律，一個班級所有同學(xué)進(jìn)行投擲硬幣游戲。每人把4枚硬幣投擲若干次并記錄正面朝上的枚數(shù)。根據(jù)全班的數(shù)據(jù)，分析2枚硬幣正面朝上的次數(shù)、1枚和3枚硬幣正面朝上的次數(shù)、全部朝上或全部朝下的次數(shù)，你能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律嗎？答案：提示隨著投擲次數(shù)的增多，2枚硬幣正面朝上的次數(shù)比例最多，1枚和3枚硬幣正面朝上的比例略少，全部朝上或全部朝下的次數(shù)最少。說明大量隨機(jī)事件的整體會表現(xiàn)出一定的規(guī)律性。2.1859年麥克斯韋從理論上推導(dǎo)出了氣體分子速率的分布規(guī)律，后來有許多實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這一規(guī)律。該規(guī)律可以用圖像表示，橫坐標(biāo)v表示分子速率，縱坐標(biāo)f(v)表示各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比。從圖像中可以看出什么分布規(guī)律？3.溫度不變時，每個分子的速率都相同嗎？溫度升高，所有分子運(yùn)動速率都增大嗎？探究歸納1.氣體分子運(yùn)動的三個性質(zhì)自由性氣體分子間距離比較大，分子間的作用力很弱，除相互碰撞或者跟器壁碰撞外，可以認(rèn)為分子不受力而做勻速直線運(yùn)動，因而氣體會充滿它能到達(dá)的整個空間無序性分子之間頻繁地發(fā)生碰撞，使每個分子的速度大小和方向頻繁地改變，分子的運(yùn)動雜亂無章，在某一時刻，向著任何一個方向運(yùn)動的分子都有，而且向著各個方向運(yùn)動的氣體分子數(shù)目幾乎相等規(guī)律性氣體分子的速率分布呈現(xiàn)出“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律。當(dāng)溫度升高時，速率大的分子數(shù)增多，速率小的分子數(shù)減少，分子的平均速率增大。反之，分子的平均速率減小。2.分子運(yùn)動速率分布圖像（1）圖像如圖所示。（2）規(guī)律：在一定溫度下，不管個別分子怎樣運(yùn)動，多數(shù)氣體分子的速率都在某個數(shù)值附近，表現(xiàn)出“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律。當(dāng)溫度升高時，“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律不變，氣體分子的平均速率增大，分布曲線的峰值向速率大的一方移動。探究應(yīng)用【典例】（多選）根據(jù)分子動理論，氣體分子運(yùn)動的劇烈程度與溫度有關(guān)，下列表格中的數(shù)據(jù)是研究氧氣分子速率分布規(guī)律而列出的。按速率大小劃分的區(qū)間/(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依據(jù)表格內(nèi)容，以下四位同學(xué)所總結(jié)的規(guī)律正確的是()A.無論溫度多高，速率很大和很小的分子總是少數(shù)B.溫度變化，“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律要改變C.某一溫度下，分子速率都在某一數(shù)值附近，離這個數(shù)值越遠(yuǎn)，分子越少D.溫度增加時，速率小的分子數(shù)減少了答案：A;C;D解析：溫度變化，“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律是不會改變的，B項(xiàng)錯誤；由氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn)和統(tǒng)計(jì)規(guī)律可知，A、C、D三項(xiàng)正確?！窘忸}感悟】氣體分子速率分布規(guī)律（1）在一定溫度下，所有氣體分子的速率都呈“中間多、兩頭少”的分布。（2）溫度越高，速率大的分子所占比例越大。（3）溫度升高，氣體分子的平均速率變大，但具體到某一個氣體分子，速率可能變大也可能變小，無法確定?！具w移應(yīng)用】1.關(guān)于氣體分子的運(yùn)動情況，下列說法中正確的是()A.某一時刻具有某一速率的分子數(shù)目是相等的B.某一時刻一個分子速度的大小和方向是偶然的C.某一溫度下，大多數(shù)氣體分子的速率不會發(fā)生變化D.