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粤教版 (2019)选择性必修 第三册第三节 气体分子运动的统计规律优秀课件ppt
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这是一份粤教版 (2019)选择性必修 第三册第三节 气体分子运动的统计规律优秀课件ppt，共22页。PPT课件主要包含了学习目标，本课小结，当堂检测，ABC等内容，欢迎下载使用。
知道分子运动速率分布的统计规律——气体分子沿各方向运动的机会均等，气体分子速率呈现为“中间多、两头少”. 知道分子运动速率分布图像的物理意义. 能正确理解什么是统计规律，并理解分子热运动统计规律的意义，能正确描述气体分子热运 动随温度变化而变化的情况.
中国裁判执法足球国际比赛
足球比赛开始前，主裁判抛硬币，两队队长挑正反面，赢的一方挑选往哪边攻，输的一方获得上半场比赛开球权。这种方式公平吗？
在抛硬币游戏中，把一枚硬币抛起来后落到地面，硬币的正面向上还 是反面向上完全是随机的。当抛币的次数非常多时，硬币正面向上和反面向上的概率是相等的。这表明个别事件的出现具有随机性，但大量事件出现的概率遵从一定的统计规律。
在日常生活中，还有哪些实例表现出这种统计规律？
一、分子沿各个方向运动的概率相等
1.气体分子运动的特点
（1）气体分子间距离大约是分子直径的10倍，分子的大小相对分子间的空隙来说很小，可以把气体分子视为质点。
（2）气体分子间距离比较大，分子间的作用力很弱，通常认为，气体分子除了相互碰 撞或者跟器壁碰撞外，不受力而做匀速直线运动，气体充满它能达到的整个空间。
（3）气体分子的数密度很大，分子之间频繁碰撞使得每个分子的速度大小和方向频繁地改变。
标准状态下，1cm3气体中约有2.7×1019个分子，一个分子1s内与其他分子的碰撞次数高达65亿次。
气体分子的热运动是杂乱无章，某一时刻某个分子的速度方向完全是随机的。
2.分子沿各个方向运动的概率相等
对由大量分子组成的气体整体来说，气体中任一时刻都有向任一方向运动的分子，且气体分子沿各个方向运动的数目相等。
对大量分子运动情况的统计结果：在任一时刻分子沿各个方向运动的概率是相等的。
二、分子速率按一定的统计规律分布
如图所示，在一块竖直放置的木板上，顶部设一漏斗形开口，木板的上半部分钉有许多规则排列的小钉子，下半部分用多块竖直的小隔板分隔出许多道等宽的狭槽，板前盖以玻璃。从木板顶部的漏斗形开口投入小球（例如小钢球），小球的直径略小于两隔板间的距离，观察小球落在狭槽内的分布情况。再连续投入大量的小球，按小球在狭槽内分布的情况，用笔在玻璃上画出一条连续的曲线.重复若干次上述实验，观察曲线形状。
实验结果表明：1.单个小球落入哪个狭槽内是随机的。
2.投入大量小球时，每次实验狭槽内小球分布的情况是一定的，而且落入某一道狭槽内的小球数目与小球总数的比值是稳定的。
这就是说，大量的小球落入狭槽时，其整体的分布遵从一定的统计规律。
思考：气体分子做无规则运动，速率有的大，有的小。大量气体分子整体的速率分布，会不会与伽尔顿板实验类似，也遵从一定的统计规律呢？
研究表明：在一定的温度下，不同速率范围内的分子数在总分子数中所占的比值是确定的。
1.气体分子速率按一定的统计规律分布
（1）不同温度下的氧气分子的速率分布都呈现“中间多，两头少”的分布规律。
（2）两个温度下具有最大比例的速度区间是不同的。（3）100℃的氧气，速率大的分子比例较多，其分子的平均速率比0℃的大。
（1）在直方图中，所有矩形的面积之和对应的物理意义：100%。
（2）在直方图中，如果纵轴反映的是各速率区间的分子数，那么所有矩形的面积之和对应的物理意义：总分子数。
2.气体分子速率分布直方图
（3）在直方图中，速率区间取得越窄，直方图锯齿形边界就约接近一条光滑曲线。
3.氧气分子的速率分布曲线（1）一定温度下，气体分子的速率分布是确定的，呈现“中间多，两头少”的分布规律。（2）当温度升高时，分子数最多的速率区间向速率大的方向偏移。（3）当温度升高时，速率小的分子数减少，速率大的分子数增加，分子的平均速率增大。我们可以直观地体会到温度越高，气体分子的热运动越剧烈。
平均速率=所有分子的速率之和/总分子数
十九世纪英国最杰出的物理学家和数学家。麦克斯韦运用数学统计的方法，导出了气体分子运动的速率统计规律。
气体分子按速率分布的统计规律最早是由麦克斯韦于1859年在概率论的基础上导出的，1877年波尔兹曼由经典统计力学导出。由于技术条件的限制，测定气体分子速率分布的实验，知道20世纪二十年代才实现。1920年斯特恩首先测出银蒸汽分子的速率分布；1934年我国物理学家葛正权测出铋蒸汽分子的速率分布；1955年密勒和库士测出钍蒸汽分子的速率分布。斯特恩实验是历史上最早验证麦克斯韦速率分布的实验。实验证实了麦克斯韦的分子按速率分布的统计规律。
