湖南省长郡中学高中物理 第八章 第一节 气体的等温变化的应用(第2课时)课件 新人教版选修3-3

8.1.2气体的等温变化的应用气体压强的计算方法（一）——参考液片法1.计算的主要依据是液体静止力学知识。气体压强的计算方法（一）——参考液片法1.计算的主要依据是液体静止力学知识。①液面下h深处的压强为p=ρgh。气体压强的计算方法（一）——参考液片法1.计算的主要依据是液体静止力学知识。①液面下h深处的压强为p=ρgh。②液面与外界大气相接触。则液面下h处的压强为p=p0+ρgh气体压强的计算方法（一）——参考液片法1.计算的主要依据是液体静止力学知识。①液面下h深处的压强为p=ρgh。②液面与外界大气相接触。则液面下h处的压强为p=p0+ρgh③帕斯卡定律：加在密闭静止液体（或气体）上的压强能够大小不变地由液体（或气体）向各个方向传递（注意：适用于密闭静止的液体或气体）气体压强的计算方法（一）——参考液片法1.计算的主要依据是液体静止力学知识。①液面下h深处的压强为p=ρgh。②液面与外界大气相接触。则液面下h处的压强为p=p0+ρgh③帕斯卡定律：加在密闭静止液体（或气体）上的压强能够大小不变地由液体（或气体）向各个方向传递（注意：适用于密闭静止的液体或气体）④连通器原理：在连通器中，同一种液体（中间液体不间断）的同一水平面上的压强是相等的。气体压强的计算方法（一）——参考液片法1.计算下面几幅图中封闭的气体的压强1.计算下面几幅图中封闭的气体的压强静止1234h1.计算下面几幅图中封闭的气体的压强静止1234h已知大气压P0，水银柱长均为h1.计算下面几幅图中封闭的气体的压强静止1234h已知大气压P0，水银柱长均为h①选取封闭气体的水银柱为研究对象1.计算下面几幅图中封闭的气体的压强静止1234h已知大气压P0，水银柱长均为h①选取封闭气体的水银柱为研究对象②分析液体两侧受力情况，建立力的平衡方程，消去横截面积，得到液柱两面侧的压强平衡方程1.计算下面几幅图中封闭的气体的压强静止1234h已知大气压P0，水银柱长均为h①选取封闭气体的水银柱为研究对象②分析液体两侧受力情况，建立力的平衡方程，消去横截面积，得到液柱两面侧的压强平衡方程③解方程，求得气体压强气体压强的计算方法（二）——平衡条件法求用固体（如活塞等）封闭在静止容器内的气体压强，应对固体（如活塞等）进行受力分析。然后根据平衡条件求解。气体压强的计算方法（二）——平衡条件法求用固体（如活塞等）封闭在静止容器内的气体压强，应对固体（如活塞等）进行受力分析。然后根据平衡条件求解。567mSMMmSMmS气体压强的计算方法（三）——运用牛顿定律计算气体的压强气体压强的计算方法（三）——运用牛顿定律计算气体的压强当封闭气体的所在的系统处于力学非平衡状态时，欲求封闭气体压强，首先要选择恰当的对象（如与气体相关的液体、活塞等）并对其进行正确的受力分析（特别注意分析内外的压力）然后应用牛顿第二定律列方程求解。气体压强的计算方法（三）——运用牛顿定律计算气体的压强当封闭气体的所在的系统处于力学非平衡状态时，欲求封闭气体压强，首先要选择恰当的对象（如与气体相关的液体、活塞等）并对其进行正确的受力分析（特别注意分析内外的压力）然后应用牛顿第二定律列方程求解。89FmSM自由下滑气体压强的计算方法（三）——运用牛顿定律计算气体的压强不计一切摩擦已知大气压P0，水银柱长均为h当封闭气体的所在的系统处于力学非平衡状态时，欲求封闭气体压强，首先要选择恰当的对象（如与气体相关的液体、活塞等）并对其进行正确的受力分析（特别注意分析内外的压力）然后应用牛顿第二定律列方程求解。89FmSM自由下滑类型气体压强计算:类型1.液体密封气体气体压强计算:类型1.液体密封气体2.容器密封气体气体压强计算:类型1.