分子的速率分布毫無規(guī)律答案：B解析：具有某一速率的分子數(shù)目并不是相等的，呈“中間多、兩頭少”的統(tǒng)計(jì)規(guī)律分布，故A、D項(xiàng)錯誤；由于分子之間不斷的碰撞，分子隨時都會改變自己的運(yùn)動情況，因此在某一時刻，一個分子速度的大小和方向完全是偶然的，故B項(xiàng)正確；某一溫度下，每個分子的速率是隨時變化的，只是分子運(yùn)動的平均速率不變，故C項(xiàng)錯誤。2.某種氣體在不同溫度下的氣體分子速率分布曲線如圖所示，圖中f(v)表示各速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比，所對應(yīng)的溫度分別為TI、TII、A.TB.TC.TⅡ>D.T答案：B解析：由圖像可以看出，大量分子的平均速率vˉⅢ>3.（2022湖北新高考協(xié)作體高二質(zhì)檢）如圖所示是氧氣分子在0℃和100℃兩種不同溫度下的速率分布情景圖像，下列說法正確的是（）A.圖像①是氧氣分子在100℃下的速率分布情景圖像B.兩種溫度下，氧氣分子的速率分布都呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律C.隨著溫度的升高，并不是每一個氧氣分子的速率都增大D.隨著溫度的升高，氧氣分子中速率大的分子所占的比例減小【答案】BC【解析】由圖可知，②中速率大分子占據(jù)的比例較大，則說明②對應(yīng)的平均動能較大，故②對應(yīng)的溫度較高，所以①是氧氣分子在0℃下的速率分布情景圖像，故A錯誤；兩種溫度下，都是中等速率大的氧氣分子數(shù)所占的比例大，呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律，故B正確；溫度升高使得氧氣分子的平均速率增大，不是每一個氧氣分子的速率都增大，故C正確；隨著溫度的升高，氧氣分子中速率大的分子所占的比例增大，從而使分子平均動能增大，故D錯誤；故選BC。4.(2021年5月上海高中物理等級考試)如圖為氣體速率分布圖，縱坐標(biāo)表示該速率的分子占總分子數(shù)的百分比，T1圖線下的面積為S1，T2圖線下的面積為S2，下列說法正確的是A．T1＞T2B．T1＜T2C．S1＞S2D．S1＜S2【答案】B【解析】根據(jù)溫度是分子平均動能的標(biāo)志，可知溫度越高，分子平均動能越大，速率較大的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比越大，所以T1＜T2，選項(xiàng)A錯誤B正確。氣體速率分布圖中，各速率所占百分比之和等于1，所以氣體速率分布圖下面積等于1.，所以S1=S2，選項(xiàng)CD錯誤。5．氧氣分子在0℃和100℃溫度下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變化分別如圖中兩條曲線所示，下列說法中正確的是（填正確答案標(biāo)號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分。每選錯1個扣3分，最低得分為0分）A．圖中兩條曲線下面積相等B．圖中虛線對應(yīng)于氧氣分子平均動能較小的情形C．圖中實(shí)線對應(yīng)于氧氣分子在100℃時的情形D．圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目E.與0℃時相比，100℃時氧氣分子速率出現(xiàn)在0～400m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較大【答案】ABC【解析】由題圖可知，在0℃和100℃兩種不同情況下各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比與分子速率間的關(guān)系圖線與橫軸所圍面積都應(yīng)該等于1，即相等；故A項(xiàng)符合題意.B溫度是分子平均動能的標(biāo)志，溫度越高，分子的平均動能越大，虛線為氧氣分子在0℃時的情形，分子平均動能較小，則B項(xiàng)符合題意.C.實(shí)線對應(yīng)的最大比例的速率區(qū)間內(nèi)分子動能大，說明實(shí)驗(yàn)對應(yīng)的溫度大，故為100℃時的情形，故C項(xiàng)符合題意.圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子占據(jù)的比例，但無法確定分子具體數(shù)目；故D項(xiàng)不合題意；由圖可知，0～400m/s段內(nèi)，100℃對應(yīng)的占據(jù)的比例均小于與0℃時所占據(jù)的比值，因此100℃時氧氣分子速率出現(xiàn)在0～400m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較小；則E項(xiàng)不合題意．探究點(diǎn)二、氣體壓強(qiáng)的微觀解釋情境探究1.兩個完全相同的圓柱形密閉容器內(nèi)氣體溫度相同，如圖所示，甲內(nèi)有2?g的H2氣體，乙內(nèi)有2?g答案：由于H2的摩爾質(zhì)量小于O2的摩爾質(zhì)量，質(zhì)量相同的H22.借助鉛筆，把氣球塞進(jìn)一只瓶子里，并拉大氣球的吹氣口，反扣在瓶口上，如圖所示，然后給氣球吹氣，想把氣球吹大，非常困難，為什么？答案：由題意“吹氣口反扣在瓶口上”可知瓶內(nèi)封閉著一定質(zhì)量的空氣。當(dāng)氣球稍吹大時，瓶內(nèi)空氣的體積縮小，空氣分子的數(shù)密度變大，壓強(qiáng)變大，阻礙了氣球的膨脹，因而想把氣球吹大是很困難的。探究歸納1.氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生大量氣體分子不斷和器壁碰撞，對器壁產(chǎn)生持續(xù)的壓力，單位時間內(nèi)，作用在器壁單位面積上的壓力就是氣體的壓強(qiáng)。2.氣體壓強(qiáng)的決定因素（1）微觀因素①氣體分子的數(shù)密度：氣體分子數(shù)密度（即單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目）越大，在單位時間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就越多，氣體壓強(qiáng)就越大。②氣體分子的平均速率：氣體的溫度越高，氣體分子的平均速率就越大，每個氣體分子與器壁碰撞時（可視為彈性碰撞）給器壁的沖力就越大;從另一方面講，分子的平均速率越大，在單位時間內(nèi)，單位面積器壁受氣體分子撞擊的次數(shù)就越多，累計(jì)沖力就越大，氣體壓強(qiáng)就越大。（2）宏觀因素①與溫度有關(guān)：其他條件不變，溫度越高，氣體的壓強(qiáng)越大。②與體積有關(guān)：其他條件不變，體積越小，氣體的壓強(qiáng)越大。3.氣體壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)的區(qū)別與聯(lián)系名稱氣體壓強(qiáng)大氣壓強(qiáng)區(qū)別①因密閉容器內(nèi)的氣體分子的數(shù)密度一般很小，由氣體自身重力產(chǎn)生的壓強(qiáng)極小，可忽略不計(jì)，故氣體壓強(qiáng)由氣體分子碰撞器壁產(chǎn)生；②大小由氣體分子的數(shù)密度和溫度決定，與地球的引力無關(guān)；③氣體對每一側(cè)器壁的壓強(qiáng)大小都是相等的①由于空氣受到重力作用緊緊包圍地球而對浸在它里面的物體產(chǎn)生的壓強(qiáng)，如果沒有地球引力作用，地球表面就沒有大氣，從而也不會有大氣壓強(qiáng)；②地面大氣壓強(qiáng)的值與地球表面積的乘積，近似等于地球大氣層所受的重力值聯(lián)系兩種壓強(qiáng)最終都是通過氣體分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物體而產(chǎn)生的探究應(yīng)用【典例】下面對氣體壓強(qiáng)的理解，正確的是()A.在完全失重的情況下，密閉容器內(nèi)的氣體對器壁沒有壓強(qiáng)B.氣體壓強(qiáng)取決于單位體積內(nèi)的分子數(shù)和氣體的溫度C.單位面積器壁受到大量氣體分子碰撞的作用力就是氣體對器壁的壓強(qiáng)D.氣體的壓強(qiáng)是由于氣體分子間的斥力產(chǎn)生的答案：B;C解析：氣體產(chǎn)生壓強(qiáng)的原因是由于大量分子都在不停地做無規(guī)則熱運(yùn)動，與器壁頻繁碰撞，使器壁受到一個均勻、持續(xù)的沖力，致使氣體對器壁產(chǎn)生一定的壓強(qiáng)。在完全失重時，不影響分子的熱運(yùn)動，不影響大量分子對器壁的撞擊，A項(xiàng)錯誤；氣體壓強(qiáng)取決于分子的數(shù)密度與分子的平均速率，即單位體積內(nèi)分子數(shù)和氣體的溫度，B項(xiàng)正確；單位面積器壁受到的大量氣體分子的碰撞的作用力就是氣體對器壁的壓強(qiáng)，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯誤?！