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高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册3 分子运动速率分布规律教课内容ppt课件
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这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册3 分子运动速率分布规律教课内容ppt课件，共45页。PPT课件主要包含了目标体系构建，思维脉络，课前预习反馈，知识点1，气体分子运动的特点，不可能，随机事件，匀速直线运动，任何一个方向，图像如图所示等内容，欢迎下载使用。
3．分子运动速率分布规律
【学习目标】1．知道分子运动的特点，建构气体分子质点模型。2．了解分子运动速率分布的统计规律，知道分子运动速率分布图像及其物理意义。3．了解气体压强产生的微观机理，明确气体压强的微观解释要点。
1．随机事件与统计规律(1)必然事件：在一定条件下，若某事件________出现，这个事件叫作必然事件。(2)不可能事件：若某事件__________出现，这个事件叫作不可能事件。(3)随机事件：若在一定条件下某事件________出现，也________不出现，这个事件叫作随机事件。(4)统计规律：大量____________的整体往往会表现出一定的规律性，这种规律叫作统计规律。
2．气体分子运动的特点(1)运动的自由性：由于气体分子间的距离比较大，分子间作用力很弱，通常认为，气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，不受力而做________________，气体充满它能达到的整个空间。(2)运动的无序性：分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着________________运动的分子都有，而且向各个方向运动的气体分子数目几乎________。说明：常温下大多数气体分子的速率都达到数百米每秒，在数量级上相当于子弹的速率。
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。3．温度越高，分子的热运动__________。说明：温度升高不是每个分子的速率都变大，而是速率大的占的百分比变大。
1．产生原因气体的压强是由气体中大量做无规则热运动的分子对器壁不断地碰撞产生的。压强就是在器壁____________上受到的压力。2．从微观角度来看，气体压强的决定因素(1)一方面是气体分子的平均速率。(2)另一方面是气体分子的数密度。
『判一判』(1)大量随机事件的整体会表现出一定的规律性。( )(2)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。( )(3)温度越高，分子的热运动越激烈，是指温度升高时，所有分子运动的速率都增大了。( )
(4)气体的分子平均动能越大，气体的压强就越大。( )(5)气体分子的平均动能越大，分子越密集，气体压强越大。( )(6)气体的压强是由气体分子的重力而产生的。( )(7)密闭容器中气体的压强是由于分子间的相互作用力而产生的。 ( )
『选一选』如图，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气体分子麦克斯韦速率分布规律的是( )A．曲线① B．曲线②C．曲线③ D．曲线④
解析：分子速率分布曲线是正态分布，一定温度下气体分子速率很大和很小的占总分子数的比率都很少，呈现“中间多，两头少”的规律，曲线向两侧逐渐靠近横轴，只有曲线④符合实际情况。
『想一想』中央电视台在“科技之光”栏目中曾播放过这样一个节目，把液氮倒入饮料瓶中，马上盖上盖子并拧紧，人立即离开现场，一会儿饮料瓶就爆炸了。你能解释其中原因吗？答案：饮料瓶内液氮吸热后变成氮气，分子运动加剧，氮气分子密度增大，温度持续升高，瓶内壁产生的压强逐渐增大，当瓶内外的压强差大于瓶子所能承受的极限时，饮料瓶就会发生爆炸。
(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)气体分子间的作用力很小，若没有分子力作用，气体分子将处于怎样的自由状态？(3)温度不变时，每个分子的速率都相同吗？温度升高，所有分子运动速率都增大吗？
