人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊PAGEPAGE33分子運動速率分布規律〖學習目標〗1.理解氣體分子運動的特點及氣體分子運動速率的統計分布規律.2.能用氣體分子動理論解釋氣體壓強的微觀意義．一、統計規律1．必然事件：在一定條件下必然出現的事件．2．不可能事件：在一定條件下不可能出現的事件．3．隨機事件：在一定條件下可能出現，也可能不出現的事件．4．統計規律：大量隨機事件的整體往往會表現出一定的規律性，這種規律就叫作統計規律．二、氣體分子運動的特點1．氣體分子間距離大約是分子直徑的10倍左右，通常認為除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，氣體分子不受力的作用，做勻速直線運動．2．在某一時刻，向著任何一個方向運動的分子都有，而且向各個方向運動的氣體分子數目幾乎相等．三、分子運動速率分布圖像溫度越高，分子的熱運動越劇烈．大量氣體分子的速率呈“中間多、兩頭少”的規律分布．當溫度升高時，速率大的分子比例比較多，平均速率較大．四、氣體壓強的微觀解釋1．氣體壓強的產生原因：大量氣體分子不斷撞擊器壁的結果．2．氣體的壓強：器壁單位面積上受到的壓力．3．微觀解釋：(1)某容器中氣體分子的平均速率越大，單位時間內、單位面積上氣體分子與器壁的碰撞對器壁的作用力越大．(2)容器中氣體分子的數密度大，在單位時間內，與單位面積器壁碰撞的分子數就多，平均作用力也會較大．1．判斷下列說法的正誤．(1)氣體的體積等于氣體分子體積的總和．(×)(2)當物體溫度升高時，每個分子運動都加快．(×)(3)密閉容器中氣體的壓強是由氣體分子重力產生的．(×)(4)一定質量的氣體，在體積不變的情況下，溫度降低，則壓強減小．(√)2．密閉在鋼瓶中的氣體，溫度升高時壓強增大．從分子動理論的角度分析，這是由于氣體分子的________增大了．該氣體在溫度T1、T2時的分子速率分布圖像如圖1所示，則T1________(選填“大于”或“小于”)T2.圖1〖答案〗平均速率小于一、氣體分子運動的特點導學探究(1)拋擲一枚硬幣時，其正面有時向上，有時向下，拋擲次數較少和次數很多時，會有什么規律？(2)氣體分子間的作用力很小，若沒有分子力作用，氣體分子將處于怎樣的自由狀態？(3)溫度不變時，每個分子的速率都相同嗎？溫度升高，所有分子運動速率都增大嗎？〖答案〗(1)拋擲次數較少時，正面向上或向下完全是偶然的，但次數很多時，正面向上或向下的概率是相等的．(2)無碰撞時氣體分子將做勻速直線運動，但由于分子之間的頻繁碰撞，使得氣體分子的速度大小和方向頻繁改變，運動變得雜亂無章．(3)分子在做無規則運動，造成其速率有大有小．溫度升高時，所有分子熱運動的平均速率增大，即大部分分子的速率增大了，但也有少數分子的速率減小．知識深化1．對統計規律的理解(1)個別事件的出現具有偶然因素，但大量事件出現的機會卻遵從一定的統計規律．(2)從微觀角度看，由于物體是由數量極多的分子組成的，這些分子并沒有統一的運動步調，單獨來看，各個分子的運動都是不規則的，帶有偶然性，但從總體來看，大量分子的運動卻有一定的規律．2．氣體分子運動的特點(1)氣體分子間的距離很大，大約是分子直徑的10倍，因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，氣體分子不受力的作用，在空間自由移動．所以氣體沒有確定的形狀和體積，其體積等于容器的容積．(2)分子的運動雜亂無章，在某一時刻，氣體分子沿各個方向運動的機會(機率)相等．(3)每個氣體分子都在做永不停息的無規則運動，常溫下大多數氣體分子的速率都達到數百米每秒，在數量級上相當于子彈的速率．(多選)對于氣體分子的運動，下列說法正確的是()A．一定溫度下某種氣體的分子的碰撞雖然十分頻繁，但同一時刻，每個分子的速率都相等B．一定溫度下某種氣體的分子速率一般不相等，但速率很大和速率很小的分子數目相對較少C．