高中物理第三节 气体分子运动的统计规律学案及答案

这是一份高中物理第三节 气体分子运动的统计规律学案及答案，共8页。
2．能运用统计规律和气体分子速率的分布曲线解释分子运动的特点．
3．通过小钢球的随机性和大量小球的统计规律的探究，学会科学规律，提高探究能力．
知识点一 分子沿各个方向运动的概率相等
1．大量抛硬币正面向上和反面向上的概率是__________．
2．统计规律：个别事件的出现具有__________，但大量事件出现的概率遵从一定的__________．
统计规律只适用于大量事件，不适用于个别事件．
知识点二 分子速率按一定的统计规律分布
1．分布图像
2．规律：在一定__________下，不管个别分子怎样运动，气体的多数分子的速率都在某个数值附近，表现出“__________”的分布规律．当温度__________时，“__________”的分布规律不变，气体分子的平均速率__________，分布曲线的峰值向__________的一方移动．
气体分子速率分布规律也是一种统计规律．
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)大多数气体分子的速率处于中间值，少数分子的速率较大或较小．( )
(2)温度越高，分子的热运动越剧烈，是指温度升高时，所有分子运动的速率都增大了．( )
(3)气体内部所有分子的动能都随温度的升高而增大．( )
(4)当温度发生变化时，气体分子的速率不再是“中间多，两头少”．( )
2．(多选)对于气体分子的运动，下列说法正确的是( )
A．一定温度下气体分子的碰撞十分频繁，同一时刻，气体分子沿各个方向运动的机会(概率)相等
B．一定温度下气体分子的速率一般不相等，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，其中某10个分子的平均速率可能减小
3．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，正确的是( )
A．空气分子无规则运动的情况几乎不变
B．空气分子无规则运动减弱了
C．单位时间内空气分子对单位面积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的撞击次数减少了
(1)抛掷一枚硬币时，其正面有时向上，有时向下，抛掷次数较少和次数很多时，会有什么规律？


(2)温度不变时，每个分子的速率都相同吗？温度升高时，所有分子运动速率都增大吗？


统计规律与气体分子运动特点
1．对统计规律的理解
(1)个别事件的出现具有偶然因素，但大量事件出现的机会，却遵从一定的统计规律．
(2)从微观角度看，由于气体是由数量极多的分子组成的，这些分子并没有统一的运动步调，单独来看，各个分子的运动都是不规则的，带有偶然性，但从总体来看，大量分子的运动却具有一定的规律．
2．如何正确理解气体分子运动的特点
(1)气体分子距离大(约为分子直径的10倍)，分子力非常小(可忽略)，可以自由运动，所以气体没有一定的体积和形状．
(2)分子间的碰撞十分频繁，频繁的碰撞使每个分子速度的大小和方向频繁地发生改变，造成气体分子做杂乱无章的热运动，因此气体分子沿各个方向运动的机会(几率)相等．
(3)大量气体分子的速率分布呈现中间多(占有分子数目多)两头少(速率大或小的分子数目少)的规律．
(4)当温度升高时，“中间多”的这一“高峰”向速率大的一方移动，即速率大的分子数目增多，速率小的分子数目减小，分子的平均速率增大，分子的热运动剧烈，定量的分析表明理想气体的热力学温度T与分子的平均动能Ek成正比，即T＝aEk，因此说，温度是分子平均动能的标志．
【典例】 一定质量的氧气贮存在密封容器中，在T1和T2温度下其分子速率分布的情况见表．则T1______(选填“大于”“小于”或“等于”)T2．若约10%的氧气从容器中泄漏，泄漏前后容器内温度均为T1，则在泄漏后的容器中，速率处于400～500 m/s区间的氧气分子数占总分子数的百分比______(选填“大于”“小于”或“等于”)18.6%．
[思路点拨] 气体分子的速率分布规律为“中间多，两头少”．
[听课记录]





气体分子的速率分布规律
(1)不同的气体在不同的温度下，该曲线是不同的，即使对同一种气体，由于温度不同，曲线也不相同，并且温度升高，速率大的分子所占的比率增加，速率小的分子所占的比率减小．
(2)温度升高，气体分子的平均速率变大，但具体到某一个气体分子时，速率可能变大也可能变小，无法确定．
[跟进训练]
(多选)如图所示是氧气在0 ℃和100 ℃两种不同温度下，各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子的速率间的关系．由图可知下列说法正确的是( )
A．100 ℃的氧气，速率大的分子比例较多
B．具有最大比例的速率区间，0 ℃时对应的速率大
C．温度越高，分子的平均速率越大
D．在0 ℃时，也有一部分分子的速率比较大，说明气体内部有温度较高的区域
1．(多选)在研究热现象时，我们可以采用统计方法，这是因为( )
A．每个分子的运动速率随温度的变化是有规律的
B．个别分子的运动不具有规律性
C．在一定温度下，大量分子的速率分布是确定的
D．在一定温度下，大量分子的速率分布随时间而变化
2．(多选)如图所示，在烧瓶内充满红棕色的NO2气体，关于NO2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．某一时刻向任意一个方向运动的分子数目相等
D．温度升高，所有NO2气体分子的速率都会发生变化
3．如图所示，横坐标v表示分子速率，纵坐标f (v)表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比．图中曲线能正确表示某一温度下麦克斯韦气体分子的速率分布规律的是( )
A．曲线① B．曲线②
C．曲线③D．曲线④
4．某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中f (v)表示v处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度为TⅠ、TⅡ、TⅢ，则它们所对应温度的大小关系如何？





回归本节知识，自我完成以下问题：
1．统计规律的内容是什么？适用于什么样的事件？
2．在一定温度下，气体分子的速率分布有何规律？
3．当温度升高时，气体分子的速率有何变化？月份/月
1
2
3
4
5
6
7
平均最
高气温/ ℃
1.4
3.9
10.7
19.6
26.7
30.2
30.8
平均大
气压/(×105 Pa)
1.021
1.019
1.014
1.008
1.003
0.998 4
0.996 0
速率区间/(m·s-1)
各速率区间的分子数占总分子数的百分比/%
温度T1
温度T2
100以下
0.7
1.4
100～200
5.4
8.1
200～300
11.9
17.0
300～400
17.4
21.4
400～500
18.6
20.4
500～600
16.7
15.1
600～700
12.9
9.2
700～800
7.9
4.5
800～900
4.6
2.0
900以上
3.9
0.9