窘忸}感悟】氣體壓強(qiáng)的分析方法（1）明確氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因——大量做無規(guī)則運(yùn)動的分子對器壁頻繁、持續(xù)地碰撞。壓強(qiáng)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）明確氣體壓強(qiáng)的決定因素——?dú)怏w分子的數(shù)密度與平均速率。（3）只有知道了兩個因素的變化，才能確定壓強(qiáng)的變化，任何單個因素的變化都不能決定壓強(qiáng)是否變化?！具w移應(yīng)用】1.（多選）在某一容積不變的容器中封閉著一定質(zhì)量的氣體，對此氣體的壓強(qiáng)，下列說法中正確的是()A.氣體壓強(qiáng)是由重力引起的，容器底部所受的壓力等于容器內(nèi)氣體所受的重力B.氣體壓強(qiáng)是由大量氣體分子對器壁的不斷碰撞引起的C.容器以9.8?m/sD.由于分子的運(yùn)動無規(guī)則，所以容器內(nèi)壁各處所受的氣體壓強(qiáng)相等答案：B;C;D解析：氣體壓強(qiáng)是由大量氣體分子對器壁的不斷碰撞引起的，它由氣體的溫度和單位體積內(nèi)的分子數(shù)決定，與容器的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)。2.（多選）如圖所示，封閉在汽缸內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體，如果保持體積不變，當(dāng)溫度升高時，以下說法正確的是()A.氣體的密度增大B.氣體的壓強(qiáng)增大C.氣體分子的平均速率減小D.每秒撞擊單位面積器壁的氣體分子數(shù)增多答案：B;D解析：由于質(zhì)量不變，體積不變，則分子的數(shù)密度不變，而溫度升高，分子的平均速率增大，所以單位時間內(nèi)氣體分子對單位面積器壁碰撞次數(shù)增多，壓強(qiáng)增大。3。下面的表格是某年某地區(qū)1-6月份的氣溫與氣壓對照表：月份123456平均氣溫/℃1.43.910.719.626.730.2平均大氣壓/105Pa1.0211.0191.0141.0081.0030.9984根據(jù)表數(shù)據(jù)可知：該年該地區(qū)從1月份到6月份（）A.空氣分子無規(guī)則熱運(yùn)動劇烈程度呈減小的趨勢B.6月的任何一個空氣分子的無規(guī)則熱運(yùn)動的速率一定比它在一月時速率大C.單位時間對單位面積的地面撞擊的空氣分子數(shù)呈減少的趨勢D.單位時間內(nèi)地面上單位面積所受氣體分子碰撞的總沖量呈增加的趨勢【答案】C【解析】溫度是分子平均動能的標(biāo)志，溫度越高，分子的平均動能越大，分子無規(guī)則熱運(yùn)動越劇烈，從1月到6月，溫度逐漸升高，空氣分子無規(guī)則熱運(yùn)動劇烈程度呈增大的趨勢，故A錯誤。6月溫度最高，分子平均動能最大，但分子平均動能是對大量分子的一種統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對于具體的某一個分子并不適應(yīng)，所以不能說明6月的任何一個空氣分子的無規(guī)則熱運(yùn)動的速率一定比它在一月時速率大，故B錯誤。根據(jù)氣體壓強(qiáng)的微觀意義，氣體壓強(qiáng)和單位時間單位面積對地面撞擊次數(shù)N、氣體的分子平均動能有關(guān)，可以表示為：p∝N?；溫度升高，即增大，而壓強(qiáng)p減小，說明N減小，所以單位時間對單位面積的地面撞擊的空氣分子數(shù)呈減少的趨勢，故C正確。根據(jù)氣體壓強(qiáng)的微觀意義，氣體壓強(qiáng)等于單位時間內(nèi)地面上單位面積所受氣體分子碰撞的總沖量，大氣壓強(qiáng)呈減小的趨勢，單位時間內(nèi)地面上單位面積所受氣體分子碰撞的總沖量也呈減小的趨勢，故D錯誤。

【關(guān)鍵點(diǎn)撥】

溫度越高，空氣分子無規(guī)則熱運(yùn)動越劇烈；溫度升高，分子平均動能增大，分子平均速率也增大，但并非每一個分子運(yùn)動速率都增大；根據(jù)理想氣體壓強(qiáng)的微觀意義來判斷。