提示：(1)抛掷次数较少时，正面向上或向下完全是偶然的，但次数很多时，正面向上或向下的概率是相等的。(2)无碰撞时气体分子将做匀速直线运动，但由于分子之间的频繁碰撞，使得气体分子的速度大小和方向频繁改变，运动变得杂乱无章。(3)分子在做无规则运动，造成其速率有大有小。温度升高时，所有分子热运动的平均速率增大，即大部分分子的速率增大了，但也有少数分子的速率减小。
1．分子间的距离较大：使得分子间的相互作用力十分微弱，可认为分子间除碰撞外不存在相互作用力，分子在两次碰撞之间做匀速直线运动。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。
3．分子的速率分布规律：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。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少，分子的平均速率增大，分子的热运动剧烈。
下图描绘的是一定质量的氧气分子分别在0 ℃和100 ℃两种情况下速率分布的情况，符合统计规律的是( )
解析：气体温度越高，分子热运动越剧烈，分子热运动的平均速率增大，且分子速率分布呈现“两头少、中间多”的特点。温度高时速率大的分子所占据的比例越大，所以A正确。
规律总结：气体分子速率分布规律(1)在一定温度下，所有气体分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布。(2)温度越高，速率大的分子所占比例越大。(3)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，速率可能变大也可能变小，无法确定。
1．(多选)下列关于气体分子运动的说法正确的是( )A．分子除相互碰撞或跟容器碰撞外，可在空间自由移动B．分子的频繁碰撞致使它做杂乱无章的热运动C．分子沿各个方向运动的机会相等D．分子的速率分布毫无规律解析：分子的频繁碰撞使其做杂乱无章的无规则运动，除碰撞外，分子可做匀速直线运动，A、B对；大量分子的运动遵守统计规律，如分子向各方向运动机会均等，分子速率分布呈“中间多，两头少”的规律，C对，D错。
借助铅笔，把气球塞进一只瓶子里，并拉大气球的吹气口，反扣在瓶口上，如图所示，然后给气球吹气，无论怎么吹，气球不过大了一点，想把气球吹大，非常困难，为什么？
提示：由题意“吹气口反扣在瓶口上”可知瓶内封闭着一定质量的空气。当气球稍吹大时，瓶内空气的体积缩小，空气分子的数密度变大，压强变大，阻碍了气球的膨胀，因而再要吹大气球是很困难的。
1．气体压强的产生单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，就会对器壁产生持续、均匀的压力。所以从分子动理论的观点来看，气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力。
2．决定气体压强大小的因素(1)微观因素①气体分子的数密度：气体分子数密度(即单位体积内气体分子的数目)越大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就越多，气体压强就越大。②气体分子的平均速率：分子的平均速率越大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就越多，累计冲力就越大，气体压强就越大。(2)宏观因素①与温度有关：温度越高，气体的压强越大。②与体积有关：体积越小，气体的压强越大。
如图所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，(甲)中恰好装满水，(乙)中充满空气，则下列说法中正确的是(容器容积恒定)( )A．两容器中器壁的压强都是由于分子撞击器壁而产生的
B．两容器中器壁的压强都是由所装物质的重力而产生的C．(甲)容器中pA＞pB，(乙)容器中pC＝pDD．当温度升高时，pA、pB变大，pC、pD也要变大
解题指导：解决此类问题的关键是：(1)了解气体压强产生的原因——大量做无规则运动的分子对器壁频繁持续的碰撞产生的。压强就是大量气体分子在单位时间内作用在器壁单位面积上的平均作用力。(2)明确气体压强的决定因素——气体分子的密集程度与平均动能。
2．(2020·福建省三明市A片区高中联盟高三上学期期末)用豆粒模拟气体分子，可以模拟气体压强产生的原理。如图所示，从距秤盘80 cm高度把1 000粒的豆粒连续均匀地倒在秤盘上，持续作用时间为1 s，豆粒弹起时竖直方向的速度变为碰前的一半。若每个豆粒只与秤盘碰撞一次，且碰撞时间极短(在豆粒与秤盘碰撞极短时间内，碰撞力远大于豆粒受到的重力)，已知1 000粒的豆粒的总质量为100 g。
