高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第一章 分子动理论3 分子运动速率分布规律评课ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第一章 分子动理论3 分子运动速率分布规律评课ppt课件，共42页。PPT课件主要包含了必然出现，不可能出现，不出现，随机事件，规律性，两头少，速率大，单位面积，平均速率，数密度等内容，欢迎下载使用。
3　分子运动速率分布规律
知识点一 　　气体分子运动的特点
1.把4枚硬币投掷10次并记录1枚、2枚、3枚、4枚硬币正面朝上的次数.比较个人、小组、全班的数据,你能发现什么规律吗?
2.气体分子做无规则运动,从哪个角度才能探寻它的规律?
答案:从微观角度看,物体的热现象是由大量分子的热运动所决定的,尽管个别分子的运动有它的不确定性,但大量分子的运动情况会遵从一定的统计规律.
3.必然事件、不可能事件、随机事件和统计规律.(1)在一定条件下,若某事件 ,这个事件叫作必然事件.(2)若某事件 ,这个事件叫作不可能事件.(3)若在一定条件下某事件可能 ,也可能 ,这个事件叫作随机事件.(4)大量 的整体往往会表现出一定的 ,这种规律就叫作统计规律.
知识点二　分子运动速率分布图像
气体分子运动速率的分布图像如图所示,由图可知在一定 下,不管个别分子怎样运动,气体分子的速率都呈“ ”的分布.当温度 时,“ . ”的分布规律不变,分布曲线的峰值向 的一方移动.
1.气体压强产生的原因:气体的压强是由气体中大量做无规则运动的分子对器壁频繁持续的碰撞产生的,器壁 上受到的压力,就是气体的压强.2.从微观角度来看,气体压强的决定因素:一个是气体分子的 ,另一个是分子的 .
知识点三　气体压强的微观解释
3.如图所示,一定质量的理想气体封闭在汽缸内,如果保持气体体积不变,那么当温度升高时汽缸内的压强如何变化?从微观角度分析其原因.
答案:当温度升高时,压强增大.由于气体的质量和体积不变,气体分子的数密度不变,而温度升高,分子的平均速率增大,单位时间内、单位面积上气体分子与器壁的碰撞对器壁的作用力就越大.
1.气体能够充满它所能到达的空间是由于分子间的作用力很弱,可以忽略不计.( )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,分子的热运动越剧烈,是指温度升高时,所有分子运动的速率都增大了.( )4.气体压强是由大量气体分子频繁地碰撞器壁产生的.( )5.气体的压强是由气体分子的重力产生的.( )
探究一　气体分子运动的特点
下图为气体分子运动的示意图.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,所以,可以把气体分子视为质点.且气体分子间距离比较大,分子间的作用力很弱.
1.气体为什么能充满整个空间?
答案:由于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.
2.为什么气体分子的运动杂乱无章?向各个方向运动的气体分子有什么特点?
答案:分子之间频繁地碰撞使每个分子速度的大小和方向频繁地发生改变,造成气体分子的运动杂乱无章.在某一时刻,向着任何一个方向运动的分子都有,而且向各个方向运动的气体分子数目几乎相等.
气体分子运动的特点.(1)运动的自由性: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,因而气体会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,向着任何一个方向运动的分子都有,而且向各个方向运动的气体分子数目几乎相等.(3)运动的高速性:常温下大多数气体分子的速率都达到数百米每秒.
【典例1】(多选)关于气体分子运动的特点,下列说法正确的是(　　)A.由于气体分子间距离较大,气体很容易被压缩B.气体之所以能充满整个空间,是因为气体分子间的相互作用力十分微弱,气体分子可以在空间自由运动C.由于气体分子间的距离较大,气体分子间根本不存在相互作用D.气体分子间除相互碰撞外,几乎无相互作用
解析:气体分子间距离较大,气体分子间的相互作用力很微弱,所以气体很容易被压缩,气体分子能自由运动,故选项A、B均正确.气体分子间除相互碰撞外,几乎无相互作用,故选项C错误,选项D正确.
探究二　分子运动速率分布图像
下表是氧气分子在 0 ℃ 和100 ℃ 两种不同情况下的速率分布情况.根据表格中的数据绘制的图像如图所示.
答案:大量氧气分子的速率分布呈现“中间多、两头少”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.
1.大量氧气分子速率分布规律怎样?温度升高时又怎样变化?
2.怎样理解温度越高,分子的热运动越剧烈?温度升高每个分子的速率都增大吗?
答案:温度升高时,“中间多、两头少”的规律不变,但中间速率区域向速率大的方向偏移,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.温度升高时,不是每个分子的速率都增大,大部分分子的速率增大,但也有少数分子的速率减小,分子的平均速率增大.
对气体分子运动速率的理解.(1)大量气体分子的速率分布呈现“中间多、两头少”的规律.(2)温度越高,分子的热运动越剧烈.
【典例2】(多选)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如图所示.由图可知下列说法正确的是(　　)
A.100 ℃的氧气,速率大的分子所占比例较大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
解析:温度升高时,速率大的氧气分子数增加,氧气分子的平均速率增大,100 ℃的氧气,速率大的分子所占比例较大,由图像可知,0 ℃时的最大百分比比100 ℃时的大,但对应的分子速率小于100 ℃时的,选项A、C正确,选项B错误.温度是分子平均速率的标志,与个别分子的速率大小无关,气体内部温度相同,选项D错误.
