人教版(新教材)高中物理選擇性必修3學(xué)案1：第1章 3 分子運(yùn)動(dòng)速率分布規(guī)律

人教版（新教材）高中物理選擇性必修第三冊PAGEPAGE11.3分子運(yùn)動(dòng)速率分布規(guī)律〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1．知道統(tǒng)計(jì)規(guī)律，氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)、速率分布圖像，氣體壓強(qiáng)的微觀解釋。2.理解分子運(yùn)動(dòng)速率的分布圖像的物理意義和氣體壓強(qiáng)的微觀解釋。3.理解伽爾頓板和模擬氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的機(jī)理實(shí)驗(yàn)?！甲灾鲗W(xué)習(xí)〗一、氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)1．隨機(jī)事件與統(tǒng)計(jì)規(guī)律(1)必然事件：在一定條件下，若某事件出現(xiàn)，這個(gè)事件叫作必然事件。(2)不可能事件：若某事件出現(xiàn)，這個(gè)事件叫作不可能事件。(3)隨機(jī)事件：若在一定條件下某事件出現(xiàn)，也不出現(xiàn)，這個(gè)事件叫作隨機(jī)事件。(4)統(tǒng)計(jì)規(guī)律：大量的整體往往會表現(xiàn)出一定的規(guī)律性，這種規(guī)律叫作統(tǒng)計(jì)規(guī)律。2．氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1)運(yùn)動(dòng)的自由性：由于氣體分子間的距離比較大，分子間作用力很弱，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，氣體充滿它能達(dá)到的整個(gè)空間。(2)運(yùn)動(dòng)的無序性：分子的運(yùn)動(dòng)雜亂無章，在某一時(shí)刻，向著運(yùn)動(dòng)的分子都有，而且向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的氣體分子數(shù)目幾乎。說明：常溫下大多數(shù)氣體分子的速率都達(dá)到數(shù)百米每秒，在數(shù)量級上相當(dāng)于子彈的速率。二、分子運(yùn)動(dòng)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(gè)別分子怎樣運(yùn)動(dòng)，氣體的多數(shù)分子的速率都在某個(gè)數(shù)值附近，表現(xiàn)出“”的分布規(guī)律。當(dāng)溫度時(shí)，“”的分布規(guī)律不變，氣體分子的速率，分布曲線的峰值向的一方移動(dòng)。3．溫度越高，分子的熱運(yùn)動(dòng)。說明：溫度升高不是每個(gè)分子的速率都變大，而是速率大的占的百分比變大。三、氣體壓強(qiáng)的微觀解釋1．產(chǎn)生原因氣體的壓強(qiáng)是由氣體中大量做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的分子對器壁不斷地碰撞產(chǎn)生的。壓強(qiáng)就是在器壁上受到的壓力。2．從微觀角度來看，氣體壓強(qiáng)的決定因素(1)一方面是氣體分子的平均速率。(2)另一方面是氣體分子的數(shù)密度。自我檢測1．思考判斷(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)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。 ()(2)溫度越高，分子的熱運(yùn)動(dòng)越激烈，是指溫度升高時(shí)，所有分子運(yùn)動(dòng)的速率都增大了。 ()(3)氣體的分子平均動(dòng)能越大，氣體的壓強(qiáng)就越大。 ()(4)氣體的壓強(qiáng)是由氣體分子的重力而產(chǎn)生的。 ()2．關(guān)于氣體分子的運(yùn)動(dòng)情況，下列說法中正確的是()A．某一時(shí)刻具有某一速率的分子數(shù)目是相等的B．某一時(shí)刻一個(gè)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3．有關(guān)氣體壓強(qiáng)，下列說法正確的是()A．氣體分子的平均速率增大，則氣體的壓強(qiáng)一定增大B．氣體分子的平均速率增大，則氣體的壓強(qiáng)有可能減小C．氣體分子的數(shù)密度增大，則氣體的壓強(qiáng)一定增大D．