实践与拓展：若对高中二年级学生的身高进行统计，是否会呈现出“中间多，两头少”的分布规律？是否所有统计的结果都会呈现出这样的分布规律呢？请用生活中的实例说明自己的观点。
1.单个分子的运动：偶然性2.大量分子的运动：统计规律（1）沿各个方向运动的概率相等（2）速率分布规律（中间多，两头少）
1.［多选］大量气体分子运动的特点是（ ）A.分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外，还可在空间内自由移动B.分子的频繁碰撞致使它做杂乱无章的运动C.分子沿各方向运动的机会均等D.分子的速率分布毫无规律
【解析】A对：因气体分子间的距离较大，分子力可以忽略，分子除碰撞外不受其他力的作用，故可在空间内自由移动。B、C对：分子间的频繁碰撞使分子的运动杂乱无章，且向各方向运动的机会均等。D错：气体分子速率按“中间多、两头少”的规律分布。
2.如图所示是氧气分子在不同温度（T1和T2）下的速率分布，由图可确定（ ）A.温度T1高于温度T2B.两条曲线与横轴所围成的面积不相等C.随着温度的升高，每个氧气分子的速率都增大D.同一温度下，氧气分子呈现“中间多，两头少”的分布规律
解析：A错：与温度T1相比，T2温度下曲线的峰值右移，说明平均速率变大，T2>T1。B错：由题图可知，在两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即相等，即两条曲线与横轴所围成的面积相等。C错：随着温度的升高，分子的平均速率增大，但并不是每个氧气分子的速率都增大。D对：由速率分布图可知，同一温度下，氧气分子呈现“中间多，两头少”的分布规律。
3.氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列正确的是___。A．图中两条曲线下面积相等B．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C．图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形D．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E．与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0~400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大
知道分子运动速率分布的统计规律——气体分子沿各方向运动的机会均等，气体分子速率呈现为“中间多、两头少”. 知道分子运动速率分布图像的物理意义. 能正确理解什么是统计规律，并理解分子热运动统计规律的意义，能正确描述气体分子热运 动随温度变化而变化的情况.
中国裁判执法足球国际比赛
足球比赛开始前，主裁判抛硬币，两队队长挑正反面，赢的一方挑选往哪边攻，输的一方获得上半场比赛开球权。这种方式公平吗？
在抛硬币游戏中，把一枚硬币抛起来后落到地面，硬币的正面向上还 是反面向上完全是随机的。当抛币的次数非常多时，硬币正面向上和反面向上的概率是相等的。这表明个别事件的出现具有随机性，但大量事件出现的概率遵从一定的统计规律。
在日常生活中，还有哪些实例表现出这种统计规律？
一、分子沿各个方向运动的概率相等
1.气体分子运动的特点
（1）气体分子间距离大约是分子直径的10倍，分子的大小相对分子间的空隙来说很小，可以把气体分子视为质点。
（2）气体分子间距离比较大，分子间的作用力很弱，通常认为，气体分子除了相互碰 撞或者跟器壁碰撞外，不受力而做匀速直线运动，气体充满它能达到的整个空间。
（3）气体分子的数密度很大，分子之间频繁碰撞使得每个分子的速度大小和方向频繁地改变。
标准状态下，1cm3气体中约有2.7×1019个分子，一个分子1s内与其他分子的碰撞次数高达65亿次。
气体分子的热运动是杂乱无章，某一时刻某个分子的速度方向完全是随机的。
2.分子沿各个方向运动的概率相等
对由大量分子组成的气体整体来说，气体中任一时刻都有向任一方向运动的分子，且气体分子沿各个方向运动的数目相等。
对大量分子运动情况的统计结果：在任一时刻分子沿各个方向运动的概率是相等的。
二、分子速率按一定的统计规律分布
如图所示，在一块竖直放置的木板上，顶部设一漏斗形开口，木板的上半部分钉有许多规则排列的小钉子，下半部分用多块竖直的小隔板分隔出许多道等宽的狭槽，板前盖以玻璃。从木板顶部的漏斗形开口投入小球（例如小钢球），小球的直径略小于两隔板间的距离，观察小球落在狭槽内的分布情况。再连续投入大量的小球，按小球在狭槽内分布的情况，用笔在玻璃上画出一条连续的曲线.重复若干次上述实验，观察曲线形状。