液体密封气体2.容器密封气体3.气缸密封气体气体压强计算:类型1.液体密封气体2.容器密封气体3.气缸密封气体气体压强计算:思路方法步骤类型1.液体密封气体2.容器密封气体3.气缸密封气体气体压强计算:思路方法步骤1.定对象类型1.液体密封气体2.容器密封气体3.气缸密封气体气体压强计算:思路方法步骤1.定对象2.分析力类型1.液体密封气体2.容器密封气体3.气缸密封气体气体压强计算:思路方法步骤1.定对象2.分析力3.用规律类型1.液体密封气体2.容器密封气体3.气缸密封气体气体压强计算:思路方法步骤1.定对象2.分析力3.用规律类型1.液体密封气体2.容器密封气体3.气缸密封气体气体压强计算:思路方法步骤1.定对象2.分析力3.用规律整体类型1.液体密封气体2.容器密封气体3.气缸密封气体气体压强计算:思路方法步骤1.定对象2.分析力3.用规律整体部分类型1.液体密封气体2.容器密封气体3.气缸密封气体气体压强计算:思路方法步骤1.定对象2.分析力3.用规律整体部分缸体类型1.液体密封气体2.容器密封气体3.气缸密封气体气体压强计算:思路方法步骤1.定对象2.分析力3.用规律整体部分缸体活塞类型1.液体密封气体2.容器密封气体3.气缸密封气体气体压强计算:思路方法步骤1.定对象2.分析力3.用规律整体部分缸体活塞密封气体类型1.液体密封气体2.容器密封气体3.气缸密封气体气体压强计算:思路方法步骤1.定对象2.分析力3.用规律整体部分缸体活塞密封气体静态∑F外=0类型1.液体密封气体2.容器密封气体3.气缸密封气体气体压强计算:思路方法步骤1.定对象2.分析力3.用规律整体部分缸体活塞密封气体静态∑F外=0动态∑F外=ma例1.将一端封闭的均匀直玻璃管开口向下，竖直插入水银中，当管顶距槽中水银面8cm时，管内水银面比管外水银面低2cm。要使管内水银面比管外水银面高2cm，应将玻璃管竖直向上提起多少厘米？已知大气压强p0支持76cmHg，设温度不变。分析：均匀直玻璃管、U形玻璃管、汽缸活塞中封闭气体的等温过程是三种基本物理模型，所以在做题时必须掌握解题方法。在确定初始条件时，无论是压强还是体积的计算，都离不开几何关系的分析，那么，画好始末状态的图形，对解题便会有很大用。本题主要目的就是怎样去画始末状态的图形以找到几何关系，来确定状态参量。解：根据题意，由图知P1=P0+2cmHg=78cmHgV1=(8+2)S=10S，p2=p0-2cmHg=74cmHg，V2=[(8+x)-2]·S=(6+x)S．根据玻意耳定律：P1V1=P2V2代入数据解得玻璃管提升高度：x=4.54cm[练习]如图所示，注有水银的U型管，A管上端封闭，A、B两管用橡皮管相通。开始时两管液面相平，现将B管缓慢降低，在这一过程中，A管内气体体积______，B管比A管液面_____。增大低[练习]如图所示，注有水银的U型管，A管上端封闭，A、B两管用橡皮管相通。开始时两管液面相平，现将B管缓慢降低，在这一过程中，A管内气体体积______，B管比A管液面_____。强调思路，由V的变化→压强变化→借助p的计算判断液面的高低．低[练习]如图所示，注有水银的U型管，A管上端封闭，A、B两管用橡皮管相通。开始时两管液面相平，现将B管缓慢降低，在这一过程中，A管内气体体积______，B管比A管液面_____。增大用气体定律解题的步骤用气体定律解题的步骤1.确定研究对象．被封闭的气体(满足质量不变的条件)；用气体定律解题的步骤1.确定研究对象．被封闭的气体(满足质量不变的条件)；2.写出气体状态的初态和末态状态参量(p1，V1，T1)和(p2，V2，T2)数字或表达式；用气体定律解题的步骤1.确定研究对象．被封闭的气体(满足质量不变的条件)；2.