2013高二物理 1.2 气体分子运动与压强 课件1（鲁教版选修3-3）.ppt

1、1.2 气体分子运动与压强课件1（鲁科版选修3-3）课 标 解 读1.了解什么是统计规律,知道统计规律的特点.2.了解气体分子的麦克斯韦速率分布规律.3.了解气体压强的微观解释.1.偶然中的必然统计规律(1)统计规律对于大量事件中的某一事件的出现是_的,是不可预测的,但_偶然事件都会表现出一定的规律,这种大量偶然事件表现出来的整体规律,叫做_.偶然大量统计规律(2)伽尔顿板演示的统计规律如图所示,在一块竖直木板上部均匀钉上许多铁钉,木板下部用竖直隔板隔成等宽的狭槽,装置前有玻璃遮挡,从入口处投入一小钢珠,小钢珠下落过程中,多次与铁钉碰撞落入某一狭槽中,重复实验几次,发现小钢珠落入哪一个槽完全是

2、_的.当大量小钢珠从入口缓缓倒入,发现落入中央狭槽的钢珠多,落入两边狭槽的钢球少.这说明,单个小钢球落入哪个狭槽是_的,少量钢珠在狭槽内分布情况也是_的,但大量钢珠在狭槽的分布能表现出一定的统计规律,即“_”.不确定偶然不确定中间多,两侧少(3)抛硬币的统计规律每一次抛硬币时,出现正面还是反面完全是_,不确定的,抛掷次数较少时,出现正面反面的_也是不确定的.抛掷次数很多时,出现正面和反面的次数约各为抛掷总次数的_.抛掷次数越多,越接近这个百分率.偶然的比例50%2.气体分子速率分布规律(1)由分子动理论可知,气体分子都在永不停息地做_运动,分子之间发生着频繁地_,因此每一个分子的运动状态_,研

3、究某一个分子的运动是没有意义的.虽然每一个分子运动速率是不确定的,但物质的分子数目是非常巨大的,因此大量气体分子的速率存在着一定的统计规律.无规则碰撞时刻在改变(2)麦克斯韦速率分布规律如图所示为麦克斯韦速率分布规律图线,从图线可看出,在一定温度下,中等速率的分子占的比例_,速率很大和很小的气体分子的比例都_,温度升高,分布规律不变.气体分子的速率增大,分布曲线的峰值向速率_的一方移动.最大较小大3.气体的压强(1)气体压强的微观解释容器内大量气体分子都在做高速无规则运动,每个分子撞击容器壁的冲力是_的不连续的,但大量气体分子频繁的碰撞器壁,就能对器壁产生持续的稳定的_,这是气体压强产生的原因

4、.由于大量气体分子运动的无规则性,气体分子向各个方向运动的机会_,因此气体内部压强处处相等.短暂压力均等(2)决定气体压强的因素a.温度升高,压强增大温度升高时,_的气体分子数增多,分子热运动剧烈,气体对器壁的碰撞更加频繁,每次分子对器壁的撞击作用也变大,因而气体压强增大.高速率b.单位体积内的分子数增大,气体压强增大若容器内单位体积内的分子数增大,在单位时间内,气体分子对单位器壁面积上的碰撞次数也_,因而气体的压强也_.总之,气体的压强与_ 和_ _有关,_ _越高,_越多,气体的压强越大.增多增大气体温度分子密度温度单位体积内的分子数重 点 阐 释1.气体分子动理论的基本观点(1)一般来说

5、气体分子之间的距离很大,大约是分子直径的10倍以上,因此分子之间的相互作用力非常微弱,可以认为是零,因此除了相互碰撞或跟器壁碰撞外,气体分子不受力的作用,在空间自由移动.这是少量气体也能充满容器空间的原因.(2)大量气体分子的运动是杂乱无章的,气体分子间发生着频繁的碰撞,因此在某一时刻,向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都相等,换句话说,气体分子向各个方向运动的机会均等.(3)气体分子都在做永不停息的运动,对于单个分子某时刻的速率大小是偶然的,但大多数分子在常温下的速率都达到数百米每秒,温度升高,气体分子的热运动越剧烈,大多数分子的速率要增大.2.大量气体分子运动的速

6、率分布规律统计规律是大量的偶然事件所表现出来的整体规律,对个别事件或少量事件,没有统计规律可言.对于气体分子的运动速率也是如此,单个分子某时刻的运动速率是偶然的,研究单个分子运动也是没有意义的.但是大量分子的速率却遵循一定的统计规律,1859年,麦克斯韦从理论上推导出了气体分子的速率分布规律,陆续有许多实验方案证实了这个规律.这就是麦克斯韦速率分布规律.在一定温度下,速率在某值附近的分子数在总分子数中占的比例最大,而速率很大或很小的分子数占总分子数的比例很小,也就是说气体分子在这个速率出现的几率最大,离这个速率值越远出现的几率就越小.这种分布规律是“中间多,两头少”,当温度升高,这种分布规律没