氣體分子的平均動(dòng)能增大，則氣體的壓強(qiáng)一定增大〖課堂探究〗（一）氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)情景11859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。若以橫坐標(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，試作出圖像。從圖像中可以看出什么分布規(guī)律？知識歸納11．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(dòng)。2．分子間的碰撞十分頻繁：頻繁的碰撞使每個(gè)分子速度的大小和方向頻繁地發(fā)生改變，造成氣體分子做雜亂無章的熱運(yùn)動(dòng)。3．分子的速率分布規(guī)律：大量氣體分子的速率分布呈現(xiàn)中間多(占有分子數(shù)目多)兩頭少(速率大或小的分子數(shù)目少)的規(guī)律。當(dāng)溫度升高時(shí)，“中間多”的這一“高峰”向速率大的一方移動(dòng)。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(yùn)動(dòng)劇烈。〖例1〗(多選)根據(jù)氣體分子動(dòng)理論，氣體分子運(yùn)動(dòng)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(m/s)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．不論溫度多高，速率很大和很小的分子總是少數(shù)B．溫度變化，表現(xiàn)出“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律要改變C．某一溫度下，速率都在某一數(shù)值附近，離開這個(gè)數(shù)值越遠(yuǎn)，分子越少D．溫度增加時(shí)，速率小的分子數(shù)減少了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(gè)氣體分子，速率可能變大也可能變小，無法確定。（二）.氣體壓強(qiáng)的微觀解釋情境探究中央電視臺在《科技之光》欄目中曾播放過這樣一個(gè)節(jié)目，把液氮倒入飲料瓶中，馬上蓋上蓋子并擰緊，人立即離開現(xiàn)場。一會兒飲料瓶就爆炸了。你能解釋一下原因嗎?知識歸納21．氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生大量氣體分子不斷地和器壁碰撞，對器壁產(chǎn)生持續(xù)的壓力，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)的決定因素單位體積內(nèi)分子數(shù)越多，單位時(shí)間內(nèi)與器壁單位面積碰撞的分子數(shù)就越多，壓強(qiáng)越大；溫度越高，則分子的平均速率越大，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈，一方面使單位時(shí)間內(nèi)碰到器壁單位面積上的分子數(shù)增多，另一方面也使一個(gè)分子與器壁碰撞一次時(shí)對器壁的平均沖擊力增大，使壓強(qiáng)增大。所以氣體壓強(qiáng)的大小宏觀上看跟溫度和氣體分子的數(shù)密度有關(guān)；微觀上看跟單位體積內(nèi)的分子數(shù)和分子的平均速率有關(guān)。3．大氣壓強(qiáng)的產(chǎn)生及影響因素大氣壓強(qiáng)由氣體的重力產(chǎn)生，如果沒有地球引力的作用，地球表面上就沒有大氣，也就沒有大氣壓強(qiáng)。由于地球引力與距離的平方成反比，所以大氣壓力與氣體的高度、密度有關(guān)，在地面上空不同高度處，大氣壓強(qiáng)不相等?！祭?〗關(guān)于密閉容器中氣體的壓強(qiáng)，下列說法正確的是()A．是由氣體受到的重力產(chǎn)生的B．是由大量氣體分子不斷地碰撞器壁而產(chǎn)生的C．壓強(qiáng)的大小只取決于氣體分子數(shù)量的多少D．容器運(yùn)動(dòng)的速度越大，氣體的壓強(qiáng)也越大〖例3〗(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9.8m/s2的加速度向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變D．由于分子運(yùn)動(dòng)無規(guī)則，所以容器內(nèi)壁各處所受的氣體壓強(qiáng)相等課堂練習(xí)1．(多選)大量氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是()A．分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外，還可在空間內(nèi)自由移動(dòng)B．分子的不斷碰撞致使它做雜亂無章的熱運(yùn)動(dòng)C．