2018-2019版高中物理 第二章 氣體 微型專題課件 教科版選修3-3.ppt

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1、微型專題氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用,第二章氣體,[學(xué)習(xí)目標(biāo)],1.會(huì)計(jì)算封閉氣體的壓強(qiáng).2.會(huì)處理變質(zhì)量問題.3.理解液柱移動(dòng)問題的分析方法.4.能用氣體實(shí)驗(yàn)定律解決一些綜合問題.,內(nèi)容索引,,重點(diǎn)探究啟迪思維探究重點(diǎn),達(dá)標(biāo)檢測(cè)檢測(cè)評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)過關(guān),重點(diǎn)探究,1.容器靜止或勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)求封閉氣體的壓強(qiáng)(1)連通器原理(取等壓面法)：在連通器中，同一液體(中間液體不間斷)的同一水平液面上的壓強(qiáng)是相等的.液體內(nèi)深h處的總壓強(qiáng)p＝p0＋ρgh，p0為液面上方的壓強(qiáng).注意：①在考慮與氣體接觸的液柱所產(chǎn)生的附加壓強(qiáng)ph＝ρgh時(shí)，應(yīng)特別注意h是表示液面間豎直高度，不一定是液柱長(zhǎng)度.②求由液體封閉的氣體壓強(qiáng)，應(yīng)選擇最低

2、液面列平衡方程.(2)受力平衡法：選取與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得氣體的壓強(qiáng).,一、封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算,2.容器加速運(yùn)動(dòng)時(shí)求封閉氣體的壓強(qiáng)當(dāng)容器加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，通常選擇與氣體相關(guān)聯(lián)的液柱、固體等作為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析，然后由牛頓第二定律列方程，求出封閉氣體的壓強(qiáng).,例1若已知大氣壓強(qiáng)為p0，在圖1中各裝置均處于靜止?fàn)顟B(tài)，求被封閉氣體的壓強(qiáng).(重力加速度為g),答案,解析,圖1,答案甲：p0－ρgh乙：p0－ρgh丙：p0－ρgh丁：p0＋ρgh1,解析在題圖甲中，以高為h的液柱為研究對(duì)象，由平衡方程知：p氣S＝－ρghS＋p0S得p氣

3、＝p0－ρgh在題圖乙中，以B液面為研究對(duì)象，由平衡方程有：pAS＋ρghS＝p0Sp氣＝pA＝p0－ρgh在題圖丙中，以液面B為研究對(duì)象，有：pA＋ρghsin60＝pB＝p0,在題圖丁中，以液面A為研究對(duì)象，由平衡方程得：pAS＝(p0＋ρgh1)S得p氣＝pA＝p0＋ρgh1,例2如圖2所示，設(shè)活塞質(zhì)量為m，活塞面積為S，汽缸質(zhì)量為M，重力加速度為g，求被封閉氣體的壓強(qiáng).,答案,解析,圖2,解析甲中選活塞為研究對(duì)象，由合力為零得p0S＋mg＝pS,乙中選汽缸為研究對(duì)象，得pS＋Mg＝p0S,丙中選整體為研究對(duì)象得F＝(M＋m)a①再選活塞為研究對(duì)象得F＋p0S－pS＝ma②,例3圖3中相

4、同的A、B汽缸的長(zhǎng)度、橫截面積分別為30cm和20cm2，C是可在汽缸B內(nèi)無摩擦滑動(dòng)的、體積不計(jì)的活塞，D為閥門.整個(gè)裝置均由導(dǎo)熱材料制成.起初閥門關(guān)閉，A內(nèi)有壓強(qiáng)為pA＝2.0105Pa的氮?dú)?，B內(nèi)有壓強(qiáng)為pB＝1.0105Pa的氧氣，活塞C處于圖中所示位置.閥門打開后，活塞移動(dòng)，最后達(dá)到平衡，求活塞C移動(dòng)的距離及平衡后B中氣體的壓強(qiáng).(假定氧氣和氮?dú)饩鶠槔硐霘怏w，連接汽缸的管道體積可忽略不計(jì)),圖3,答案10cm1.5105Pa,答案,解析,解析由玻意耳定律：對(duì)A部分氣體有：pALS＝p(L＋x)S對(duì)B部分氣體有：pBLS＝p(L－x)S代入相關(guān)數(shù)據(jù)解得：x＝10cmp＝1.5105Pa.