選擇性必修三學(xué)案第一章分子動理論第3節(jié)分子運(yùn)動速率分布規(guī)律一、新課標(biāo)要求1.了解什么是“統(tǒng)計(jì)規(guī)律”。2.了解氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn)及氣體分子運(yùn)動速率分布的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。3.能用氣體分子動理論解釋氣體壓強(qiáng)的微觀意義；知道氣體的壓強(qiáng)與所對應(yīng)的微觀物理量間的聯(lián)系。二、科學(xué)素養(yǎng)要求1.物理觀念：知道統(tǒng)計(jì)規(guī)律，氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn)、分子運(yùn)動速率分布圖像，氣體壓強(qiáng)的微觀解釋。2.科學(xué)思維：理解分子運(yùn)動速率分布圖像的物理意義和氣體壓強(qiáng)的微觀解釋，會運(yùn)用其分析解決相關(guān)問題。3.科學(xué)探究：理解伽爾頓板探究大量偶然事件的統(tǒng)計(jì)規(guī)律和模擬氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的機(jī)理實(shí)驗(yàn)。4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過伽爾頓板和模擬氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的機(jī)理實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，激發(fā)學(xué)生探索科學(xué)的興趣。三、教材研習(xí)要點(diǎn)一、氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn)由于氣體分子間距離比較大，分子間的作用力很弱①，通常認(rèn)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(yùn)動，氣體充滿它能達(dá)到的整個空間。分子的運(yùn)動雜亂無章②，在某一時刻，向著任何一個方向運(yùn)動的分子都有，而且向各個方向運(yùn)動的氣體分子數(shù)目幾乎相等。要點(diǎn)二、氣體壓強(qiáng)的微觀解釋對于單個分子來說，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)和均勻的了。器壁單位面積上受到的壓力，就是氣體的壓強(qiáng)③?！咀灾魉伎肌竣贇怏w分子間的作用力很小，若沒有分子力作用，氣體分子將處于怎樣的運(yùn)動狀態(tài)？答案：無碰撞時氣體分子將做勻速直線運(yùn)動，但氣體分子之間的頻繁碰撞使得氣體分子的速度大小和方向頻繁改變，運(yùn)動變得雜亂無章。②一定溫度下氣體分子做雜亂無章的運(yùn)動，可能會出現(xiàn)某一時刻所有分子都朝同一方向運(yùn)動的情況嗎？答案：不會，一定溫度下的氣體分子碰撞十分頻繁，單個分子的運(yùn)動雜亂無章，速率不等，但大量分子的運(yùn)動遵從統(tǒng)計(jì)規(guī)律，向各個方向運(yùn)動的分子數(shù)目幾乎相等。③密閉容器中氣體的壓強(qiáng)是由于分子間的相互作用力而產(chǎn)生的嗎？答案：不是，氣體的壓強(qiáng)是大量做無規(guī)則熱運(yùn)動的分子對器壁頻繁持續(xù)地撞擊產(chǎn)生的，不是分子間的相互作用力。四、名師點(diǎn)睛1.氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn)（1）氣體分子間的距離較大，使得分子間的相互作用力十分微弱，可認(rèn)為分子間除碰撞外不存在相互作用力，分子在兩次碰撞之間做勻速直線運(yùn)動。（2）分子間的碰撞十分頻繁，使每個分子的速度大小和方向頻繁地發(fā)生改變，造成氣體分子的運(yùn)動雜亂無章。（3）大量氣體分子的速率分布呈現(xiàn)“中間多、兩頭少”的規(guī)律。當(dāng)溫度升高時，“中間多”的這一“高峰”向速率大的一方移動。2.氣體壓強(qiáng)的微觀意義（1）產(chǎn)生原因：大量氣體分子對器壁的碰撞。（2）決定因素：微觀上決定于分子的平均速率和分子的數(shù)密度；宏觀上決定于氣體的溫度T和體積V。五、互動探究探究點(diǎn)一、氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn)情境探究1.為了探究大量隨機(jī)事件的規(guī)律，一個班級所有同學(xué)進(jìn)行投擲硬幣游戲。每人把4枚硬幣投擲若干次并記錄正面朝上的枚數(shù)。