则在碰撞过程中秤盘受到的压力大小约为( )A．0.2 N B．0.6 NC．1.0 N D．1.6 N
密闭容器中气体压强与大气压强的区别与联系
下面关于气体压强的说法正确的是( )A．气体压强是由于气体受到重力而产生的 B．失重情况下气体对器壁不会产生压强C．气体对容器底的压强比侧壁压强大 D．气体的压强是由于气体分子不断地碰撞器壁而产生的解析：气体的压强是由于气体分子不断对容器壁碰撞而产生的，而不是由于气体本身的重力而产生的，所以A错误，D正确；在失重情况下气体分子的热运动不会受到影响，对器壁的压强不会变化，B错误；气体的密度很小，重力的影响可以忽略不计，所以气体对器壁的压强各处都是相等的，C错误。
1．(2021·陕西省运城市风陵渡中学高二段考)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．空气分子无规则热运动的情况几乎不变B．空气分子无规则热运动减弱了C．单位时间内空气分子对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撞击次数减少了解析：由表中数据知，7月份与1月份相比，温度升高，压强减小，温度升高使气体分子热运动更加剧烈，空气分子与地面撞击一次对地面的冲量增大，而压强减小，单位时间内空气分子对单位面积地面的冲量减小。所以单位时间内空气分子对单位面积地面的撞击次数减少了，因而只有D项正确。
2．(2021·山东菏泽高二月考)关于气体热现象的微观解释，下列说法中正确的是( )A．密闭在容器中的气体，在某一时刻向各个方向运动的气体分子数目一定相等B．大量气体分子的速率有的大有的小，但是按“中间多，两头少”的规律分布C．气体压强的大小跟气体的质量和气体的种类有关D．当某一容器自由下落时，容器中气体的压强将变为零
解析：虽然分子的运动杂乱无章，在某一时刻，与容器各侧面碰撞的气体分子数目基本相同，不能说一定相同，故A错误；大量气体分子的速率有大有小，但是按“中间多，两头少”的规律分布，故B正确；气体压强与气体的质量无关与气体分子的平均动能和分子密集程度有关也受分子种类影响，故C错误；当某一容器自由下落时，虽然处于失重状态，但分子热运动不会停止，所以分子仍然不断撞击容器壁产生压力，故压强不为零，故D错误。
3．(2021·河北省张家口市一中高二上学期期中)如图所示，是氧气分子在0 ℃和100 ℃的速率分布图，下列说法正确的是( )
A．在同一速率区间内，温度低的分子所占比例一定比温度高的分子所占比例大B．随着温度的升高，氧气分子的平均速率变小C．随着温度的升高，曲线的最大值向右偏移D．随着温度的升高，速率小的分子所占的比例增高
3．分子运动速率分布规律
【学习目标】1．知道分子运动的特点，建构气体分子质点模型。2．了解分子运动速率分布的统计规律，知道分子运动速率分布图像及其物理意义。3．了解气体压强产生的微观机理，明确气体压强的微观解释要点。
1．随机事件与统计规律(1)必然事件：在一定条件下，若某事件________出现，这个事件叫作必然事件。(2)不可能事件：若某事件__________出现，这个事件叫作不可能事件。(3)随机事件：若在一定条件下某事件________出现，也________不出现，这个事件叫作随机事件。(4)统计规律：大量____________的整体往往会表现出一定的规律性，这种规律叫作统计规律。
2．气体分子运动的特点(1)运动的自由性：由于气体分子间的距离比较大，分子间作用力很弱，通常认为，气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，不受力而做________________，气体充满它能达到的整个空间。(2)运动的无序性：分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着________________运动的分子都有，而且向各个方向运动的气体分子数目几乎________。说明：常温下大多数气体分子的速率都达到数百米每秒，在数量级上相当于子弹的速率。
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。3．温度越高，分子的热运动__________。说明：温度升高不是每个分子的速率都变大，而是速率大的占的百分比变大。
1．产生原因气体的压强是由气体中大量做无规则热运动的分子对器壁不断地碰撞产生的。压强就是在器壁____________上受到的压力。2．从微观角度来看，气体压强的决定因素(1)一方面是气体分子的平均速率。(2)另一方面是气体分子的数密度。
