人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊PAGEPAGE1第3節(jié)分子運動速率分布規(guī)律核心素養(yǎng)物理觀念科學思維科學探究科學態(tài)度與責任1.了解什么是統(tǒng)計規(guī)律。2.知道氣體分子運動的特點、方向、速率大小。3.能用氣體分子動理論和動量定理等內(nèi)容解釋氣體壓強產(chǎn)生的原因。4.知道影響氣體壓強大小的微觀因素。1.體會用氣體分子的速率分布圖像描述氣體分子速率分布特點。2.體會用動量定理分析氣體壓強的產(chǎn)生機制。實驗模擬氣體壓強產(chǎn)生的機理。利用所學知識遷移解決生產(chǎn)生活中的問題。知識點一隨機性與統(tǒng)計規(guī)律氣體分子運動特點〖閱讀助學〗拋擲一枚硬幣時，其正面有時向上，有時向下，拋擲次數(shù)較少和次數(shù)很多時，會有什么規(guī)律？〖答案〗拋擲次數(shù)較少時，正面向上或向下完全是偶然的，但拋擲次數(shù)很多時，正面向上或向下的概率是相等的，即遵守統(tǒng)計規(guī)律。隨機性與統(tǒng)計規(guī)律、氣體分子運動的特點1.隨機性與統(tǒng)計規(guī)律(1)必然事件：在一定條件下必然出現(xiàn)的事件。(2)不可能事件：在一定條件下不可能出現(xiàn)的事件。(3)隨機事件：在一定條件下可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)的事件。(4)統(tǒng)計規(guī)律：大量隨機事件整體表現(xiàn)出來的規(guī)律。2.氣體分子運動的特點(1)由于氣體分子間的距離比較大，分子間作用力很弱。通常認為，氣體分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，不受力而做勻速直線運動，因而氣體會充滿它能達到的整個空間。(2)分子的運動雜亂無章，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(shù)目幾乎相等。〖思考判斷〗(1)由于氣體分子間距離較大，所以氣體很容易被壓縮。(√)(2)氣體之所以能充滿整個空間，是因為氣體分子間相互作用的引力和斥力十分微弱，氣體分子可以在空間自由運動。(√)(3)由于氣體分子間的距離較大，所以氣體分子間根本不存在相互作用。(×)(4)某一時刻一個分子的速度大小和方向是偶然的。(√)知識點二分子運動速率分布圖像〖閱讀助學〗下表是氧氣分別在0℃和100℃時，同一時刻在不同速率間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比，閱讀后能得出什么結(jié)論？按速率大小劃分的區(qū)間(m·s－1)各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比(%)0℃100℃100以下1.40.7100～2008.15.4200～30017.011.9300～40021.417.4400～50020.418.6500～60015.116.7600～7009.212.9700～8004.57.9800～9002.04.6900以上0.93.9〖答案〗(1)大多數(shù)氣體分子的速率處于中間值，少數(shù)分子的速率較大或較小。(2)隨著溫度升高，氣體分子的平均速率增大。1.氣體分子速率呈“中間多、兩頭少”的規(guī)律分布。當溫度升高時，對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”的分子速率值在增加。如圖所示。2.溫度越高，分子的熱運動越劇烈。〖思考判斷〗(1)氣體內(nèi)部所有分子的速率都隨溫度的升高而增大。(×)(2)當溫度發(fā)生變化時，氣體分子的速率不再是“中間多，兩頭少”。(×)(3)溫度相同時，各種氣體分子的平均速度都相同。(×)知識點三氣體壓強的微觀解釋〖觀圖助學〗如圖所示，兩個完全相同的圓柱形密閉容器，甲中恰好裝滿水，乙中充滿空氣(容器容積恒定)請比較A、B兩點和C、D兩點壓強大小關系。〖提*示〗液體的壓強p＝ρgh，hA>hB，可知pA>pB，而密閉容器中氣體壓強各處均相等，與位置無關，pC＝pD1.氣體壓強的大小等于氣體作用在器壁單位面積上的壓力。2.