高中物理 第二章 气体 1 初识分子热运动的统计规律学案 教科版选修3-3-教科版高二选修3-3物理学案VIP免费

1初识分子热运动的统计规律[学习目标]1.初步了解什么是统计规律.2.理解气体分子运动的特点及气体分子运动速率的统计分布规律.3.理解分子无规则热运动的剧烈程度与温度有关．一、统计规律1．实例：硬币掷出的现象可以用来比拟分子的运动，一次抛出的硬币正面向上还是反面向上可比拟某个分子运动的偶然性，多次抛出硬币的正面向上还是反面向上的规律性可比拟大量分子的运动具有规律性．2．统计规律大量个别偶然事件整体表现出来的规律．二、分子运动速率分布1．大量分子运动的特征在静止的气体中，在任一时刻分子沿各个方向运动的机会是均等的，沿各个方向运动的分子数目应该是相等的．2．气体分子的速率分布如图1所示，大多数分子的速率在某个数值附近，离开这个数值越远，分子数越少；温度越高，速率大的分子所占的比例越大，分子无规则运动越剧烈．图1[即学即用]判断下列说法的正误．(1)气体内部所有分子的动能都随温度的升高而增大．(×)(2)当温度发生变化时，气体分子的速率不再是“中间多、两头少”．(×)(3)某一时刻一个分子的速度大小和方向是偶然的．(√)(4)温度相同时，各种气体分子的平均速度都相同．(×)一、统计规律[导学探究]1．抛掷一枚硬币时，其正面有时向上，有时向下，抛掷次数较少和次数很多时，会有什么规律？答案抛掷次数较少时，正面向上或向下完全是偶然的，但次数很多时，正面向上或向下的概率是相等的．2．如图2所示的装置称为伽尔顿板，其顶面中央有一只漏斗，上部沿垂直于纸面方向钉有许多排列整齐的铁钉，下部用等长的木条竖直地隔成许多等宽的狭槽．图2(1)分别将几个小球逐个放入漏斗，这些小球落入哪些狭槽有规律吗？(2)若逐个投入大量的小球，小球落在狭槽内的分布有什么规律？(3)若重复投入大量的小球，小球在狭槽内的分布情况相同吗？答案(1)每个小球落入哪一个狭槽是随机的，不确定的．(2)中间狭槽的小球较多，两边狭槽的小球较少．(3)相同，都是“中间多、两头少”．[知识深化]1．对统计规律的理解个别事物的出现具有偶然因素，但大量事物出现的机会却遵从一定的统计规律．2．气体分子运动特点(1)分子很小，间距很大，通常认为除碰撞外不受力的作用，做匀速直线运动，因此气体能充满它能达到的整个空间．(2)分子密度大，碰撞频繁，分子的运动杂乱无章．(3)由于气体是由数量极多的分子组成，这些分子并没有统一的步调．单独看来，各个分子的运动都是不规则的，带有偶然性；但总体来看，大量分子的运动遵守统计规律．(4)分子沿各个方向运动的机会相等．特别提醒单个或少量分子的运动是“个别行为”，具有不确定性．大量分子的运动是“集体行为”，具有规律性即遵守统计规律．例1(多选)下列对气体分子运动的描述正确的是()A．气体分子的运动是杂乱无章的，没有一定的规律B．气体分子间除相互碰撞外，几乎无相互作用C．大量气体分子的运动符合统计规律D．气体之所以能充满整个空间，是因为气体分子间相互作用的引力和斥力十分微弱，气体分子可以在空间自由运动答案BCD解析气体分子间距离很大，分子间相互作用的引力和斥力很弱，分子能自由运动；气体分子的运动是杂乱无章的，但大量气体分子的运动符合统计规律，故A错误，B、C、D正确．二、分子运动速率分布[导学探究]我们知道组成物质的分子在永不停息地做无规则运动，因此气体分子的运动是随机的，也是十分混乱的．对比伽尔顿板实验，你猜测气体中以不同速率运动的分子的数量分布情况可能遵循什么规律？答案遵循的规律：大多数分子的速率在某个数值附近；离这个数值越远，分子数越少．[知识深化]1．气体分子速率分布规律在一定状态下，气体分子速率总体上呈现出“中间多、两头少”的分布特征，很像伽尔顿板实验狭槽中落入小球数目的分布．即在一定的温度下，速率在中间的所占的比例最大，分子数最多，速率很大和速率很小的占的比例较小，分子数较少．2．温度对速率分布的影响(1)温度越高，分子的热运动越激烈．(2)气体分子速率呈“中间多、两头少”的规律分布．当温度升高时，对某一分子在某一时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“中间多”的分子速率所占的比例增加(如图...