『判一判』(1)大量随机事件的整体会表现出一定的规律性。( )(2)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。( )(3)温度越高，分子的热运动越激烈，是指温度升高时，所有分子运动的速率都增大了。( )
(4)气体的分子平均动能越大，气体的压强就越大。( )(5)气体分子的平均动能越大，分子越密集，气体压强越大。( )(6)气体的压强是由气体分子的重力而产生的。( )(7)密闭容器中气体的压强是由于分子间的相互作用力而产生的。 ( )
『选一选』如图，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气体分子麦克斯韦速率分布规律的是( )A．曲线① B．曲线②C．曲线③ D．曲线④
解析：分子速率分布曲线是正态分布，一定温度下气体分子速率很大和很小的占总分子数的比率都很少，呈现“中间多，两头少”的规律，曲线向两侧逐渐靠近横轴，只有曲线④符合实际情况。
『想一想』中央电视台在“科技之光”栏目中曾播放过这样一个节目，把液氮倒入饮料瓶中，马上盖上盖子并拧紧，人立即离开现场，一会儿饮料瓶就爆炸了。你能解释其中原因吗？答案：饮料瓶内液氮吸热后变成氮气，分子运动加剧，氮气分子密度增大，温度持续升高，瓶内壁产生的压强逐渐增大，当瓶内外的压强差大于瓶子所能承受的极限时，饮料瓶就会发生爆炸。
(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)气体分子间的作用力很小，若没有分子力作用，气体分子将处于怎样的自由状态？(3)温度不变时，每个分子的速率都相同吗？温度升高，所有分子运动速率都增大吗？
提示：(1)抛掷次数较少时，正面向上或向下完全是偶然的，但次数很多时，正面向上或向下的概率是相等的。(2)无碰撞时气体分子将做匀速直线运动，但由于分子之间的频繁碰撞，使得气体分子的速度大小和方向频繁改变，运动变得杂乱无章。(3)分子在做无规则运动，造成其速率有大有小。温度升高时，所有分子热运动的平均速率增大，即大部分分子的速率增大了，但也有少数分子的速率减小。
1．分子间的距离较大：使得分子间的相互作用力十分微弱，可认为分子间除碰撞外不存在相互作用力，分子在两次碰撞之间做匀速直线运动。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。
3．分子的速率分布规律：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。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少，分子的平均速率增大，分子的热运动剧烈。
下图描绘的是一定质量的氧气分子分别在0 ℃和100 ℃两种情况下速率分布的情况，符合统计规律的是( )
解析：气体温度越高，分子热运动越剧烈，分子热运动的平均速率增大，且分子速率分布呈现“两头少、中间多”的特点。温度高时速率大的分子所占据的比例越大，所以A正确。
规律总结：气体分子速率分布规律(1)在一定温度下，所有气体分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布。(2)温度越高，速率大的分子所占比例越大。(3)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，速率可能变大也可能变小，无法确定。
1．(多选)下列关于气体分子运动的说法正确的是( )A．分子除相互碰撞或跟容器碰撞外，可在空间自由移动B．分子的频繁碰撞致使它做杂乱无章的热运动C．分子沿各个方向运动的机会相等D．分子的速率分布毫无规律解析：分子的频繁碰撞使其做杂乱无章的无规则运动，除碰撞外，分子可做匀速直线运动，A、B对；大量分子的运动遵守统计规律，如分子向各方向运动机会均等，分子速率分布呈“中间多，两头少”的规律，C对，D错。
借助铅笔，把气球塞进一只瓶子里，并拉大气球的吹气口，反扣在瓶口上，如图所示，然后给气球吹气，无论怎么吹，气球不过大了一点，想把气球吹大，非常困难，为什么？
提示：由题意“吹气口反扣在瓶口上”可知瓶内封闭着一定质量的空气。当气球稍吹大时，瓶内空气的体积缩小，空气分子的数密度变大，压强变大，阻碍了气球的膨胀，因而再要吹大气球是很困难的。
1．气体压强的产生单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，就会对器壁产生持续、均匀的压力。所以从分子动理论的观点来看，气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力。