產(chǎn)生原因：大量氣體分子對器壁的碰撞引起的。3.決定氣體壓強的微觀因素(1)若某容器中氣體分子的平均速率越大，單位時間內(nèi)、單位面積上氣體分子與器壁的碰撞對器壁的作用力就越大。(2)若容器中氣體分子的數(shù)密度大，在單位時間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多，平均作用力也會較大。〖思考判斷〗(1)密閉容器中氣體的壓強是由氣體的重力而產(chǎn)生的。(×)(2)密閉容器中氣體的壓強是由于分子間的相互作用力而產(chǎn)生的。(×)(3)氣體分子的平均速率越大，分子數(shù)密度越大，氣體壓強越大。(√)關于統(tǒng)計規(guī)律(1)個別事件的出現(xiàn)具有偶然性，但大量事件出現(xiàn)的機會卻遵從一定的統(tǒng)計規(guī)律。(2)從微觀角度看，由于物體是由數(shù)量極多的分子組成的，這些分子并沒有統(tǒng)一的運動步調(diào)，單獨來看，每個分子的運動都是不規(guī)則的，具有偶然性，但從總體來看，大量分子的運動卻有一定的規(guī)律。對氣體分子運動特點再認識(1)運動的自由性氣體分子之間的距離很大，大約是分子直徑的10倍，數(shù)量級為10－9m；因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，氣體分子間沒有作用力，可以在空間內(nèi)自由移動。這就是為什么氣體能充滿它能到達的整個空間的原因。(2)運動的無序性分子的運動永不停息、但雜亂無章，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(shù)目幾乎相等。(3)運動的高速性常溫下大多數(shù)氣體分子的速率都達到數(shù)百米每秒，雖然分子運動無規(guī)則，速率大小也不相等，但大量分子的速率分布呈現(xiàn)“中間多、兩頭少”的規(guī)律(如圖中曲線Ⅰ所示)。當溫度升高時，對某一分子在某一時刻它的速率不一定增大，但大量分子的平均速率一定增大，而且“中間多”的分子速率在增大，即曲線峰值向速率大的方向移動。如圖中曲線Ⅱ所示。由于頻繁地碰撞，氣體分子運動瞬息萬變、速度劇增或劇減都很頻繁，所以熱學中并不研究某一個分子或某些分子的運動。圖中兩曲線下的面積表示各種速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比的總和，其數(shù)值等于1，故兩曲線下的面積相等。要注意壓強產(chǎn)生的原因，本題中液體產(chǎn)生壓強是由于重力的作用，氣體產(chǎn)生壓強是由于氣體分子撞擊器壁。液體內(nèi)部隨深度的增加壓強增大，而氣體內(nèi)壓強處處相同。氣體分子與器壁碰撞產(chǎn)生的撞擊力F由動量定理和牛頓第三定律推出，碰撞為彈性碰撞。FΔt＝－2mvF′＝－F則F′＝eq\f(2mv,Δt)氣體壓強與大氣壓強不同大氣壓強是由大氣自身重力作用產(chǎn)生的，隨高度增大而減小。氣體壓強是由大量分子撞擊器壁產(chǎn)生的，不隨高度變化而變化。核心要點統(tǒng)計規(guī)律與氣體分子運動〖要點歸納〗1.對統(tǒng)計規(guī)律的理解(1)個別事件的出現(xiàn)具有偶然性，但大量事件出現(xiàn)的機會，卻遵從一定的統(tǒng)計規(guī)律。(2)從微觀角度看，由于物體是由數(shù)量極多的分子組成的，這些分子并沒有統(tǒng)一的運動步調(diào)，單獨來看，各個分子的運動都是不規(guī)則的，具有偶然性，但從總體來看，大量分子的運動卻有一定的規(guī)律。2.氣體的微觀結(jié)構(gòu)特點(1)氣體分子間的距離較大，大于10r0(10－9m)，氣體分子可看成質(zhì)點。(2)氣體分子間的分子力很微弱，通常認為氣體分子除了相互碰撞或與器壁碰撞外，不受其他力的作用。3.氣體分子運動的特點(1)標準狀態(tài)下1cm3氣體中的分子數(shù)比地球上的人口總數(shù)還要多上許多億倍。大量氣體分子做無規(guī)則熱運動，因此，分子之間頻繁地碰撞、每個分子的速度大小和方向頻繁地改變。(2)正是“頻繁碰撞”，造成氣體分子不斷地改變運動方向，使得每個氣體分子可自由運動的行程極短(理論研究指出通常情況下氣體分子自由運動行程的數(shù)量級僅為10－8m)，整體上呈現(xiàn)為雜亂無章的運動。