7、变,多数气体分子的速率变大了,也就是说速率大的分子数增多了,速率小的分子数减少了,分子运动的平均速率增大了,分子热运动变得更加剧烈了.这种规律对研究热现象具有重要作用.3.气体压强的产生和决定因素(1)气体压强的产生大量做无规则热运动的分子对器壁频繁持续地碰撞,虽然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,就对器壁产生持续均匀的压力.所以从分子动理论的观点看来,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)用气体分子动理论说明一定质量的气体的压强与温度体积的关系一定质量的气体,如果温度不变,分子热运动平均速率不变,当体积减小时,气体的分子密度增大,就是单位

8、体积内的分子数增多.由于气体的压强是由大量分子频繁撞击器壁产生的,也就是气体的压强由单位时间内撞击单位器壁面积的分子数和每次撞击的平均作用力决定的,显然,单位体积内的分子数增多,单位时间撞击单位器壁面积的分子数就增多,气体的压强增大.当一定质量的气体,体积不变时,温度升高,分子热运动加剧,平均速率增大,那么,每个分子撞击器壁的平均作用增大,而气体分子热运动加剧时,单位时间撞击单位器壁面积的分子数也会增多,单位器壁面积上的气体压力就会增大,即气体的压强就增大.典 例 剖 析(学生用书P10)题型一 气体分子运动的速率分布规律例1:如图所示,为对一定质量的气体所描绘的麦克斯韦速率分布规律的图线,下

9、列说法正确的是()A.图线对应的温度T1低于图线对应的温度T2B.从图线可看出气体分子速率在v1附近的分子数占气体分子总数的比例最大C.从图线可看出,气体分子速率在温度为T2时,出现在速率v2附近的几率最大D.从图线可看出气体在温度T1时的平均速率大于气体在温度T2时的平均速率解析:从图象看气体在温度T1时,速率出现在v1附近的分子数占大多数,气体在温度T2时出现在v2附近的分子数占大多数.由于v1v2,所以气体在温度T1时的平均速率小于气体在温度v2时的平均速率,显然T1T2.选项AB正确,D错误.根据统计观点,气体分子在温度T1T2时出现的几率最大的速率是v1,v2,选项C正确.答案:AB

10、C规律技巧:在一定温度下,气体分子运动的速率分布呈现“中间多,两头少”的分布规律,温度升高后速率分布规律不变,不过是速率大的分子数增多,速率小的分子数减少,平均速率增大.变式训练1:在一定温度下,某种理想气体的速率分布应该是()A.每个分子速率都相等B.每个分子速率一般都不相等,速率很大和速率很小的分子数目都很少C.每个分子速率一般都不相等,但在不同速率范围内,分子数的分布是均匀的D.每个分子速率一般都不相等,速率很大和速率很小的分子数目很多解析:由麦克斯韦气体分子速率分布规律知,气体分子速率大部分集中在某个数值附近,速率很大的和速率很小的分子数目都很少,所以B正确.答案:B题型二 关于气体压

11、强的问题例2:对一定量的气体,若用N表示单位时间内器壁单位面积碰撞的分子数,则()A.当体积减小时,N必定增加B.当温度升高时,N必定增加C.当压强不变而体积和温度变化时,N必定变化D.当压强不变而体积和温度变化时,N可能不变解析:单位时间与器壁单位面积碰撞的分子数N既与分子密度有关又与分子的平均速率有关,当气体体积减小时,分子密度增加,但若温度很低时,分子平均速率很小,N也不一定增加,选项A错误.当温度升高,分子的平均速率增大,但若体积增大,分子密度减小,N也不一定增加,B错误.当气体压强不变,则单位器壁面积受到的压力不变,由于温度变化,每个分子对器壁的冲力变化,N只有变化才能保持压强不变,

12、故选项C正确,D错误.答案:C规律技巧:一定量的气体单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数和分子碰撞器壁的平均冲力是决定气体压强大小的微观因素.从宏观上讲就是气体的体积和温度.变式训练2:对于一定量的气体,下列四个论述中正确的是()A.当气体温度升高时,压强必变大B.当气体温度升高时,压强可以不变C.当气体体积变大时,压强必变小D.当气体体积变大时,压强必变大答案:B解析:一定量的气体的压强,从微观角度看决定于分子热运动的剧烈程度和单位体积内的分子数,温度和体积分别决定了分子热运动的剧烈程度和分子密度,因此这两个因素中只知道一个因素的变化情况,而另一个因素的变化情况不知道,就不能确定气体压强的变化情况,故上述四个选项中只有B选项正确.