一定溫度下某種氣體的分子做雜亂無章的運動可能會出現某一時刻所有分子都朝同一方向運動的情況D．一定溫度下某種氣體，當溫度升高時，其中某10個分子的平均動能可能減小〖答案〗BD〖解析〗一定溫度下某種氣體分子碰撞十分頻繁，單個分子運動雜亂無章，速率不等，但大量分子的運動遵從統計規律，速率很大和速率很小的分子數目相對較少，向各個方向運動的分子數目相等，A、C錯，B對；溫度升高時，大量分子的平均動能增大，但個別或少量(如10個)分子的平均動能有可能減小，D對．氣體分子的運動是雜亂無章、無規則的，研究單個的分子無實際意義，我們研究的是大量分子的統計規律．二、分子運動速率分布圖像1．溫度越高，分子熱運動越劇烈．2．氣體分子速率呈“中間多、兩頭少”的規律分布．當溫度升高時，某一分子在某一時刻它的速率不一定增加，但大量分子的平均速率一定增加，而且“中間多”的分子速率值增加(如圖2所示)．圖2(多選)(2020·啟東中學高二開學考試)如圖3是氧氣分子在不同溫度(0℃和100℃)下的速率分布規律圖，橫坐標表示速率，縱坐標表示某一速率內的分子數占總分子數的百分比，由圖可知()圖3A．同一溫度下，氧氣分子呈現出“中間多，兩頭少”的分布規律B．隨著溫度的升高，每一個氧氣分子的速率都增大C．隨著溫度的升高，氧氣分子中速率小的分子所占的比例增大D．溫度越高，氧氣分子熱運動的平均速率越大〖答案〗AD〖解析〗同一溫度下，中等速率的氧氣分子數所占的比例大，即呈現出“中間多，兩頭少”的分布規律，A正確；溫度升高使得氧氣分子的平均速率增大，不一定每一個氧氣分子的速率都增大，B錯誤，D正確；溫度越高，氧氣分子中速率小的分子所占的比例減小，C錯誤．三、氣體壓強的微觀解釋導學探究(1)如圖4甲所示，密閉容器內封閉一定質量的氣體，氣體的壓強是由氣體分子間的斥力產生的嗎？圖4(2)把一顆豆粒拿到臺秤上方約10cm的位置，放手后使它落在秤盤上，觀察秤的指針的擺動情況．如圖乙所示，再從相同高度把100粒或更多的豆粒連續地倒在秤盤上，觀察指針的擺動情況．使這些豆粒從更高的位置落在秤盤上，觀察指針的擺動情況．用豆粒做氣體分子的模型，試說明氣體壓強產生的原理．〖答案〗(1)不是，是分子撞擊器壁而產生的．(2)氣體壓強等于大量氣體分子在器壁單位面積上的平均作用力，氣體壓強大小與氣體分子的數密度和氣體分子的平均速率有關．知識深化1．氣體壓強的產生單個分子碰撞器壁的沖力是短暫的，但是大量分子頻繁地碰撞器壁，就會對器壁產生持續、均勻的壓力．所以從分子動理論的觀點來看，氣體的壓強等于大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力．2．決定氣體壓強大小的因素(1)微觀因素①與氣體分子的數密度有關：氣體分子數密度(即單位體積內氣體分子的數目)越大，在單位時間內，與單位面積器壁碰撞的分子數就越多，氣體壓強就越大．②與氣體分子的平均速率有關：氣體的溫度越高，氣體分子的平均速率就越大，每個氣體分子與器壁碰撞時(可視為彈性碰撞)給器壁的沖力就越大；從另一方面講，分子的平均速率越大，在單位時間內器壁受氣體分子撞擊的次數就越多，累計沖力就越大，氣體壓強就越大．(2)宏觀因素①與溫度有關：體積一定時，溫度越高，氣體的壓強越大．②與體積有關：溫度一定時，體積越小，氣體的壓強越大．3．氣體壓強與大氣壓強的區別與聯系氣體壓強大氣壓強區別①因密閉容器內的氣體分子的數密度一般很小，由氣體自身重力產生的壓強極小，可忽略不計，故氣體壓強由氣體分子碰撞器壁產生②大小由氣體分子的數密度和溫度決定，與地球的引力無關③氣體對上下左右器壁的壓強大小都是相等的①由于空氣受到重力作用緊緊包圍地球而對浸在它里面的物體產生的壓強．如果沒有地球引力作用，地球表面就沒有大氣，從而也不會有大氣壓強②地面大氣壓強的值與地球表面積的乘積，近似等于地球大氣層所受的重力值③大氣壓強最終也是通過分子碰撞實現對放入其中的物體產生壓強聯系兩種壓強最終都是通過氣體分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物體而產生的(2021·江蘇常州市高二期中)某同學為了表演“輕功”，他站上了一塊由氣球墊放的輕質硬板，如圖5所示．