(3)分子運動的雜亂無章，使得分子在各個方向運動的機會均等。〖試題案例〗〖例1〗(多選)關于氣體分子的運動情況，下列說法中正確的是()A.某一時刻具有任一速率的分子數(shù)目是相等的B.某一時刻一個分子速度的大小和方向是偶然的C.某一時刻向任意一個方向運動的分子數(shù)目相等D.某一溫度下大多數(shù)氣體分子的速率不會發(fā)生變化〖解析〗具有某一速率的分子數(shù)目并不是相等的，呈“中間多、兩頭少”的統(tǒng)計分布規(guī)律，選項A錯誤；由于分子之間頻繁地碰撞，分子隨時都會改變自己運動速度的大小和方向，因此在某一時刻一個分子速度的大小和方向完全是偶然的，選項B正確；雖然每個分子的速度瞬息萬變，但是大量分子的整體存在著統(tǒng)計規(guī)律。由于分子數(shù)目巨大，某一時刻向任意一個方向運動的分子數(shù)目只有很小的差別，可以認為是相等的，選項C正確；某一溫度下，每個分子的速率仍然是瞬息萬變的，只是分子運動的平均速率相同，選項D錯誤。〖答案〗BC溫馨〖提*示〗個別分子的運動具有不確定性，但大量分子的運動卻遵從一定的統(tǒng)計規(guī)律。〖針對訓練1〗氣體能夠充滿密閉容器，說明氣體分子除相互碰撞的短暫時間外()A.氣體分子可以做布朗運動B.氣體分子的動能都一樣大C.相互作用力十分微弱，氣體分子可以自由運動D.相互作用力十分微弱，氣體分子間的距離都一樣大〖解析〗布朗運動是指懸浮顆粒因受分子作用力不平衡而引起的無規(guī)則運動，選項A錯誤；氣體分子因不斷相互碰撞其動能瞬息萬變，因此才引入了分子的平均動能，選項B錯誤；氣體分子不停地做無規(guī)則熱運動，其分子間的距離大于10r0，因此氣體分子間除相互碰撞的短暫時間外，相互作用力十分微弱，分子的運動是相對自由的，可以充滿所能達到的整個空間，故選項C正確；氣體分子在不停地做無規(guī)則運動，分子間距離不斷變化，故選項D錯誤。〖答案〗C核心要點分子運動速率分布圖像〖要點歸納〗對分子運動速率分布圖像的理解1.大量氣體分子的速率分布呈現(xiàn)中間多(速率中等的分子數(shù)目多)兩頭少(速率大或小的分子數(shù)目少)的規(guī)律。2.當溫度升高時，“中間多”的這一“高峰”向速率大的一方移動，即速率大的分子數(shù)目增多，速率小的分子數(shù)目減少，分子的平均速率增大，分子的熱運動劇烈。〖試題案例〗〖例2〗如圖是氧氣分子在不同溫度下的速率分布規(guī)律圖，橫坐標表示速率，縱坐標表示某一速率內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比，由圖可知()A.同一溫度下，氧氣分子呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的分布規(guī)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.①狀態(tài)的溫度比②狀態(tài)的溫度高〖解析〗同一溫度下，中等速率的氧氣分子數(shù)所占的比例大，即氧氣分子呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律，故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；隨著溫度的升高，氧氣分子中速率大的分子所占的比例增大，從而使分子平均速率增大，故C錯誤；由圖可知，②中速率大分子占據(jù)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，故D錯誤。〖答案〗A溫馨〖提*示〗(1)在一定溫度下，所有氣體分子的速率都呈“中間多、兩頭少”的分布。(2)并不是所有分子的速率隨溫度升高都增大。〖針對訓練2〗1859年麥克斯韋從理論上推導出了氣體分子速率的分布規(guī)律，后來有許多實驗驗證了這一規(guī)律。若以橫坐標v表示分子速率，縱坐標f(v)表示各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比。下面四幅圖中能正確表示某一溫度下氣體分子速率分布規(guī)律的是()〖解析〗根據(jù)統(tǒng)計規(guī)律，分子速率較大或較小的分子數(shù)目較少，符合這一特點的圖像是D。〖答案〗D核心要點氣體壓強的微觀解釋〖要點歸納〗1.