物理选修第三册第三节 分子运动速率分布的统计规律优质课ppt课件

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伽尔顿板，其上部规则地布有许多铁钉，下部用隔板分割成许多等宽的竖直狭槽，大量小球可通过中间漏斗形入口落下，装置前有玻璃板覆盖，使小球最终落在槽内。重复实验多次，发现某个小球落入哪个槽内完全是随机的，但大量小球在槽内的分布却是有规律的，越靠近中间小球越多。
重复几次实验你会发现，其分布情况遵从一定的规律。由此你能得到什么启发吗?
伽尔顿实验表明：组成物质的大量分子在永不停息地做无规则运动。对单个分子而言，速度方向随机变化，速率时大时小；任意两个分子的运动方向和速率一般不相同。但是，当我们研究大量气体分子时又会发现，大量分子的运动却表现出一定的规律性。
随机事件与统计规律(1)必然事件：在一定条件下，若某事件必然出现，这个事件叫作必然事件。(2)不可能事件：若某事件不可能出现，这个事件叫作不可能事件。(3)随机事件：若在一定条件下某事件可能出现，也可能不出现，这个事件叫作随机事件。(4)统计规律：大量随机事件的整体往往会表现出一定的规律性，这种规律叫作统计规律。
大量随机事件的整体表现所显示的规律性叫做统计规律。“伽尔顿板”实验的结果给我们这样的启示：对于由大量分子组成的系统，个别分子的运动并无规律可言；但大量分子的热运动，却可能显示出一定的统计规律。
气体充满它能达到的整个空间
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
(1)运动的自由性：由于气体分子间的距离比较大，分子间作用力很弱，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)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。温馨提示：常温下大多数气体分子的速率都达到数百米每秒，在数量级上相当于子弹的速率
对气体的大量实验表明，所有分子速率的分布符合一定的统计规律。0℃和100℃时氧分子的速率分布
下表是氧气分子在0°C和100°C两种不同情况下的速率分布情况。
19世纪中叶，英国物理学家麦克斯韦创造性地运用统计方法找到了气体分子速率的分布函数，从而确定了气体分子速率分布的统计规律。该分子速率分布函数f(v)的图像。f(v)为在速率v附近单位速率间隔内气体分子数与分子总数的比。
③温度越高，分子热运动越剧烈
①在任意温度下，所有气体分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布。
②当温度升高时，“中间多”这一高峰向速率大的一方移动。
注意：温度升高，气体分子的平均速率变大，但是具体到某一个气体分子，其速率可能变大也可能变小，无法确定。
在一定温度下，不管个别分子怎样运动，气体的多数分子的速率都在某个数值附近，表现出“中间多、两头少”的分布规律。当温度升高时，“中间多、两头少”的分布规律不变，气体分子的速率增大，分布曲线的峰值向速率大的一方移动。温度越高，分子的热运动越剧烈。温馨提示：温度升高不是每个分子的速率都变大，而是速率大的占的百分比变大
布朗运动：悬浮颗粒在液体或气体中的无规则运动。
分子热运动：组成物质的分子永不停息的无规则运动，温度越高这种运动越剧烈。
分子动理论：研究分子热运动性质和规律的经典微观理论。包括以下主要观点：物体是由大量分子组成的，分子在做永不停息的无规则运动，分子之间同时存在着引力和斥力。气体分子的速率分布遵循一定的统计规律。
通过估测分子大小的实验，感受模型建构的方法，体会数据获取、分析和处理过程中的积累法。感受估测微观量的方法。
在学习分子动理论的过程中，感受利用证据通过科学推理进行科学论证的方法。
在学习分子速率分布的统计规律的过程中，认识统计方法在物理学中的应用。
例1：某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中 f(v) 表示 v 处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为TⅠ、TⅡ、TⅢ，则(　　)
A．TⅠ>TⅡ>TⅢ　　　　 B．TⅢ>TⅡ>TⅠC．TⅡ>TⅠ，TⅡ>TⅢ D．TⅠ＝TⅡ＝TⅢ
例2：关于气体分子的运动情况，下列说法中正确的是(　　) A.某一时刻具有某一速率的分子数目是相等的 B.某一时刻一个分子速度的大小和方向是偶然的 C.某一温度下，大多数气体分子的速率不会发生变化 D.分子的速率分布毫无规律
具有某一速率的分子数目并不是相等的，呈“中间多，两头少”的统计规律分布，故A、D错误；由于分子之间不断地碰撞，分子随时都会改变自己的运动情况，因此在某一时刻，一个分子速度的大小和方向完全是偶然的，故B正确；某一温度下，每个分子的速率仍然是随时变化的，只是分子运动的平均速率不变，故C错误。
例题3.(多选)关于气体分子,下列说法中正确的是 (　　)A.由于气体分子间的距离较大,气体分子在任何情况下都可以视为质点B.通常认为,气体分子除了碰撞以外,可以自由地运动C.因为气体分子之间存在相互作用的斥力,所以气体对容器壁有压强D.气体分子的相互作用力可以忽略,分子之间频繁地碰撞使分子的运动杂乱无章
解析：选BD　虽然气体分子间距离较大,但气体分子能否视为质点应视具体问题而定,故A错；通常认为,气体分子除相互碰撞及与器壁的碰撞外,不受任何力的作用,可自由移动,故B对；气体对器壁的压强是由于大量分子撞击器壁产生的,故C错；通常情况下,虽然分子间距离较大,但是分子的数密度十分巨大,分子之间频繁地碰撞,使分子的运动杂乱无章,故D对。
例题4.如图是氧气分子在不同温度(0 ℃和100 ℃)下的速率分布图像,由图可知　 (　　)
A.同一温度下,氧气分子的速率呈现出“中间多,两头少”的分布规律 B.随着温度的升高,每一个氧气分子的速率都增大 C.随着温度的升高,氧气分子中速率小的分子所占的比例变高 D.随着温度的升高,氧气分子的平均速率变小
解析：选A　由图可知,同一温度下,氧气分子的速率呈现“中间多,两头少”的分布特点,故A正确。温度是分子热运动剧烈程度的标志,是大量分子运动的统计规律,对单个分子没有意义,温度越高,平均速率越大,但不是所有分子运动的速率都变大,故B错误；由图可知,随着温度升高,速率较大的分子数增多,分子的平均速率变大,速率小的分子所占比例变低,故C、D错误。
例题4.如图为密闭钢瓶中的理想气体分子在两种不同温度下的速率分布情况,可知,一定温度下气体分子的速率呈现　　　　　　　　(选填“两头多、中间少”或“两头少、中间多”)的分布规律；T1温度下气体分子的平均速率　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)T2温度下气体分子的平均速率。