氣球內充有空氣，氣體的壓強()圖5A．是由氣體受到的重力產生的B．是由大量氣體分子不斷地碰撞氣球壁而產生的C．大小只取決于氣體分子數量的多少D．大小只取決于氣體溫度高低〖答案〗B〖解析〗由于大量分子都在不停地做無規則熱運動，與氣球壁頻繁碰撞，使氣球壁受到一個平均持續的沖力，致使氣體對氣球壁產生一定的壓強，A錯誤，B正確；壓強的大小取決于氣體分子數密度的大小以及氣體溫度的高低，C、D錯誤．(多選)一定質量的氣體，經等溫壓縮，氣體的壓強增大，用分子動理論的觀點分析，這是因為()A．氣體分子每次碰撞器壁的平均沖力增大B．單位時間內單位面積器壁上受到氣體分子碰撞的次數增多C．氣體分子的總數增加D．氣體分子的數密度增大〖答案〗BD〖解析〗氣體經等溫壓縮，壓強增大，體積減小，氣體分子的總數不變，氣體分子的數密度增大，則單位時間內單位面積器壁上受到氣體分子的碰撞次數增多，但氣體分子每次碰撞器壁的平均沖力不變，故B、D正確，A、C錯誤.1．(分子運動速率)(多選)(2021·常德市石門縣第二中學高二月考)下列說法正確的是()A．氣體分子運動的平均速率與溫度有關B．當溫度升高時，氣體分子的速率分布不再是“中間多，兩頭少”C．氣體分子的運動速率可由牛頓運動定律求得D．氣體分子的平均速率隨溫度升高而增大〖答案〗AD〖解析〗氣體分子的運動與溫度有關，溫度升高時，平均速率變大，但仍遵循“中間多，兩頭少”的統計規律，A、D正確，B錯誤．分子運動無規則，而且牛頓運動定律是宏觀定律，不能用它來求微觀分子的運動速率，C錯誤．2．(分子運動速率分布圖像)(2021·福建省廈門集美中學高二期中)氧氣分子在不同溫度下的速率分布規律如圖6所示，橫坐標表示速率，縱坐標表示某一速率的分子數占總分子數的百分比，由圖可知()圖6A．在①狀態下，分子速率大小的分布范圍相對較大B．兩種狀態氧氣分子的平均速率相等C．隨著溫度的升高，氧氣分子中速率小的分子所占的比例增大D．①狀態的溫度比②狀態的溫度低〖答案〗D〖解析〗由題圖可知，②中速率大的分子占據的比例較大，則說明②對應的平均速率較大，故②對應的溫度較高，溫度高則分子速率大的占多數，即高溫狀態下分子速率大小的分布范圍相對較大，故A、B錯誤，D正確；由題圖可知，隨著溫度的升高，氧氣分子中速率小的分子所占的比例減小，故C錯誤．3．(氣體壓強的微觀解釋)(2020·北京高二月考)對于一定質量的氣體，下列敘述中正確的是()A．當分子間的平均距離變大時，氣體壓強一定變小B．當分子熱運動變劇烈時，氣體壓強一定變大C．當分子熱運動變劇烈且分子平均距離變小時，氣體壓強一定變大D．當分子熱運動變劇烈且分子平均距離變大時，氣體壓強一定變大〖答案〗C〖解析〗氣體壓強在微觀上與分子的平均速率和分子數密度有關．當分子熱運動變劇烈且分子平均距離變大時，氣體壓強可能變大、可能不變、也可能變小；當分子熱運動變劇烈且分子平均距離變小時，氣體壓強一定變大，C正確，A、B、D錯誤．3分子運動速率分布規律〖學習目標〗1.理解氣體分子運動的特點及氣體分子運動速率的統計分布規律.2.能用氣體分子動理論解釋氣體壓強的微觀意義．一、統計規律1．必然事件：在一定條件下必然出現的事件．2．不可能事件：在一定條件下不可能出現的事件．3．隨機事件：在一定條件下可能出現，也可能不出現的事件．4．統計規律：大量隨機事件的整體往往會表現出一定的規律性，這種規律就叫作統計規律．二、氣體分子運動的特點1．氣體分子間距離大約是分子直徑的10倍左右，通常認為除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，氣體分子不受力的作用，做勻速直線運動．2．在某一時刻，向著任何一個方向運動的分子都有，而且向各個方向運動的氣體分子數目幾乎相等．三、分子運動速率分布圖像溫度越高，分子的熱運動越劇烈．