氣體壓強的產(chǎn)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，就對器壁產(chǎn)生持續(xù)、均勻的壓力。所以從分子動理論的觀點來看，氣體的壓強就是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微觀因素(1)氣體分子數(shù)密度：氣體分子密集程度(即單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目)大，在單位時間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多，氣體壓強就越大。(2)氣體分子的平均速率：分子的平均速率大，在單位時間內(nèi)器壁受氣體分子撞擊的次數(shù)就越多，累計沖力就越大，氣體壓強就越大。3.密閉氣體壓強與大氣壓強不同(1)密閉氣體壓強因密閉容器中的氣體密度一般很小，由于氣體自身重力產(chǎn)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(chǎn)生，大小由氣體的分子數(shù)密度和溫度決定，與地球的引力無關，氣體對上下左右器壁的壓強大小都是相等的。(2)大氣壓強大氣壓強是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(chǎn)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。地面大氣壓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，大氣壓強最終還是通過分子碰撞實現(xiàn)對放入其中的物體產(chǎn)生壓強。〖試題案例〗〖例3〗下列說法正確的是()A.氣體對器壁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B.氣體對器壁的壓強等于大量氣體分子單位時間作用在器壁上的平均作用力C.氣體分子熱運動的平均速率減小，氣體的壓強一定減小D.單位體積的氣體分子數(shù)增加，氣體的壓強一定增大〖解析〗氣體壓強為氣體分子對器壁單位面積的撞擊力，故A正確，B錯誤；氣體壓強的大小與氣體分子的平均速率和氣體分子密集程度有關，故C、D錯誤。〖答案〗A方法總結(jié)決定壓強的因素，解決此類問題的關鍵是：(1)了解氣體壓強產(chǎn)生的原因——大量做無規(guī)則運動的分子對器壁頻繁持續(xù)的碰撞產(chǎn)生的，壓強就是大量氣體分子在單位時間內(nèi)作用在器壁單位面積上的平均作用力。(2)明確氣體壓強的決定因素——氣體分子的密集程度與平均速率。〖針對訓練3〗對于一定質(zhì)量的氣體，下列四個論述中正確的是()A.當分子熱運動變劇烈時，壓強必增大B.當分子熱運動變劇烈時，壓強可以不變C.當分子間平均距離變大時，壓強必變大D.當分子間平均距離變大時，壓強必變小〖解析〗分子熱運動變劇烈，表明氣體溫度升高，分子平均速率增大，但不知氣體的分子的密集程度怎么變化，故壓強的變化趨勢不明確，A錯誤，B正確；分子的平均距離變大，表明氣體的分子的密集程度變小，但因不知此時分子的平均速率怎么變化，故氣體的壓強不知怎么變化，C、D錯誤。〖答案〗B1.(氣體分子運動特點)(多選)對于氣體分子的運動，下列說法正確的是()A.一定溫度下某理想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.一定溫度下某理想氣體的分子速率一般不等，但速率很大和速率很小的分子數(shù)目相對較少C.一定溫度下某理想氣體的分子做雜亂無章的運動可能會出現(xiàn)某一時刻所有分子都朝同一方向運動的情況D.一定溫度下某理想氣體，當溫度升高時，其中某10個分子的平均速率可能減少〖解析〗一定溫度下某理想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守統(tǒng)計規(guī)律，速率大和速率小的分子數(shù)目相對較少，向各個方向運動的分子數(shù)目相等，A、C錯誤，B正確；溫度升高時，大量分子平均速率增大，但對個別或少量(如10個)分子的速率有可能減少，D正確。〖答案〗BD2.(分子速率分布規(guī)律)(多選)如圖所示，表示一定質(zhì)量氧氣分子在0℃和100℃兩種不同情況下速率分布情況，由圖可以判斷以下說法正確的是()A.