高中物理 第1章 用统计思想研究分子运动 1.4 无序中的有序 1.5 用统计思想解释分子运动的宏观表现教师用书 沪科版选修3-3-沪科版高二选修3-3物理学案VIP免费

1．4无序中的有序1．5用统计思想解释分子运动的宏观表现学习目标知识脉络1.了解气体分子运动的特点，以及分子运动速率的统计分布规律．(难点)2．知道温度是分子平均动能的标志．(重点)3．理解气体压强形成的原因和影响气体压强大小的因素．(难点)无序中的有序[先填空]1．气体分子运动的特点(1)大量分子无规则运动，使气体分子间频繁碰撞．(2)分子运动的杂乱无章，使得分子在各个方向运动的机会均等．(3)通常状况下忽略气体分子之间的相互作用，认为气体分子除了相互碰撞或跟器壁碰撞外，不受力的作用，在空间自由运动．2．气体分子运动的统计规律在一定状态下，气体的大多数分子的速率都在某个数值附近，速率离开这个数值越远，具有这种速率的分子就越少，即气体分子速率总体上呈现“中间多，两头少”的分布特征．[再判断]1．气体的温度升高时，所有气体分子的速率都增大．(×)2．某一时刻气体分子向任意一个方向运动的分子数目近似相等．(√)3．某一温度下大多数气体分子的速率不会发生变化．(×)[后思考]为什么气体会充满它能到达的整个空间？【提示】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，因而气体会充满它能达到的整个空间．1．气体的微观结构特点气体分子间的距离很大，大于10r0，所以，气体分子间的分子力很微弱，通常认为气体分子除相互碰撞或与器壁碰撞外，不受其他力的作用．2．气体分子运动的特点(1)气体分子可以在空间自由移动而充满它所能到达的任何空间．1(2)气体分子间频繁发生碰撞一个空气分子在1s内与其他分子的碰撞达65亿次之多，分子的频繁碰撞使每个分子速度的大小和方向频繁地发生改变，造成气体分子杂乱无章地做无规则运动．(3)某时刻，气体分子沿各个方向运动的概率相同．某时刻，沿任何方向运动的分子都有，且沿各个方向运动的分子数目是相等的．3．分子速率按统计规律分布(1)麦克斯韦气体分子速率分布规律正态分布曲线如图所示．图141如果以横坐标上的各等长区间表示相应的速率范围，以纵坐标表示所占的百分比，那么可以用直方图表示出一定温度下分子速率的分布，如图所示．图142从图中能看出分子在一定温度(0℃)下，速率在中间(300m/s～400m/s)最多，速率大于400m/s和小于300m/s的分子较少．温度升高，分子速率大的占的比例增多．(2)麦克斯韦速率分布规律的重大意义麦克斯韦的方法在物理学思想史上具有重大意义．它向人们指出，对于一个由大量微观粒子组成的系统，利用统计方法，一旦找出了其某个微观量的分布函数，便可求出这个微观量的统计平均值，而这个统计平均值正好等于该系统的相应宏观量．这样，就把分子的微观运动跟物体的宏观表现紧密地联系起来了．因此，人们称颂麦克斯韦的统计方法“标志着物理学新纪元的开始”．21．气体分子永不停息地做无规则运动，同一时刻都有向不同方向运动的分子，速率也有大有小．下表是氧气分别在0℃和100℃时，同一时刻在不同速率区间内的分子数占总分子数的百分比，由表能得出结论()按速率大小划分的区间(m/s)各速率区间的分子数占总分子数的百分比(%)0℃100℃100以下100～200200～300300～400400～500500～600600～700700～800800～900900以上1.48．117．021．420．415．19．24．52．00．90.75．411．917．418．616．712．97．94．63．9A.气体分子的速率大小基本上是均匀分布的，每个速率区间的分子数大致相同B．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C．随着温度升高，气体分子的平均速率增大D．气体分子的平均速率基本上不随温度的变化而变化E．随着温度的升高，速率大的分子数变多【解析】根据表格数据，逐项分析如下：选项分析结论A两种温度下，速率低于200m/s和高于700m/s的分子数比例明显较小×B分子速率在200m/s～700m/s之间的分子数比例较大√C比较0℃和100℃两种温度下，分子速率较大的区间，100℃的分子数所占比例较大，而分子速率较小的区间，0℃的分子数所占比例较大．气体分子的平均速率随温度升高而增大√D比较0℃和100℃两种温度下，可看到气体分子的平均速率随温度的变化而变化×E比较...