实验结果表明：1.单个小球落入哪个狭槽内是随机的。
2.投入大量小球时，每次实验狭槽内小球分布的情况是一定的，而且落入某一道狭槽内的小球数目与小球总数的比值是稳定的。
这就是说，大量的小球落入狭槽时，其整体的分布遵从一定的统计规律。
思考：气体分子做无规则运动，速率有的大，有的小。大量气体分子整体的速率分布，会不会与伽尔顿板实验类似，也遵从一定的统计规律呢？
研究表明：在一定的温度下，不同速率范围内的分子数在总分子数中所占的比值是确定的。
1.气体分子速率按一定的统计规律分布
（1）不同温度下的氧气分子的速率分布都呈现“中间多，两头少”的分布规律。
（2）两个温度下具有最大比例的速度区间是不同的。（3）100℃的氧气，速率大的分子比例较多，其分子的平均速率比0℃的大。
（1）在直方图中，所有矩形的面积之和对应的物理意义：100%。
（2）在直方图中，如果纵轴反映的是各速率区间的分子数，那么所有矩形的面积之和对应的物理意义：总分子数。
2.气体分子速率分布直方图
（3）在直方图中，速率区间取得越窄，直方图锯齿形边界就约接近一条光滑曲线。
3.氧气分子的速率分布曲线（1）一定温度下，气体分子的速率分布是确定的，呈现“中间多，两头少”的分布规律。（2）当温度升高时，分子数最多的速率区间向速率大的方向偏移。（3）当温度升高时，速率小的分子数减少，速率大的分子数增加，分子的平均速率增大。我们可以直观地体会到温度越高，气体分子的热运动越剧烈。
平均速率=所有分子的速率之和/总分子数
十九世纪英国最杰出的物理学家和数学家。麦克斯韦运用数学统计的方法，导出了气体分子运动的速率统计规律。
气体分子按速率分布的统计规律最早是由麦克斯韦于1859年在概率论的基础上导出的，1877年波尔兹曼由经典统计力学导出。由于技术条件的限制，测定气体分子速率分布的实验，知道20世纪二十年代才实现。1920年斯特恩首先测出银蒸汽分子的速率分布；1934年我国物理学家葛正权测出铋蒸汽分子的速率分布；1955年密勒和库士测出钍蒸汽分子的速率分布。斯特恩实验是历史上最早验证麦克斯韦速率分布的实验。实验证实了麦克斯韦的分子按速率分布的统计规律。
实践与拓展：若对高中二年级学生的身高进行统计，是否会呈现出“中间多，两头少”的分布规律？是否所有统计的结果都会呈现出这样的分布规律呢？请用生活中的实例说明自己的观点。
1.单个分子的运动：偶然性2.大量分子的运动：统计规律（1）沿各个方向运动的概率相等（2）速率分布规律（中间多，两头少）
1.［多选］大量气体分子运动的特点是（ ）A.分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外，还可在空间内自由移动B.分子的频繁碰撞致使它做杂乱无章的运动C.分子沿各方向运动的机会均等D.分子的速率分布毫无规律
【解析】A对：因气体分子间的距离较大，分子力可以忽略，分子除碰撞外不受其他力的作用，故可在空间内自由移动。B、C对：分子间的频繁碰撞使分子的运动杂乱无章，且向各方向运动的机会均等。D错：气体分子速率按“中间多、两头少”的规律分布。
2.如图所示是氧气分子在不同温度（T1和T2）下的速率分布，由图可确定（ ）A.温度T1高于温度T2B.两条曲线与横轴所围成的面积不相等C.随着温度的升高，每个氧气分子的速率都增大D.同一温度下，氧气分子呈现“中间多，两头少”的分布规律
解析：A错：与温度T1相比，T2温度下曲线的峰值右移，说明平均速率变大，T2>T1。B错：由题图可知，在两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即相等，即两条曲线与横轴所围成的面积相等。C错：随着温度的升高，分子的平均速率增大，但并不是每个氧气分子的速率都增大。D对：由速率分布图可知，同一温度下，氧气分子呈现“中间多，两头少”的分布规律。
3.氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列正确的是___。A．图中两条曲线下面积相等B．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C．图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形D．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E．与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0~400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大
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