溫度升高，所有分子運動速率變大B.溫度越高，分子平均速率越小C.0℃和100℃氧氣分子速率都呈現(xiàn)“中間多、兩頭少”的分布特點D.100℃的氧氣與0℃氧氣相比，速率大的分子數(shù)比例較多〖解析〗由圖像的意義及特點可知C、D正確；溫度升高，平均速率變大，但具體到某個分子速率可能變大、不變或變小，A、B錯誤。〖答案〗CD3.(氣體壓強的理解)關于氣體的壓強，下列說法正確的是()A.氣體分子的平均速率增大，則氣體的壓強一定增大B.氣體分子的密集程度增大，則氣體的壓強一定增大C.氣體分子的平均速率增大，則氣體的壓強一定增大D.氣體分子的平均速率增大，氣體的壓強有可能減小〖解析〗氣體的壓強在微觀上與兩個因素有關：一是氣體分子的平均速率，二是氣體分子的密集程度，密集程度或平均速率增大，都只強調(diào)問題的一方面，也就是說，平均速率增大的同時，分子的密集程度可能減小，使得壓強可能減小；同理，當分子的密集程度增大時，分子的平均速率也可能減小，氣體的壓強變化不能確定，故D正確。〖答案〗D4.(氣體壓強的微觀解釋)一定質(zhì)量的理想氣體，在壓強不變的條件下，溫度升高，體積增大，從分子動理論的觀點來分析，正確的是()A.此過程中分子的平均速率不變，所以壓強保持不變B.此過程中每個氣體分子碰撞器壁的平均沖擊力不變，所以壓強保持不變C.此過程中單位時間內(nèi)氣體分子對單位面積器壁的碰撞次數(shù)不變，所以壓強保持不變D.以上說法都不對〖解析〗壓強與單位時間內(nèi)碰撞到器壁單位面積的分子數(shù)和每個分子的沖擊力有關，溫度升高，分子與器壁的平均沖擊力增大，單位時間內(nèi)碰撞到器壁單位面積的分子數(shù)應減小，壓強才可能保持不變。〖答案〗D第3節(jié)分子運動速率分布規(guī)律核心素養(yǎng)物理觀念科學思維科學探究科學態(tài)度與責任1.了解什么是統(tǒng)計規(guī)律。2.知道氣體分子運動的特點、方向、速率大小。3.能用氣體分子動理論和動量定理等內(nèi)容解釋氣體壓強產(chǎn)生的原因。4.知道影響氣體壓強大小的微觀因素。1.體會用氣體分子的速率分布圖像描述氣體分子速率分布特點。2.體會用動量定理分析氣體壓強的產(chǎn)生機制。實驗模擬氣體壓強產(chǎn)生的機理。利用所學知識遷移解決生產(chǎn)生活中的問題。知識點一隨機性與統(tǒng)計規(guī)律氣體分子運動特點〖閱讀助學〗拋擲一枚硬幣時，其正面有時向上，有時向下，拋擲次數(shù)較少和次數(shù)很多時，會有什么規(guī)律？〖答案〗拋擲次數(shù)較少時，正面向上或向下完全是偶然的，但拋擲次數(shù)很多時，正面向上或向下的概率是相等的，即遵守統(tǒng)計規(guī)律。隨機性與統(tǒng)計規(guī)律、氣體分子運動的特點1.隨機性與統(tǒng)計規(guī)律(1)必然事件：在一定條件下必然出現(xiàn)的事件。(2)不可能事件：在一定條件下不可能出現(xiàn)的事件。(3)隨機事件：在一定條件下可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)的事件。(4)統(tǒng)計規(guī)律：大量隨機事件整體表現(xiàn)出來的規(guī)律。2.氣體分子運動的特點(1)由于氣體分子間的距離比較大，分子間作用力很弱。通常認為，氣體分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，不受力而做勻速直線運動，因而氣體會充滿它能達到的整個空間。(2)分子的運動雜亂無章，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(shù)目幾乎相等。〖思考判斷〗(1)由于氣體分子間距離較大，所以氣體很容易被壓縮。(√)(2)氣體之所以能充滿整個空間，是因為氣體分子間相互作用的引力和斥力十分微弱，氣體分子可以在空間自由運動。(√)(3)由于氣體分子間的距離較大，所以氣體分子間根本不存在相互作用。(×)(4)某一時刻一個分子的速度大小和方向是偶然的。(√)知識點二分子運動速率分布圖像〖閱讀助學〗下表是氧氣分別在0℃和100℃時，同一時刻在不同速率間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比，閱讀后能得出什么結(jié)論？