探究三　气体压强的微观解释
(一)从分子动理论的观点来看,气体对容器的压强源于气体分子的热运动,当它们飞到器壁时,就会跟器壁发生碰撞(可视为弹性碰撞),就是这个撞击对器壁产生了作用力,从而产生了压强(如图甲).图乙为一个气体分子与器壁发生正碰前后动量的变化.
(二)模拟气体压强产生的机理：把一颗豆粒拿到台秤上方约 20 cm 的位置,放手后使它落在秤盘上,观察秤的指针的摆动情况;再从相同高度把 100 颗或者更多的豆粒均匀连续地倒在秤盘上,观察指针的摆动情况,如图所示.
1.试用学过的知识分析情景材料(一)中分子对器壁的作用力.
2.结合用豆粒模拟气体压强产生的机理的实验，分析器壁受到的气体分子作用力是连续的和均匀的.
答案:对于单个分子来说,这种撞击是间断的、不均匀的,但是对于大量分子总的作用来说,就表现为连续的和均匀的了.器壁单位面积上受到的压力,就是气体的压强.
3.从微观角度分析影响气体压强的两个因素.
答案:气体对容器的压强是大量气体分子不断撞击器壁的结果.一方面,若某容器中气体分子的平均速率越大,单位时间内、单位面积上气体分子与器壁的碰撞对器壁的作用力就越大;另一方面,若容器中气体分子的数密度大,在单位时间内,与单位面积器壁碰撞的分子数就多,平均作用力也会较大.
1.气体压强的产生: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气体分子的平均速率:气体分子的平均速率越大,在单位时间内单位面积上气体分子与器壁的碰撞对器壁的作用力就越大,气体压强就越大.
②气体分子的数密度:气体分子的数密度大,在单位时间内,与单位面积器壁碰撞的分子数就多,平均作用力也会较大,气体压强就越大.(2)宏观因素.①温度:其他条件相同,温度越高,气体的压强越大.②体积:其他条件相同,体积越小,气体的压强越大.
【典例3】(多选)下列说法不正确的是(　　)A.密闭容器中气体的压强是由气体受到的重力产生的B.密闭容器中气体的压强是由于大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的C.密闭容器中气体的压强只取决于气体分子数量的多少D.密闭容器中气体的压强取决于气体分子的平均速率和气体分子的数密度
解析:气体的压强是由于大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的,选项A错误,选项B正确.气体压强的大小取决于气体分子的平均速率和分子的数密度,选项C错误,选项D正确.
气体压强的分析方法及注意问题
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
解析:在研究热现象时,单个分子的运动具有无规则的特征,但大量的分子却满足统计规律,故选项B、C正确.
2.关于密闭容器中气体的压强,下列说法正确的是(　　)A.由重力产生B.由分子间的相互作用力产生C.由大量气体分子频繁碰撞器壁产生D.在失重的情况下,密闭容器内的气体对器壁没有压强
解析:密闭容器中的气体压强是由气体分子频繁碰撞器壁产生的,大小由气体的温度和分子的数密度决定.失重时,气体分子对密闭容器的器壁仍然有压强,选项C正确.
3.如图所示,两个完全相同的容积恒定的圆柱形密闭容器,甲中装满水,乙中充满空气,若不计温度变化对水的密度的影响,则下列说法正确的是(　　)
A.两容器中器壁受到的压强都是由于分子撞击器壁而产生的B.两容器中器壁受到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也变大
解析:甲容器受到压强的原因是液体受到重力的作用,且具有流动性,而乙容器受到压强的原因是分子撞击器壁,选项A、B错误.液体产生的压强p=ρgh,hA>hB,所以pA>pB,而密闭容器中气体压强各处均相等,与位置无关,所以pC=pD,选项C正确.温度升高时,pA、pB不变,而pC、pD增大,选项D错误.
4.下列关于气体分子运动的特点的说法正确的是(　　)A.气体分子运动的平均速率与温度有关B.当温度升高时,气体分子的速率分布不再是“中间多、两头少”C.气体分子的运动速率可由牛顿运动定律求得D.气体分子的平均速度随温度升高而增大
解析:气体分子的运动与温度有关,温度升高时,气体分子的平均速率变大,但仍遵从“中间多、两头少”的统计规律,选项A正确,选项B错误.分子的运动无规则,而且牛顿运动定律是宏观定律,不能用它来求微观分子的运动速率,选项C错误.大量分子向各个方向运动的概率相等,所以稳定时,平均速度几乎为0,与温度无关,选项D错误.
5.忽略气体分子间的作用力,密闭在钢瓶中的气体,温度升高时压强增大.从分子动理论的角度分析,这是由于分子热运动的　　　　增大了.该气体在温度分别为T1、T2时的分子速率分布图像如图所示,则T1　　　　(选填“大于”或“小于”)T2. 
解析:温度升高时,气体分子平均速率变大,速率较大的分子占总分子数的比例增大,所以T1