第一章

分子動理論第3節

分子運動速率分布規律課標解讀課標要求素養要求1.了解什么是“統計規律”。2.了解氣體分子運動的特點及氣體分子運動速率分布的統計規律。3.能用氣體分子動理論解釋氣體壓強的微觀意義；知道氣體的壓強與所對應的微觀物理量間的聯系。1.物理觀念：知道統計規律，氣體分子運動的特點、分子運動速率分布圖像，氣體壓強的微觀解釋。2.科學思維：理解分子運動速率分布圖像的物理意義和氣體壓強的微觀解釋，會運用其分析解決相關問題。3.科學探究：理解伽爾頓板探究大量偶然事件的統計規律和模擬氣體壓強產生的機理實驗。4.科學態度與責任：通過伽爾頓板和模擬氣體壓強產生的機理實驗，培養嚴謹的科學態度，激發學生探索科學的興趣。要點一氣體分子運動的特點由于氣體分子間距離比較大，分子間的作用力______①，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，氣體充滿它能達到的整個空間。分子的運動__________②，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目幾乎相等。

很弱

雜亂無章要點二氣體壓強的微觀解釋對于單個分子來說，這種撞擊是間斷的、不均勻的，但是對于大量分子總的作用來說，就表現為連續和均勻的了。器壁單位面積上受到的壓力，就是____________③。

氣體的壓強①氣體分子間的作用力很小，若沒有分子力作用，氣體分子將處于怎樣的運動狀態？提示無碰撞時氣體分子將做勻速直線運動，但氣體分子之間的頻繁碰撞使得氣體分子的速度大小和方向頻繁改變，運動變得雜亂無章。②一定溫度下氣體分子做雜亂無章的運動，可能會出現某一時刻所有分子都朝同一方向運動的情況嗎？提示不會，一定溫度下的氣體分子碰撞十分頻繁，單個分子的運動雜亂無章，速率不等，但大量分子的運動遵從統計規律，向各個方向運動的分子數目幾乎相等。③密閉容器中氣體的壓強是由于分子間的相互作用力而產生的嗎？提示

不是，氣體的壓強是大量做無規則熱運動的分子對器壁頻繁持續地撞擊產生的，不是分子間的相互作用力。

1.氣體分子運動的特點

（1）氣體分子間的距離較大，使得分子間的相互作用力十分微弱，可認為分子間除碰撞外不存在相互作用力，分子在兩次碰撞之間做勻速直線運動。

（2）分子間的碰撞十分頻繁，使每個分子的速度大小和方向頻繁地發生改變，造成氣體分子的運動雜亂無章。

（3）大量氣體分子的速率分布呈現“中間多、兩頭少”的規律。當溫度升高時，“中間多”的這一“高峰”向速率大的一方移動。

2.氣體壓強的微觀意義

探究點一

氣體分子運動的特點為了探究大量隨機事件的規律，一個班級所有同學進行投擲硬幣游戲。每人把4枚硬幣投擲若干次并記錄正面朝上的枚數。根據全班的數據，分析2枚硬幣正面朝上的次數、1枚和3枚硬幣正面朝上的次數、全部朝上或全部朝下的次數，你能發現什么規律嗎？提示隨著投擲次數的增多，2枚硬幣正面朝上的次數比例最多，1枚和3枚硬幣正面朝上的比例略少，全部朝上或全部朝下的次數最少。說明大量隨機事件的整體會表現出一定的規律性。

提示

氣體分子運動速率分布規律：“中間多、兩頭少”。3.溫度不變時，每個分子的速率都相同嗎？溫度升高，所有分子運動速率都增大嗎？提示

分子在做無規則運動,其速率有大有小。溫度升高時,分子熱運動的平均速率增大,不一定每一個分子的速率都增大。1.氣體分子運動的三個性質自由性氣體分子間距離比較大，分子間的作用力很弱，除相互碰撞或者跟器壁碰撞外，可以認為分子不受力而做勻速直線運動，因而氣體會充滿它能到達的整個空間無序性分子之間頻繁地發生碰撞，使每個分子的速度大小和方向頻繁地改變，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，而且向著各個方向運動的氣體分子數目幾乎相等規律性氣體分子的速率分布呈現出“中間多、兩頭少”的分布規律。當溫度升高時，速率大的分子數增多，速率小的分子數減少，分子的平均速率增大。反之，分子的平均速率減小。2.分子運動速率分布圖像