按速率大小劃分的區(qū)間(m·s－1)各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比(%)0℃100℃100以下1.40.7100～2008.15.4200～30017.011.9300～40021.417.4400～50020.418.6500～60015.116.7600～7009.212.9700～8004.57.9800～9002.04.6900以上0.93.9〖答案〗(1)大多數(shù)氣體分子的速率處于中間值，少數(shù)分子的速率較大或較小。(2)隨著溫度升高，氣體分子的平均速率增大。1.氣體分子速率呈“中間多、兩頭少”的規(guī)律分布。當溫度升高時，對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”的分子速率值在增加。如圖所示。2.溫度越高，分子的熱運動越劇烈。〖思考判斷〗(1)氣體內(nèi)部所有分子的速率都隨溫度的升高而增大。(×)(2)當溫度發(fā)生變化時，氣體分子的速率不再是“中間多，兩頭少”。(×)(3)溫度相同時，各種氣體分子的平均速度都相同。(×)知識點三氣體壓強的微觀解釋〖觀圖助學〗如圖所示，兩個完全相同的圓柱形密閉容器，甲中恰好裝滿水，乙中充滿空氣(容器容積恒定)請比較A、B兩點和C、D兩點壓強大小關系。〖提*示〗液體的壓強p＝ρgh，hA>hB，可知pA>pB，而密閉容器中氣體壓強各處均相等，與位置無關，pC＝pD1.氣體壓強的大小等于氣體作用在器壁單位面積上的壓力。2.產(chǎn)生原因：大量氣體分子對器壁的碰撞引起的。3.決定氣體壓強的微觀因素(1)若某容器中氣體分子的平均速率越大，單位時間內(nèi)、單位面積上氣體分子與器壁的碰撞對器壁的作用力就越大。(2)若容器中氣體分子的數(shù)密度大，在單位時間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多，平均作用力也會較大。〖思考判斷〗(1)密閉容器中氣體的壓強是由氣體的重力而產(chǎn)生的。(×)(2)密閉容器中氣體的壓強是由于分子間的相互作用力而產(chǎn)生的。(×)(3)氣體分子的平均速率越大，分子數(shù)密度越大，氣體壓強越大。(√)關于統(tǒng)計規(guī)律(1)個別事件的出現(xiàn)具有偶然性，但大量事件出現(xiàn)的機會卻遵從一定的統(tǒng)計規(guī)律。(2)從微觀角度看，由于物體是由數(shù)量極多的分子組成的，這些分子并沒有統(tǒng)一的運動步調(diào)，單獨來看，每個分子的運動都是不規(guī)則的，具有偶然性，但從總體來看，大量分子的運動卻有一定的規(guī)律。對氣體分子運動特點再認識(1)運動的自由性氣體分子之間的距離很大，大約是分子直徑的10倍，數(shù)量級為10－9m；因此除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，氣體分子間沒有作用力，可以在空間內(nèi)自由移動。這就是為什么氣體能充滿它能到達的整個空間的原因。(2)運動的無序性分子的運動永不停息、但雜亂無章，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(shù)目幾乎相等。(3)運動的高速性常溫下大多數(shù)氣體分子的速率都達到數(shù)百米每秒，雖然分子運動無規(guī)則，速率大小也不相等，但大量分子的速率分布呈現(xiàn)“中間多、兩頭少”的規(guī)律(如圖中曲線Ⅰ所示)。當溫度升高時，對某一分子在某一時刻它的速率不一定增大，但大量分子的平均速率一定增大，而且“中間多”的分子速率在增大，即曲線峰值向速率大的方向移動。如圖中曲線Ⅱ所示。由于頻繁地碰撞，氣體分子運動瞬息萬變、速度劇增或劇減都很頻繁，所以熱學中并不研究某一個分子或某些分子的運動。圖中兩曲線下的面積表示各種速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比的總和，其數(shù)值等于1，故兩曲線下的面積相等。要注意壓強產(chǎn)生的原因，本題中液體產(chǎn)生壓強是由于重力的作用，氣體產(chǎn)生壓強是由于氣體分子撞擊器壁。液體內(nèi)部隨深度的增加壓強增大，而氣體內(nèi)壓強處處相同。