分子沿各方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會均等D．分子的速率分布毫無規(guī)律2．(多選)如圖所示為一定質(zhì)量的氧氣分子在0℃和100℃兩種不同情況下的速率分布情況，由圖可以判斷以下說法正確的是()A．溫度升高，所有分子的運(yùn)動(dòng)速率均變大B．溫度越高，分子的平均速率越小C．0℃和100℃時(shí)氧氣分子的速率都呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的分布特點(diǎn)D．100℃的氧氣與0℃的氧氣相比，速率大的分子所占的比例較大3．(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(shí)，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．氣體分子的平均動(dòng)能減小 D．每秒撞擊單位面積器壁的氣體分子數(shù)增多4．(思維拓展)兩個(gè)完全相同的圓柱形密閉容器溫度相同，如圖所示，甲內(nèi)有2g的H2氣體，乙內(nèi)有2g的O2氣體，試判斷兩個(gè)容器壁所受壓強(qiáng)的大小關(guān)系。甲乙

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁〖自主學(xué)習(xí)〗一、1．(1)必然(2)不可能(3)可能、可能(4)隨機(jī)事件2．(1)勻速直線運(yùn)動(dòng)(2)任何一個(gè)方向、相等。說明：常溫下大多數(shù)氣體分子的速率都達(dá)到數(shù)百米每秒，在數(shù)量級上相當(dāng)于子彈的速率。二、2．溫度、中間多、兩頭少、升高、中間多、兩頭少、增大、速率大3．越劇烈三、1．單位面積自我檢測1．(1)√(2)×(3)×(4)×2．B〖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錯(cuò)誤；由于分子之間不斷地碰撞，分子隨時(shí)都會改變自己的運(yùn)動(dòng)情況，因此在某一時(shí)刻，一個(gè)分子速度的大小和方向完全是偶然的，故B正確；某一溫度下，每個(gè)分子的速率仍然是隨時(shí)變化的，只是分子運(yùn)動(dòng)的平均速率不變，故C錯(cuò)誤。〗3．B〖?xì)怏w的壓強(qiáng)與兩個(gè)因素有關(guān)：一是氣體分子的平均速率，二是氣體分子的數(shù)密度。即一是溫度，二是體積。數(shù)密度或平均動(dòng)能增大，都只強(qiáng)調(diào)問題的一方面，也就是說，平均速率增大的同時(shí)，氣體的體積可能增大，使得分子的數(shù)密度減小，所以壓強(qiáng)可能增大，也可能減小或不變。同理，當(dāng)分子數(shù)密度增大時(shí)，分子平均速率也可能減小，壓強(qiáng)的變化不能確定。故A、C、D錯(cuò)誤，B正確?！健颊n堂探究〗情景1〖提示〗：圖像：分布規(guī)律：“中間多，兩頭少”〖例1〗ACD〖溫度變化，表現(xiàn)出“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律是不會改變的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和統(tǒng)計(jì)規(guī)律可知，選項(xiàng)A、C、D正確?！角榫?要點(diǎn)〖提示〗：飲料瓶內(nèi)液氮吸熱后變成氮?dú)?，分子運(yùn)動(dòng)加劇，使瓶內(nèi)氣體分子頻繁、持續(xù)碰撞瓶內(nèi)壁產(chǎn)生的壓強(qiáng)增大，當(dāng)瓶內(nèi)外的壓強(qiáng)差大于瓶子所能承受的限度時(shí)，飲料瓶發(fā)生爆炸?！祭?〗B〖?xì)怏w的壓強(qiáng)是大量氣體分子不斷地碰撞器壁而產(chǎn)生的，A錯(cuò)誤，B正確；壓強(qiáng)的大小取決于氣體分子的平均動(dòng)能和分子的數(shù)密度，與物體的宏觀運(yùn)動(dòng)無關(guān)，C、D錯(cuò)誤?！健祭?〗BCD〖?xì)怏w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(dòng)狀態(tài)無關(guān)。故A錯(cuò)誤，B、C、D正確。〗課堂練習(xí)1．ABC〖因氣體分子間的距離較大，分子力可以忽略，分子除碰撞外不受其他作用，故可在空間內(nèi)自由移動(dòng)，A正確；分子間不斷的碰撞使分子的運(yùn)動(dòng)雜亂無章，且向各方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會均等，B、C正確；氣體分子速率呈“中間多、兩頭少”的規(guī)律分布，D錯(cuò)誤?！?．CD〖溫度升高，氣體分子的平均運(yùn)動(dòng)速率增大，但有些分子的運(yùn)動(dòng)速率可能減小，從圖中可以看出溫度高時(shí)，速率大