（1）圖像如圖所示。

（2）規律：在一定溫度下，不管個別分子怎樣運動，多數氣體分子的速率都在某個數值附近，表現出“中間多、兩頭少”的分布規律。當溫度升高時，“中間多、兩頭少”的分布規律不變，氣體分子的平均速率增大，分布曲線的峰值向速率大的一方移動。例（多選）根據分子動理論，氣體分子運動的劇烈程度與溫度有關，下列表格中的數據是研究氧氣分子速率分布規律而列出的。續表B.溫度變化，“中間多、兩頭少”的分布規律要改變C.某一溫度下，分子速率都在某一數值附近，離這個數值越遠，分子越少D.溫度增加時，速率小的分子數減少了

依據表格內容，以下四位同學所總結的規律正確的是(

)A.無論溫度多高，速率很大和很小的分子總是少數

ACD解題感悟氣體分子速率分布規律（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）溫度越高，速率大的分子所占比例越大。（3）溫度升高，氣體分子的平均速率變大，但具體到某一個氣體分子，速率可能變大也可能變小，無法確定。1.關于氣體分子的運動情況，下列說法中正確的是(

)A.某一時刻具有某一速率的分子數目是相等的B.某一時刻一個分子速度的大小和方向是偶然的C.某一溫度下，大多數氣體分子的速率不會發生變化D.分子的速率分布毫無規律

B

B

探究點二

氣體壓強的微觀解釋

2.借助鉛筆，把氣球塞進一只瓶子里，并拉大氣球的吹氣口，反扣在瓶口上，如圖所示，然后給氣球吹氣，想把氣球吹大，非常困難，為什么？提示

由題意“吹氣口反扣在瓶口上”可知瓶內封閉著一定質量的空氣。當氣球稍吹大時，瓶內空氣的體積縮小，空氣分子的數密度變大，壓強變大，阻礙了氣球的膨脹，因而想把氣球吹大是很困難的。

1.氣體壓強的產生大量氣體分子不斷和器壁碰撞，對器壁產生持續的壓力，單位時間內，作用在器壁單位面積上的壓力就是氣體的壓強。（1）微觀因素①氣體分子的數密度：氣體分子數密度（即單位體積內氣體分子的數目）越大，在單位時間內，與單位面積器壁碰撞的分子數就越多，氣體壓強就越大。

②氣體分子的平均速率：氣體的溫度越高，氣體分子的平均速率就越大，每個氣體分子與器壁碰撞時（可視為彈性碰撞）給器壁的沖力就越大;從另一方面講，分子的平均速率越大，在單位時間內，單位面積器壁受氣體分子撞擊的次數就越多，累計沖力就越大，氣體壓強就越大。2.氣體壓強的決定因素（2）宏觀因素①與溫度有關：其他條件不變，溫度越高，氣體的壓強越大。②與體積有關：其他條件不變，體積越小，氣體的壓強越大。

3.氣體壓強與大氣壓強的區別與聯系名稱氣體壓強大氣壓強區別①因密閉容器內的氣體分子的數密度一般很小，由氣體自身重力產生的壓強極小，可忽略不計，故氣體壓強由氣體分子碰撞器壁產生；②大小由氣體分子的數密度和溫度決定，與地球的引力無關；③氣體對每一側器壁的壓強大小都是相等的①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強；②地面大氣壓強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聯系兩種壓強最終都是通過氣體分子碰撞器壁或碰撞放入其中的物體而產生的例（2021福建永安第三中學高三月考）（多選）下面對氣體壓強的理解，正確的是(

)A.在完全失重的情況下，密閉容器內的氣體對器壁沒有壓強B.氣體壓強取決于單位體積內的分子數和氣體的溫度C.單位面積器壁受到大量氣體分子碰撞的作用力就是氣體對器壁的壓強D.氣體的壓強是由于氣體分子間的斥力產生的