根據(jù)全班的數(shù)據(jù)，分析2枚硬幣正面朝上的次數(shù)、1枚和3枚硬幣正面朝上的次數(shù)、全部朝上或全部朝下的次數(shù)，你能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律嗎？答案：提示隨著投擲次數(shù)的增多，2枚硬幣正面朝上的次數(shù)比例最多，1枚和3枚硬幣正面朝上的比例略少，全部朝上或全部朝下的次數(shù)最少。說明大量隨機(jī)事件的整體會表現(xiàn)出一定的規(guī)律性。2.1859年麥克斯韋從理論上推導(dǎo)出了氣體分子速率的分布規(guī)律，后來有許多實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這一規(guī)律。該規(guī)律可以用圖像表示，橫坐標(biāo)v表示分子速率，縱坐標(biāo)f(v)表示各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比。從圖像中可以看出什么分布規(guī)律？答案：氣體分子運(yùn)動速率分布規(guī)律：“中間多、兩頭少”。3.溫度不變時，每個分子的速率都相同嗎？溫度升高，所有分子運(yùn)動速率都增大嗎？答案：分子在做無規(guī)則運(yùn)動,其速率有大有小。溫度升高時,分子熱運(yùn)動的平均速率增大,不一定每一個分子的速率都增大。探究歸納1.氣體分子運(yùn)動的三個性質(zhì)自由性氣體分子間距離比較大，分子間的作用力很弱，除相互碰撞或者跟器壁碰撞外，可以認(rèn)為分子不受力而做勻速直線運(yùn)動，因而氣體會充滿它能到達(dá)的整個空間無序性分子之間頻繁地發(fā)生碰撞，使每個分子的速度大小和方向頻繁地改變，分子的運(yùn)動雜亂無章，在某一時刻，向著任何一個方向運(yùn)動的分子都有，而且向著各個方向運(yùn)動的氣體分子數(shù)目幾乎相等規(guī)律性氣體分子的速率分布呈現(xiàn)出“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律。當(dāng)溫度升高時，速率大的分子數(shù)增多，速率小的分子數(shù)減少，分子的平均速率增大。反之，分子的平均速率減小。2.分子運(yùn)動速率分布圖像（1）圖像如圖所示。（2）規(guī)律：在一定溫度下，不管個別分子怎樣運(yùn)動，多數(shù)氣體分子的速率都在某個數(shù)值附近，表現(xiàn)出“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律。當(dāng)溫度升高時，“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律不變，氣體分子的平均速率增大，分布曲線的峰值向速率大的一方移動。探究應(yīng)用【典例】（多選）根據(jù)分子動理論，氣體分子運(yùn)動的劇烈程度與溫度有關(guān)，下列表格中的數(shù)據(jù)是研究氧氣分子速率分布規(guī)律而列出的。按速率大小劃分的區(qū)間/(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依據(jù)表格內(nèi)容，以下四位同學(xué)所總結(jié)的規(guī)律正確的是()A.無論溫度多高，速率很大和很小的分子總是少數(shù)B.溫度變化，“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律要改變C.某一溫度下，分子速率都在某一數(shù)值附近，離這個數(shù)值越遠(yuǎn)，分子越少D.溫度增加時，速率小的分子數(shù)減少了答案：A;C;D解析：溫度變化，“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律是不會改變的，B項(xiàng)錯誤；由氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn)和統(tǒng)計(jì)規(guī)律可知，A、C、D三項(xiàng)正確?！窘忸}感悟】氣體分子速率分布規(guī)律（1）在一定溫度下，所有氣體分子的速率都呈“中間多、兩頭少”的分布。（2）溫度越高，速率大的分子所占比例越大。（3）溫度升高，氣體分子的平均速率變大，但具體到某一個氣體分子，速率可能變大也可能變小，無法確定?！具w移應(yīng)用】1.關(guān)于氣體分子的運(yùn)動情況，下列說法中正確的是()A.某一時刻具有某一速率的分子數(shù)目是相等的B.某一時刻一個分子速度的大小和方向是偶然的C.某一溫度下，大多數(shù)氣體分子的速率不會發(fā)生變化D.