氣體分子與器壁碰撞產(chǎn)生的撞擊力F由動量定理和牛頓第三定律推出，碰撞為彈性碰撞。FΔt＝－2mvF′＝－F則F′＝eq\f(2mv,Δt)氣體壓強與大氣壓強不同大氣壓強是由大氣自身重力作用產(chǎn)生的，隨高度增大而減小。氣體壓強是由大量分子撞擊器壁產(chǎn)生的，不隨高度變化而變化。核心要點統(tǒng)計規(guī)律與氣體分子運動〖要點歸納〗1.對統(tǒng)計規(guī)律的理解(1)個別事件的出現(xiàn)具有偶然性，但大量事件出現(xiàn)的機會，卻遵從一定的統(tǒng)計規(guī)律。(2)從微觀角度看，由于物體是由數(shù)量極多的分子組成的，這些分子并沒有統(tǒng)一的運動步調(diào)，單獨來看，各個分子的運動都是不規(guī)則的，具有偶然性，但從總體來看，大量分子的運動卻有一定的規(guī)律。2.氣體的微觀結(jié)構(gòu)特點(1)氣體分子間的距離較大，大于10r0(10－9m)，氣體分子可看成質(zhì)點。(2)氣體分子間的分子力很微弱，通常認為氣體分子除了相互碰撞或與器壁碰撞外，不受其他力的作用。3.氣體分子運動的特點(1)標準狀態(tài)下1cm3氣體中的分子數(shù)比地球上的人口總數(shù)還要多上許多億倍。大量氣體分子做無規(guī)則熱運動，因此，分子之間頻繁地碰撞、每個分子的速度大小和方向頻繁地改變。(2)正是“頻繁碰撞”，造成氣體分子不斷地改變運動方向，使得每個氣體分子可自由運動的行程極短(理論研究指出通常情況下氣體分子自由運動行程的數(shù)量級僅為10－8m)，整體上呈現(xiàn)為雜亂無章的運動。(3)分子運動的雜亂無章，使得分子在各個方向運動的機會均等。〖試題案例〗〖例1〗(多選)關于氣體分子的運動情況，下列說法中正確的是()A.某一時刻具有任一速率的分子數(shù)目是相等的B.某一時刻一個分子速度的大小和方向是偶然的C.某一時刻向任意一個方向運動的分子數(shù)目相等D.某一溫度下大多數(shù)氣體分子的速率不會發(fā)生變化〖解析〗具有某一速率的分子數(shù)目并不是相等的，呈“中間多、兩頭少”的統(tǒng)計分布規(guī)律，選項A錯誤；由于分子之間頻繁地碰撞，分子隨時都會改變自己運動速度的大小和方向，因此在某一時刻一個分子速度的大小和方向完全是偶然的，選項B正確；雖然每個分子的速度瞬息萬變，但是大量分子的整體存在著統(tǒng)計規(guī)律。由于分子數(shù)目巨大，某一時刻向任意一個方向運動的分子數(shù)目只有很小的差別，可以認為是相等的，選項C正確；某一溫度下，每個分子的速率仍然是瞬息萬變的，只是分子運動的平均速率相同，選項D錯誤。〖答案〗BC溫馨〖提*示〗個別分子的運動具有不確定性，但大量分子的運動卻遵從一定的統(tǒng)計規(guī)律。〖針對訓練1〗氣體能夠充滿密閉容器，說明氣體分子除相互碰撞的短暫時間外()A.氣體分子可以做布朗運動B.氣體分子的動能都一樣大C.相互作用力十分微弱，氣體分子可以自由運動D.相互作用力十分微弱，氣體分子間的距離都一樣大〖解析〗布朗運動是指懸浮顆粒因受分子作用力不平衡而引起的無規(guī)則運動，選項A錯誤；氣體分子因不斷相互碰撞其動能瞬息萬變，因此才引入了分子的平均動能，選項B錯誤；氣體分子不停地做無規(guī)則熱運動，其分子間的距離大于10r0，因此氣體分子間除相互碰撞的短暫時間外，相互作用力十分微弱，分子的運動是相對自由的，可以充滿所能達到的整個空間，故選項C正確；氣體分子在不停地做無規(guī)則運動，分子間距離不斷變化，故選項D錯誤。〖答案〗C核心要點分子運動速率分布圖像〖要點歸納〗對分子運動速率分布圖像的理解1.大量氣體分子的速率分布呈現(xiàn)中間多(速率中等的分子數(shù)目多)兩頭少(速率大或小的分子數(shù)目少)的規(guī)律。2.當溫度升高時，“中間多”的這一“高峰”向速率大的一方移動，即速率大的分子數(shù)目增多，速率小的分子數(shù)目減少，分子的平均速率增大，分子的熱運動劇烈。〖試題案例〗〖例2〗如圖是氧氣分子在不同溫度下的速率分布規(guī)律圖，橫坐標表示速率，縱坐標表示某一速率內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比，由圖可知()A.