写出气体状态的初态和末态状态参量(p1，V1，T1)和(p2，V2，T2)数字或表达式；3.根据气体状态变化过程的特点，列出相应的气体公式(本节课中就是玻意耳定律公式)；用气体定律解题的步骤1.确定研究对象．被封闭的气体(满足质量不变的条件)；2.写出气体状态的初态和末态状态参量(p1，V1，T1)和(p2，V2，T2)数字或表达式；3.根据气体状态变化过程的特点，列出相应的气体公式(本节课中就是玻意耳定律公式)；4.将2种各量代入气体公式中，求解未知量；用气体定律解题的步骤1.确定研究对象．被封闭的气体(满足质量不变的条件)；2.写出气体状态的初态和末态状态参量(p1，V1，T1)和(p2，V2，T2)数字或表达式；3.根据气体状态变化过程的特点，列出相应的气体公式(本节课中就是玻意耳定律公式)；4.将2种各量代入气体公式中，求解未知量；5.对结果的物理意义进行讨论．例2.均匀U形玻璃管竖直放置，用水银将一些空气封在A管内，当A、B两管水银面相平时，大气压强支持72cmHg。A管内空气柱长度为10cm，现往B管中注入水银，当两管水银面高度差为18cm时，A管中空气柱长度是多少？注入水银柱长度是多少？分析：如图所示，由于水银是不可压缩的，所以A管水银面上升高度x时，B管原水银面下降同样高度x．那么，当A、B两管水银面高度差为18cm时，在B管中需注入的水银柱长度应为(18+2x)cm．分析：如图所示，由于水银是不可压缩的，所以A管水银面上升高度x时，B管原水银面下降同样高度x．那么，当A、B两管水银面高度差为18cm时，在B管中需注入的水银柱长度应为(18+2x)cm．解：P1=P0=72cmHg，V1=10S，V2＝(10-x)SP2=P0+18＝90cmHg由玻意耳定律有P1V1=P2V2代入数据解得x=2cm注入水银长度为18+2x=22cm例3.密闭圆筒内有一质量为100g的活塞，活塞与圆筒顶端之间有一根劲度系数k=20N/m的轻弹簧；圆筒放在水平地面上，活塞将圆筒分成两部分，A室为真空，B室充有空气，平衡时，l0=0.10m，弹簧刚好没有形变如图所示。现将圆筒倒置，问这时B室的高度是多少？例3.密闭圆筒内有一质量为100g的活塞，活塞与圆筒顶端之间有一根劲度系数k=20N/m的轻弹簧；圆筒放在水平地面上，活塞将圆筒分成两部分，A室为真空，B室充有空气，平衡时，l0=0.10m，弹簧刚好没有形变如图所示。现将圆筒倒置，问这时B室的高度是多少？分析：汽缸类问题，求压强是关键：应根据共点力平衡条件或牛顿第二定律计算压强。例3.密闭圆筒内有一质量为100g的活塞，活塞与圆筒顶端之间有一根劲度系数k=20N/m的轻弹簧；圆筒放在水平地面上，活塞将圆筒分成两部分，A室为真空，B室充有空气，平衡时，l0=0.10m，弹簧刚好没有形变如图所示。现将圆筒倒置，问这时B室的高度是多少？分析：汽缸类问题，求压强是关键：应根据共点力平衡条件或牛顿第二定律计算压强。解：圆筒正立时：.1,011SVSmgp圆筒倒立时，受力分析如图所示，有p2S+mg=kx，x=l-l0，则温度不变，根据玻意耳定律：p1V1=p2V2．l=0.18m.1,)11(202SVSmgkp例4.某个容器的容积是10L，所装气体的压强是20×105Pa。如果温度保持不变，把容器的开关打开以后，容器里剩下的气体是原来的百分之几？设大气压是1.0×105Pa。解设容器原装气体为研究对象。初态p1=20×105PaV1=10LT1=T末态p2=1.0×105PaV2=？LT2=T由玻意耳定律p1V1=p2V2得即剩下的气体为原来的5％。就容器而言，里面气体质量变了，似乎是变质量问题了，但若视容器中气体出而不走，就又是质量不变了。%5%10020010200100.1101020552112LLLLPVPV故