BC

解題感悟氣體壓強的分析方法

（1）明確氣體壓強產生的原因——大量做無規則運動的分子對器壁頻繁、持續地碰撞。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）明確氣體壓強的決定因素——氣體分子的數密度與平均速率。

（3）只有知道了兩個因素的變化，才能確定壓強的變化，任何單個因素的變化都不能決定壓強是否變化。

BCD

[解析]氣體壓強是由大量氣體分子對器壁的不斷碰撞引起的，它由氣體的溫度和單位體積內的分子數決定，與容器的運動狀態無關。2.（多選）如圖所示，封閉在汽缸內一定質量的理想氣體，如果保持體積不變，當溫度升高時，以下說法正確的是(

)A.氣體的密度增大B.氣體的壓強增大C.氣體分子的平均速率減小D.每秒撞擊單位面積器壁的氣體分子數增多

BD

[解析]由于質量不變，體積不變，則分子的數密度不變，而溫度升高，分子的平均速率增大，所以單位時間內氣體分子對單位面積器壁碰撞次數增多，壓強增大。1.（多選）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.氣體分子可以自由運動C.氣體分子間的相互作用力十分微弱D.氣體分子沿各個方向運動的機會（概率）相等

BCD

B

[解析]溫度升高，氣體分子的平均速率增大，但大氣壓強并未改變，可見單位體積內的分子數密度一定減小。

ABC

C

科學思維

統計規律的理解（1）個別事件的出現具有偶然因素，但大量事件的整體會表現出一定的規律性。（2）從微觀角度看，由于物體是由數量極多的分子組成的，這些分子并沒有統一的運動步調，單獨來看，各個分子的運動都是不規則的，具有偶然性，但從總體來看，大量分子的運動卻有一定的規律。1.伽爾頓板可以演示統計規律。如圖所示,讓大量小球從上方漏斗形入口落下,則選項圖中能正確反映最終落在槽內小球的分布情況的是(

)A.B.C.D.

C

[解析]根據統計規律，靠近入口的狹槽內的小球數目多，遠離入口的狹槽內小球數目少。1.（多選）在研究熱現象時，我們可以采用統計方法，這是因為(

)A.每個分子的運動速率隨溫度的變化是有規律的B.個別分子的運動不具有規律性C.在一定溫度下，大量分子的速率分布是確定的D.在一定溫度下，大量分子的速率分布隨時間而變化

BC

[解析]在研究熱現象時，單個分子的運動無規則的特征，但大量分子運動卻滿足統計規律。2.夏天開空調，冷氣從空調中吹進室內，則室內氣體分子的(

)A.熱運動劇烈程度增大 B.平均速率變大C.每個分子速率都會相應地減小 D.速率小的分子數所占的比例升高

D

[解析]冷氣從空調中吹進室內，室內溫度降低，分子熱運動劇烈程度減小，分子平均速率減小，即速率小的分子數所占的比例升高，但不是每個分子的速率都減小。3.下列關于氣體分子運動的特點，正確的說法是(

)A.氣體分子運動的平均速率與溫度有關B.當溫度升高時，氣體分子的速率分布不再是“中間多，兩頭少”C.氣體分子的運動速率可由牛頓運動定律求得D.氣體分子的平均速度隨溫度升高而增大

A

[解析]氣體分子的運動與溫度有關，溫度升高時，平均速率變大，但仍遵循“中間多，兩頭少”的統計規律；大量分子向各個方向運動的概率相等，所以穩定時，平均速度幾乎為零，與溫度無關。4.在一定溫度下，某種理想氣體的分子速率分布應該是(

)A.每個氣體分子速率都相等B.每個氣體分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子數目很少C.每個氣體分子速率一般都不相等，但在不同速率范圍內，分子數目的分布是均勻的D.每個氣體分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子數目很多

B

[解析]分子做無規則運動，速率大小各不相同，但分子的速率遵循一定的分布規律。大多數分子速率在某個數值附近，離這個數值越近，分子數目越多，離這個數值越遠，分子數目越少。

BC

6.如圖所示，兩個完全相同的圓柱形容器，甲中恰好裝滿水，容器乙密閉，其中充滿空氣，則下列說法中正確的是(

)

C

A.