分子的速率分布毫無規(guī)律答案：B解析：具有某一速率的分子數(shù)目并不是相等的，呈“中間多、兩頭少”的統(tǒng)計(jì)規(guī)律分布，故A、D項(xiàng)錯誤；由于分子之間不斷的碰撞，分子隨時都會改變自己的運(yùn)動情況，因此在某一時刻，一個分子速度的大小和方向完全是偶然的，故B項(xiàng)正確；某一溫度下，每個分子的速率是隨時變化的，只是分子運(yùn)動的平均速率不變，故C項(xiàng)錯誤。2.某種氣體在不同溫度下的氣體分子速率分布曲線如圖所示，圖中f(v)表示各速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比，所對應(yīng)的溫度分別為TI、TII、A.TB.TC.TⅡ>D.T答案：B解析：由圖像可以看出，大量分子的平均速率vˉⅢ>3.（2022湖北新高考協(xié)作體高二質(zhì)檢）如圖所示是氧氣分子在0℃和100℃兩種不同溫度下的速率分布情景圖像，下列說法正確的是（）A.圖像①是氧氣分子在100℃下的速率分布情景圖像B.兩種溫度下，氧氣分子的速率分布都呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律C.隨著溫度的升高，并不是每一個氧氣分子的速率都增大D.隨著溫度的升高，氧氣分子中速率大的分子所占的比例減小【答案】BC【解析】由圖可知，②中速率大分子占據(jù)的比例較大，則說明②對應(yīng)的平均動能較大，故②對應(yīng)的溫度較高，所以①是氧氣分子在0℃下的速率分布情景圖像，故A錯誤；兩種溫度下，都是中等速率大的氧氣分子數(shù)所占的比例大，呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律，故B正確；溫度升高使得氧氣分子的平均速率增大，不是每一個氧氣分子的速率都增大，故C正確；隨著溫度的升高，氧氣分子中速率大的分子所占的比例增大，從而使分子平均動能增大，故D錯誤；故選BC。4.(2021年5月上海高中物理等級考試)如圖為氣體速率分布圖，縱坐標(biāo)表示該速率的分子占總分子數(shù)的百分比，T1圖線下的面積為S1，T2圖線下的面積為S2，下列說法正確的是A．T1＞T2B．T1＜T2C．S1＞S2D．S1＜S2【答案】B【解析】根據(jù)溫度是分子平均動能的標(biāo)志，可知溫度越高，分子平均動能越大，速率較大的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比越大，所以T1＜T2，選項(xiàng)A錯誤B正確。氣體速率分布圖中，各速率所占百分比之和等于1，所以氣體速率分布圖下面積等于1.，所以S1=S2，選項(xiàng)CD錯誤。5．氧氣分子在0℃和100℃溫度下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變化分別如圖中兩條曲線所示，下列說法中正確的是（填正確答案標(biāo)號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分。每選錯1個扣3分，最低得分為0分）A．圖中兩條曲線下面積相等B．圖中虛線對應(yīng)于氧氣分子平均動能較小的情形C．圖中實(shí)線對應(yīng)于氧氣分子在100℃時的情形D．圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目E.與0℃時相比，100℃時氧氣分子速率出現(xiàn)在0～400m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較大【答案】ABC【解析】由題圖可知，在0℃和100℃兩種不同情況下各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比與分子速率間的關(guān)系圖線與橫軸所圍面積都應(yīng)該等于1，即相等；故A項(xiàng)符合題意.B溫度是分子平均動能的標(biāo)志，溫度越高，分子的平均動能越大，虛線為氧氣分子在0℃時的情形，分子平均動能較小，則B項(xiàng)符合題意.C.實(shí)線對應(yīng)的最大比例的速率區(qū)間內(nèi)分子動能大，說明實(shí)驗(yàn)對應(yīng)的溫度大，故為100℃時的情形，故C項(xiàng)符合題意.圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子占據(jù)的比例，但無法確定分子具體數(shù)目；故D項(xiàng)不合題意；由圖可知，0～400m/s段內(nèi)，100℃對應(yīng)的占據(jù)的比例均小于與0℃時所占據(jù)的比值，因此100℃時氧氣分子速率出現(xiàn)在0～400m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較?。粍tE項(xiàng)不合題意．探究點(diǎn)二、氣體壓強(qiáng)的微觀解釋情境探究1.兩個完全相同的圓柱形密閉容器內(nèi)氣體溫度相同，如圖所示，甲內(nèi)有2?g的H2氣體，乙內(nèi)有2?g答案：由于H2的摩爾質(zhì)量小于O2的摩爾質(zhì)量，質(zhì)量相同的H22.借助鉛筆，把氣球塞進(jìn)一只瓶子里，并拉大氣球的吹氣口，反扣在瓶口上，如圖所示，然后給氣球吹氣，想把氣球吹大，非常困難，為什么？答案：由題意“吹氣口反扣在瓶口上”可知瓶內(nèi)封閉著一定質(zhì)量的空氣。當(dāng)氣球稍吹大時，瓶內(nèi)空氣的體積縮小，空氣分子的數(shù)密度變大，壓強(qiáng)變大，阻礙了氣球的膨脹，因而想把氣球吹大是很困難的。探究歸納1.氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生大量氣體分子不斷和器壁碰撞，對器壁產(chǎn)生持續(xù)的壓力，單位時間內(nèi)，作用在器壁單位面積上的壓力就是氣體的壓強(qiáng)。2.氣體壓強(qiáng)的決定因素（1）微觀因素①氣體分子的數(shù)密度：氣體分子數(shù)密度（即單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目）越大，在單位時間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就越多，氣體壓強(qiáng)就越大。②氣體分子的平均速率：氣體的溫度越高，氣體分子的平均速率就越大，每個氣體分子與器壁碰撞時（可視為彈性碰撞）給器壁的沖力就越大;從另一方面講，分子的平均速率越大，在單位時間內(nèi)，單位面積器壁受氣體分子撞擊的次數(shù)就越多，累計(jì)沖力就越大，氣體壓強(qiáng)就越大。（2）宏觀因素①與溫度有關(guān)：其他條件不變，溫度越高，氣體的壓強(qiáng)越大。②與體積有關(guān)：其他條件不變，體積越小，氣體的壓強(qiáng)越大。3.氣體壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)的區(qū)別與聯(lián)系名稱氣體壓強(qiáng)大氣壓強(qiáng)區(qū)別①因密閉容器內(nèi)的氣體分子的數(shù)密度一般很小，由氣體自身重力產(chǎn)生的壓強(qiáng)極小，可忽略不計(jì)，故氣體壓強(qiáng)由氣體分子碰撞器壁產(chǎn)生；②大小由氣體分子的數(shù)密度和溫度決定，與地球的引力無關(guān)；③氣體對每一側(cè)器壁的壓強(qiáng)大小都是相等的①由于空氣受到重力作用緊緊包圍地球而對浸在它里面的物體產(chǎn)生的壓強(qiáng)，如果沒有地球引力作用，地球表面就沒有大氣，從而也不會有大氣壓強(qiáng)；②地面大氣壓強(qiáng)的值與地球表面積的乘積，近似等于地球大氣層所受的重力值聯(lián)系兩種壓強(qiáng)最終都是通過氣體分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物體而產(chǎn)生的探究應(yīng)用【典例】下面對氣體壓強(qiáng)的理解，正確的是()A.在完全失重的情況下，密閉容器內(nèi)的氣體對器壁沒有壓強(qiáng)B.氣體壓強(qiáng)取決于單位體積內(nèi)的分子數(shù)和氣體的溫度C.單位面積器壁受到大量氣體分子碰撞的作用力就是氣體對器壁的壓強(qiáng)D.氣體的壓強(qiáng)是由于氣體分子間的斥力產(chǎn)生的答案：B;C解析：氣體產(chǎn)生壓強(qiáng)的原因是由于大量分子都在不停地做無規(guī)則熱運(yùn)動，與器壁頻繁碰撞，使器壁受到一個均勻、持續(xù)的沖力，致使氣體對器壁產(chǎn)生一定的壓強(qiáng)。在完全失重時，不影響分子的熱運(yùn)動，不影響大量分子對器壁的撞擊，A項(xiàng)錯誤；氣體壓強(qiáng)取決于分子的數(shù)密度與分子的平均速率，即單位體積內(nèi)分子數(shù)和氣體的溫度，B項(xiàng)正確；單位面積器壁受到的大量氣體分子的碰撞的作用力就是氣體對器壁的壓強(qiáng)，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