大量氣體分子的速率呈“中間多、兩頭少”的規律分布．當溫度升高時，速率大的分子比例比較多，平均速率較大．四、氣體壓強的微觀解釋1．氣體壓強的產生原因：大量氣體分子不斷撞擊器壁的結果．2．氣體的壓強：器壁單位面積上受到的壓力．3．微觀解釋：(1)某容器中氣體分子的平均速率越大，單位時間內、單位面積上氣體分子與器壁的碰撞對器壁的作用力越大．(2)容器中氣體分子的數密度大，在單位時間內，與單位面積器壁碰撞的分子數就多，平均作用力也會較大．1．判斷下列說法的正誤．(1)氣體的體積等于氣體分子體積的總和．(×)(2)當物體溫度升高時，每個分子運動都加快．(×)(3)密閉容器中氣體的壓強是由氣體分子重力產生的．(×)(4)一定質量的氣體，在體積不變的情況下，溫度降低，則壓強減小．(√)2．密閉在鋼瓶中的氣體，溫度升高時壓強增大．從分子動理論的角度分析，這是由于氣體分子的________增大了．該氣體在溫度T1、T2時的分子速率分布圖像如圖1所示，則T1________(選填“大于”或“小于”)T2.圖1〖答案〗平均速率小于一、氣體分子運動的特點導學探究(1)拋擲一枚硬幣時，其正面有時向上，有時向下，拋擲次數較少和次數很多時，會有什么規律？(2)氣體分子間的作用力很小，若沒有分子力作用，氣體分子將處于怎樣的自由狀態？(3)溫度不變時，每個分子的速率都相同嗎？溫度升高，所有分子運動速率都增大嗎？〖答案〗(1)拋擲次數較少時，正面向上或向下完全是偶然的，但次數很多時，正面向上或向下的概率是相等的．(2)無碰撞時氣體分子將做勻速直線運動，但由于分子之間的頻繁碰撞，使得氣體分子的速度大小和方向頻繁改變，運動變得雜亂無章．(3)分子在做無規則運動，造成其速率有大有小．溫度升高時，所有分子熱運動的平均速率增大，即大部分分子的速率增大了，但也有少數分子的速率減小．知識深化1．對統計規律的理解(1)個別事件的出現具有偶然因素，但大量事件出現的機會卻遵從一定的統計規律．(2)從微觀角度看，由于物體是由數量極多的分子組成的，這些分子并沒有統一的運動步調，單獨來看，各個分子的運動都是不規則的，帶有偶然性，但從總體來看，大量分子的運動卻有一定的規律．2．氣體分子運動的特點(1)氣體分子間的距離很大，大約是分子直徑的10倍，因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，氣體分子不受力的作用，在空間自由移動．所以氣體沒有確定的形狀和體積，其體積等于容器的容積．(2)分子的運動雜亂無章，在某一時刻，氣體分子沿各個方向運動的機會(機率)相等．(3)每個氣體分子都在做永不停息的無規則運動，常溫下大多數氣體分子的速率都達到數百米每秒，在數量級上相當于子彈的速率．(多選)對于氣體分子的運動，下列說法正確的是()A．一定溫度下某種氣體的分子的碰撞雖然十分頻繁，但同一時刻，每個分子的速率都相等B．一定溫度下某種氣體的分子速率一般不相等，但速率很大和速率很小的分子數目相對較少C．一定溫度下某種氣體的分子做雜亂無章的運動可能會出現某一時刻所有分子都朝同一方向運動的情況D．一定溫度下某種氣體，當溫度升高時，其中某10個分子的平均動能可能減小〖答案〗BD〖解析〗一定溫度下某種氣體分子碰撞十分頻繁，單個分子運動雜亂無章，速率不等，但大量分子的運動遵從統計規律，速率很大和速率很小的分子數目相對較少，向各個方向運動的分子數目相等，A、C錯，B對；溫度升高時，大量分子的平均動能增大，但個別或少量(如10個)分子的平均動能有可能減小，D對．氣體分子的運動是雜亂無章、無規則的，研究單個的分子無實際意義，我們研究的是大量分子的統計規律．二、分子運動速率分布圖像1．溫度越高，分子熱運動越劇烈．2．氣體分子速率呈“中間多、兩頭少”的規律分布．當溫度升高時，某一分子在某一時刻它的速率不一定增加，但大量分子的平均速率一定增加，而且“中間多”的分子速率值增加(如圖2所示)．