同一溫度下，氧氣分子呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的分布規(guī)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.①狀態(tài)的溫度比②狀態(tài)的溫度高〖解析〗同一溫度下，中等速率的氧氣分子數(shù)所占的比例大，即氧氣分子呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律，故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；隨著溫度的升高，氧氣分子中速率大的分子所占的比例增大，從而使分子平均速率增大，故C錯誤；由圖可知，②中速率大分子占據(jù)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，故D錯誤。〖答案〗A溫馨〖提*示〗(1)在一定溫度下，所有氣體分子的速率都呈“中間多、兩頭少”的分布。(2)并不是所有分子的速率隨溫度升高都增大。〖針對訓練2〗1859年麥克斯韋從理論上推導出了氣體分子速率的分布規(guī)律，后來有許多實驗驗證了這一規(guī)律。若以橫坐標v表示分子速率，縱坐標f(v)表示各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比。下面四幅圖中能正確表示某一溫度下氣體分子速率分布規(guī)律的是()〖解析〗根據(jù)統(tǒng)計規(guī)律，分子速率較大或較小的分子數(shù)目較少，符合這一特點的圖像是D。〖答案〗D核心要點氣體壓強的微觀解釋〖要點歸納〗1.氣體壓強的產(chǎn)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，就對器壁產(chǎn)生持續(xù)、均勻的壓力。所以從分子動理論的觀點來看，氣體的壓強就是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微觀因素(1)氣體分子數(shù)密度：氣體分子密集程度(即單位體積內(nèi)氣體分子的數(shù)目)大，在單位時間內(nèi)，與單位面積器壁碰撞的分子數(shù)就多，氣體壓強就越大。(2)氣體分子的平均速率：分子的平均速率大，在單位時間內(nèi)器壁受氣體分子撞擊的次數(shù)就越多，累計沖力就越大，氣體壓強就越大。3.密閉氣體壓強與大氣壓強不同(1)密閉氣體壓強因密閉容器中的氣體密度一般很小，由于氣體自身重力產(chǎn)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(chǎn)生，大小由氣體的分子數(shù)密度和溫度決定，與地球的引力無關，氣體對上下左右器壁的壓強大小都是相等的。(2)大氣壓強大氣壓強是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(chǎn)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。地面大氣壓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，大氣壓強最終還是通過分子碰撞實現(xiàn)對放入其中的物體產(chǎn)生壓強。〖試題案例〗〖例3〗下列說法正確的是()A.氣體對器壁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B.氣體對器壁的壓強等于大量氣體分子單位時間作用在器壁上的平均作用力C.氣體分子熱運動的平均速率減小，氣體的壓強一定減小D.單位體積的氣體分子數(shù)增加，氣體的壓強一定增大〖解析〗氣體壓強為氣體分子對器壁單位面積的撞擊力，故A正確，B錯誤；氣體壓強的大小與氣體分子的平均速率和氣體分子密集程度有關，故C、D錯誤。〖答案〗A方法總結(jié)決定壓強的因素，解決此類問題的關鍵是：(1)了解氣體壓強產(chǎn)生的原因——大量做無規(guī)則運動的分子對器壁頻繁持續(xù)的碰撞產(chǎn)生的，壓強就是大量氣體分子在單位時間內(nèi)作用在器壁單位面積上的平均作用力。(2)明確氣體壓強的決定因素——氣體分子的密集程度與平均速率。〖針對訓練3〗對于一定質(zhì)量的氣體，下列四個論述中正確的是()A.當分子熱運動變劇烈時