5、,解決汽缸類問題的一般思路1.弄清題意，確定研究對(duì)象，一般來說，研究對(duì)象分兩類：一類是熱學(xué)研究對(duì)象(一定質(zhì)量的氣體)；另一類是力學(xué)研究對(duì)象(汽缸、活塞或某系統(tǒng)).2.分析清楚題目所述的物理過程，對(duì)熱學(xué)研究對(duì)象分析清楚初、末狀態(tài)及狀態(tài)變化過程，依據(jù)氣體實(shí)驗(yàn)定律列出方程；對(duì)力學(xué)研究對(duì)象要進(jìn)行正確的受力分析，依據(jù)力學(xué)規(guī)律列出方程.3.注意挖掘題目的隱含條件，如壓強(qiáng)關(guān)系、體積關(guān)系等，列出輔助方程.4.多個(gè)方程聯(lián)立求解.對(duì)求解的結(jié)果注意檢驗(yàn)它們的合理性.,二、變質(zhì)量問題,例4某種噴霧器的貯液筒的總?cè)莘e為7.5L，如圖4所示，裝入6L的藥液后再用密封蓋將貯液筒密封，與貯液筒相連的活塞式打氣筒每次能壓入30

6、0cm3、1atm的空氣，設(shè)整個(gè)過程溫度保持不變，求：,答案,答案15,圖4,(1)要使貯液筒中空氣的壓強(qiáng)達(dá)到4atm，打氣筒應(yīng)打壓幾次？,解析設(shè)每打一次氣，貯液筒內(nèi)增加的壓強(qiáng)為p，整個(gè)過程溫度保持不變，由玻意耳定律得：1atm300cm3＝1.5103cm3p，p＝0.2atm,解析,答案,答案1.5L,(2)在貯液筒中空氣的壓強(qiáng)達(dá)到4atm時(shí)，打開噴嘴使其噴霧，直到內(nèi)外氣體壓強(qiáng)相等，這時(shí)筒內(nèi)還剩多少藥液？,解析,解析設(shè)停止噴霧時(shí)貯液筒內(nèi)氣體體積為V由玻意耳定律得：4atm1.5L＝1atmVV＝6L故還剩藥液7.5L－6L＝1.5L.,在對(duì)氣體質(zhì)量變化的問題分析和求解時(shí)，首先要將質(zhì)量變化的

7、問題變成質(zhì)量不變的問題，否則不能應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律.如漏氣問題，不管是等溫漏氣、等容漏氣，還是等壓漏氣，都要將漏掉的氣體收回來.可以設(shè)想有一個(gè)“無形彈性袋”收回漏氣，且漏掉的氣體和容器中剩余氣體同溫、同壓，這樣就把變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題，然后再應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律求解.,三、液柱移動(dòng)問題,用液柱或活塞隔開兩部分氣體，當(dāng)氣體溫度變化時(shí)，氣體的狀態(tài)參量p、V、T都發(fā)生了變化，直接判斷液柱或活塞的移動(dòng)方向比較困難，通常先進(jìn)行氣體狀態(tài)的假設(shè)，然后應(yīng)用查理定律求解.其一般思路為：(1)先假設(shè)液柱或活塞不動(dòng)，兩部分氣體均做等容變化.,說明：液柱是否移動(dòng)，取決于液柱兩端受力是否平衡.當(dāng)液柱兩邊橫截面積相等時(shí)，

8、只需比較壓強(qiáng)的變化量；液柱兩邊橫截面積不相等時(shí)，則應(yīng)比較變化后液柱兩邊受力的大小.,答案,例5如圖5所示，兩端封閉粗細(xì)均勻、豎直放置的玻璃管內(nèi)有一長(zhǎng)為h的水銀柱，將管內(nèi)氣體分為兩部分，已知l2＝2l1.若使兩部分氣體同時(shí)升高相同的溫度，則管內(nèi)水銀柱將(設(shè)原來溫度相同)A.向上移動(dòng)B.向下移動(dòng)C.水銀柱不動(dòng)D.無法判斷,解析,√,圖5,此類問題中，如果是氣體溫度降低，則ΔT為負(fù)值，Δp亦為負(fù)值，表示氣體壓強(qiáng)減小，那么降溫后水銀柱應(yīng)該向壓強(qiáng)減小得多的一方移動(dòng).,四、氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用,應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律的解題步驟：(1)確定研究對(duì)象，即被封閉的氣體.(2)分析被研究氣體在狀態(tài)變化時(shí)是否符合定律條

9、件，是否是質(zhì)量和體積保持不變或質(zhì)量和壓強(qiáng)保持不變.(3)確定初、末兩個(gè)狀態(tài)的六個(gè)狀態(tài)參量p1、V1、T1、p2、V2、T2.(4)按玻意耳定律、查理定律或蓋呂薩克定律列式求解.(5)求解結(jié)果并分析、檢驗(yàn).,答案,例6如圖6所示，上端開口的光滑圓柱形汽缸豎直放置，橫截面積為40cm2的活塞將一定質(zhì)量的氣體和一形狀不規(guī)則的固體A封閉在汽缸內(nèi).在汽缸內(nèi)距缸底60cm處設(shè)有a、b兩限制裝置，使活塞只能向上滑動(dòng).開始時(shí)活塞擱在a、b上，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p0(p0＝1.0105Pa為大氣壓強(qiáng))，溫度為300K.現(xiàn)緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體，當(dāng)溫度為330K時(shí)，,解析,圖6,活塞恰好離開a、b；當(dāng)溫度為360K時(shí)，