圖2(多選)(2020·啟東中學高二開學考試)如圖3是氧氣分子在不同溫度(0℃和100℃)下的速率分布規律圖，橫坐標表示速率，縱坐標表示某一速率內的分子數占總分子數的百分比，由圖可知()圖3A．同一溫度下，氧氣分子呈現出“中間多，兩頭少”的分布規律B．隨著溫度的升高，每一個氧氣分子的速率都增大C．隨著溫度的升高，氧氣分子中速率小的分子所占的比例增大D．溫度越高，氧氣分子熱運動的平均速率越大〖答案〗AD〖解析〗同一溫度下，中等速率的氧氣分子數所占的比例大，即呈現出“中間多，兩頭少”的分布規律，A正確；溫度升高使得氧氣分子的平均速率增大，不一定每一個氧氣分子的速率都增大，B錯誤，D正確；溫度越高，氧氣分子中速率小的分子所占的比例減小，C錯誤．三、氣體壓強的微觀解釋導學探究(1)如圖4甲所示，密閉容器內封閉一定質量的氣體，氣體的壓強是由氣體分子間的斥力產生的嗎？圖4(2)把一顆豆粒拿到臺秤上方約10cm的位置，放手后使它落在秤盤上，觀察秤的指針的擺動情況．如圖乙所示，再從相同高度把100粒或更多的豆粒連續地倒在秤盤上，觀察指針的擺動情況．使這些豆粒從更高的位置落在秤盤上，觀察指針的擺動情況．用豆粒做氣體分子的模型，試說明氣體壓強產生的原理．〖答案〗(1)不是，是分子撞擊器壁而產生的．(2)氣體壓強等于大量氣體分子在器壁單位面積上的平均作用力，氣體壓強大小與氣體分子的數密度和氣體分子的平均速率有關．知識深化1．氣體壓強的產生單個分子碰撞器壁的沖力是短暫的，但是大量分子頻繁地碰撞器壁，就會對器壁產生持續、均勻的壓力．所以從分子動理論的觀點來看，氣體的壓強等于大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力．2．決定氣體壓強大小的因素(1)微觀因素①與氣體分子的數密度有關：氣體分子數密度(即單位體積內氣體分子的數目)越大，在單位時間內，與單位面積器壁碰撞的分子數就越多，氣體壓強就越大．②與氣體分子的平均速率有關：氣體的溫度越高，氣體分子的平均速率就越大，每個氣體分子與器壁碰撞時(可視為彈性碰撞)給器壁的沖力就越大；從另一方面講，分子的平均速率越大，在單位時間內器壁受氣體分子撞擊的次數就越多，累計沖力就越大，氣體壓強就越大．(2)宏觀因素①與溫度有關：體積一定時，溫度越高，氣體的壓強越大．②與體積有關：溫度一定時，體積越小，氣體的壓強越大．3．氣體壓強與大氣壓強的區別與聯系氣體壓強大氣壓強區別①因密閉容器內的氣體分子的數密度一般很小，由氣體自身重力產生的壓強極小，可忽略不計，故氣體壓強由氣體分子碰撞器壁產生②大小由氣體分子的數密度和溫度決定，與地球的引力無關③氣體對上下左右器壁的壓強大小都是相等的①由于空氣受到重力作用緊緊包圍地球而對浸在它里面的物體產生的壓強．如果沒有地球引力作用，地球表面就沒有大氣，從而也不會有大氣壓強②地面大氣壓強的值與地球表面積的乘積，近似等于地球大氣層所受的重力值③大氣壓強最終也是通過分子碰撞實現對放入其中的物體產生壓強聯系兩種壓強最終都是通過氣體分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物體而產生的(2021·江蘇常州市高二期中)某同學為了表演“輕功”，他站上了一塊由氣球墊放的輕質硬板，如圖5所示．氣球內充有空氣，氣體的壓強()圖5A．是由氣體受到的重力產生的B．是由大量氣體分子不斷地碰撞氣球壁而產生的C．大小只取決于氣體分子數量的多少D．大小只取決于氣體溫度高低〖答案〗B〖解析〗由于大量分子都在不停地做無規則熱運動，與氣球壁頻繁碰撞，使氣球壁受到一個平均持續的沖力，致使氣體對氣球壁產生一定的壓強，A錯誤，B正確；壓強的大小取決于氣體分子數密度的大小以及氣體溫度的高低，C、D錯誤．(多選)一定質量的氣體，經等溫壓縮，氣體的壓強增大，用分子動理論的觀點分析，這是因為()A．氣體分子每次碰撞器壁的平均沖力增大B．單位時間內單位面積器壁上受到氣體分子碰撞的次數增多C．氣體分子的總數增加D．氣體分子的數密度增大〖答案〗BD〖解析〗氣體經等溫壓縮，壓強增大，體積減小，氣體分子的總