2．决定气体压强大小的因素(1)微观因素①气体分子的数密度：气体分子数密度(即单位体积内气体分子的数目)越大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就越多，气体压强就越大。②气体分子的平均速率：分子的平均速率越大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就越多，累计冲力就越大，气体压强就越大。(2)宏观因素①与温度有关：温度越高，气体的压强越大。②与体积有关：体积越小，气体的压强越大。
如图所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，(甲)中恰好装满水，(乙)中充满空气，则下列说法中正确的是(容器容积恒定)( )A．两容器中器壁的压强都是由于分子撞击器壁而产生的
B．两容器中器壁的压强都是由所装物质的重力而产生的C．(甲)容器中pA＞pB，(乙)容器中pC＝pDD．当温度升高时，pA、pB变大，pC、pD也要变大
解题指导：解决此类问题的关键是：(1)了解气体压强产生的原因——大量做无规则运动的分子对器壁频繁持续的碰撞产生的。压强就是大量气体分子在单位时间内作用在器壁单位面积上的平均作用力。(2)明确气体压强的决定因素——气体分子的密集程度与平均动能。
2．(2020·福建省三明市A片区高中联盟高三上学期期末)用豆粒模拟气体分子，可以模拟气体压强产生的原理。如图所示，从距秤盘80 cm高度把1 000粒的豆粒连续均匀地倒在秤盘上，持续作用时间为1 s，豆粒弹起时竖直方向的速度变为碰前的一半。若每个豆粒只与秤盘碰撞一次，且碰撞时间极短(在豆粒与秤盘碰撞极短时间内，碰撞力远大于豆粒受到的重力)，已知1 000粒的豆粒的总质量为100 g。
则在碰撞过程中秤盘受到的压力大小约为( )A．0.2 N B．0.6 NC．1.0 N D．1.6 N
密闭容器中气体压强与大气压强的区别与联系
下面关于气体压强的说法正确的是( )A．气体压强是由于气体受到重力而产生的 B．失重情况下气体对器壁不会产生压强C．气体对容器底的压强比侧壁压强大 D．气体的压强是由于气体分子不断地碰撞器壁而产生的解析：气体的压强是由于气体分子不断对容器壁碰撞而产生的，而不是由于气体本身的重力而产生的，所以A错误，D正确；在失重情况下气体分子的热运动不会受到影响，对器壁的压强不会变化，B错误；气体的密度很小，重力的影响可以忽略不计，所以气体对器壁的压强各处都是相等的，C错误。
1．(2021·陕西省运城市风陵渡中学高二段考)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．空气分子无规则热运动的情况几乎不变B．空气分子无规则热运动减弱了C．单位时间内空气分子对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撞击次数减少了解析：由表中数据知，7月份与1月份相比，温度升高，压强减小，温度升高使气体分子热运动更加剧烈，空气分子与地面撞击一次对地面的冲量增大，而压强减小，单位时间内空气分子对单位面积地面的冲量减小。所以单位时间内空气分子对单位面积地面的撞击次数减少了，因而只有D项正确。
2．(2021·山东菏泽高二月考)关于气体热现象的微观解释，下列说法中正确的是( )A．密闭在容器中的气体，在某一时刻向各个方向运动的气体分子数目一定相等B．大量气体分子的速率有的大有的小，但是按“中间多，两头少”的规律分布C．气体压强的大小跟气体的质量和气体的种类有关D．当某一容器自由下落时，容器中气体的压强将变为零
解析：虽然分子的运动杂乱无章，在某一时刻，与容器各侧面碰撞的气体分子数目基本相同，不能说一定相同，故A错误；大量气体分子的速率有大有小，但是按“中间多，两头少”的规律分布，故B正确；气体压强与气体的质量无关与气体分子的平均动能和分子密集程度有关也受分子种类影响，故C错误；当某一容器自由下落时，虽然处于失重状态，但分子热运动不会停止，所以分子仍然不断撞击容器壁产生压力，故压强不为零，故D错误。
3．(2021·河北省张家口市一中高二上学期期中)如图所示，是氧气分子在0 ℃和100 ℃的速率分布图，下列说法正确的是( )
A．在同一速率区间内，温度低的分子所占比例一定比温度高的分子所占比例大B．随着温度的升高，氧气分子的平均速率变小C．随着温度的升高，曲线的最大值向右偏移D．随着温度的升高，速率小的分子所占的比例增高
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