10、活塞上升了4cm.g取10m/s2，求：(1)活塞的質(zhì)量；,答案4kg,解析設(shè)物體A的體積為ΔV.T1＝300K，p1＝1.0105Pa，V1＝(6040－ΔV)cm3,T3＝360K，p3＝p2，V3＝(6440－ΔV)cm3,代入數(shù)據(jù)得m＝4kg,答案,解析,(2)物體A的體積.,答案640cm3,代入數(shù)據(jù)得ΔV＝640cm3.,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1.(壓強(qiáng)的計(jì)算)如圖7所示，汽缸懸掛在天花板上，缸內(nèi)封閉著一定質(zhì)量的氣體A，已知汽缸質(zhì)量為m1，活塞的橫截面積為S，質(zhì)量為m2，活塞與汽缸之間的摩擦不計(jì)，外界大氣壓強(qiáng)為p0，求氣體A的壓強(qiáng)pA.(重力加速度為g),答案,1,2,3,4,解析,圖7,解析

11、對(duì)活塞進(jìn)行受力分析，如圖所示.活塞受三個(gè)力作用而平衡，由力的平衡條件可得pAS＋m2g＝p0S，,2.(壓強(qiáng)的計(jì)算)求圖8中被封閉氣體A的壓強(qiáng).其中(1)、(2)、(3)圖中的玻璃管內(nèi)都裝有水銀，(4)圖中的小玻璃管浸沒在水中.大氣壓強(qiáng)p0＝76cmHg.(p0＝1.01105Pa，g＝10m/s2，ρ水＝1103kg/m3),答案,解析,1,2,3,4,圖8,答案(1)66cmHg(2)71cmHg(3)81cmHg(4)1.13105Pa,解析(1)pA＝p0－ph＝76cmHg－10cmHg＝66cmHg.(2)pA＝p0－ph＝76cmHg－10sin30cmHg＝71cmHg.(3)

12、pB＝p0＋ph2＝76cmHg＋10cmHg＝86cmHgpA＝pB－ph1＝86cmHg－5cmHg＝81cmHg.(4)pA＝p0＋ρ水gh＝1.01105Pa＋1103101.2Pa＝1.13105Pa.,1,2,3,4,3.(變質(zhì)量問題)一只兩用活塞氣筒的原理如圖9所示(打氣時(shí)如圖甲所示，抽氣時(shí)如圖乙所示)，其筒內(nèi)體積為V0，現(xiàn)將它與另一只容積為V的容器相連接，容器內(nèi)的空氣壓強(qiáng)為p0，當(dāng)分別作為打氣筒和抽氣筒時(shí)，活塞工作n次后，在上述兩種情況下，容器內(nèi)的氣體壓強(qiáng)分別為(大氣壓強(qiáng)為p0),圖9,√,答案,解析,1,2,3,4,解析打氣時(shí)，活塞每推動(dòng)一次，就把體積為V0、壓強(qiáng)為p0的氣體

13、推入容器內(nèi)，若活塞工作n次，就是把壓強(qiáng)為p0、體積為nV0的氣體壓入容器內(nèi)，容器內(nèi)原來有壓強(qiáng)為p0、體積為V的氣體，根據(jù)玻意耳定律得：p0(V＋nV0)＝p′V，,1,2,3,4,抽氣時(shí)，活塞每拉動(dòng)一次，就把容器中的氣體的體積從V膨脹為V＋V0，而容器中的氣體壓強(qiáng)就要減小，活塞推動(dòng)時(shí)，將抽氣筒中的體積為V0的氣體排出，而再次拉動(dòng)活塞時(shí)，又將容器中剩余的氣體的體積從V膨脹到V＋V0，容器內(nèi)的壓強(qiáng)繼續(xù)減小，根據(jù)玻意耳定律得：第一次抽氣p0V＝p1(V＋V0)，,1,2,3,4,第二次抽氣p1V＝p2(V＋V0),A.不動(dòng)B.向左移動(dòng)C.向右移動(dòng)D.無法確定是否移動(dòng),4.(液柱移動(dòng)問題)兩端封閉、內(nèi)徑均勻的直玻璃管水平放置，如圖10所示.V左|Δp左|，即右側(cè)空氣柱的壓強(qiáng)降低得比左側(cè)空氣柱的壓強(qiáng)多，故水銀柱向右移動(dòng)，選項(xiàng)C正確.,