单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,*,最新中小学教学课件,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,微型专题气体实验定律的应用,第二章,气,体,微型专题气体实验定律的应用第二章气体,学习,目标,1.,会计算封闭气体的压强,.,2.,会处理变质量问题,.,3.,理解液柱移动问题的分析方法,.,4.,能用气体实验定律解决一些综合问题,.,学习目标1.会计算封闭气体的压强.,内容索引,重点探究,启迪思维 探究重点,达标检测,检测评价 达标过关,内容索引重点探究达标检测,重点探究,重点探究,1.,容器静止或匀速运动时求封闭气体的压强,(1),连通器原理,(,取等压面法,),：在连通器中，同一液体,(,中间液体不间断,),的同一水平液面上的压强是相等的,.,液体内深,h,处的总压强,p,p,0,gh,，,p,0,为液面上方的压强,.,注意：,在考虑与气体接触的液柱所产生的附加压强,p,h,gh,时，应特别注意,h,是表示液面间竖直高度，不一定是液柱长度,.,求由液体封闭的气体压强，应选择最低液面列平衡方程,.,(2),受力平衡法：选取与气体接触的液柱,(,或活塞,),为研究对象进行受力分析，得到液柱,(,或活塞,),的受力平衡方程，求得气体的压强,.,一、封闭气体压强的计算,1.容器静止或匀速运动时求封闭气体的压强一、封闭气体压强的计,2.,容器加速运动时求封闭气体的压强,当容器加速运动时，通常选择与气体相关联的液柱、固体等作为研究对象，进行受力分析，然后由牛顿第二定律列方程，求出封闭气体的压强,.,2.容器加速运动时求封闭气体的压强,例,1,若已知大气压强为,p,0,，在图,1,中各装置均处于静止状态，求被封闭气体的压强,.(,重力加速度为,g,),答案,解析,图,1,答案,甲：,p,0,gh,乙：,p,0,gh,丙：,p,0,gh,丁：,p,0,gh,1,例1若已知大气压强为p0，在图1中各装置均处于静止状态，求,解析,在题图甲中，以高为,h,的液柱为研究对象，由平衡方程知：,p,气,S,ghS,p,0,S,得,p,气,p,0,gh,在题图乙中，以,B,液面为研究对象，由平衡方程有：,p,A,S,ghS,p,0,S,p,气,p,A,p,0,gh,在题图丙中，以液面,B,为研究对象，有：,p,A,gh,sin 60,p,B,p,0,解析在题图甲中，以高为h的液柱为研究对象，由平衡方程知：p,在题图丁中，以液面,A,为研究对象，由平衡方程得：,p,A,S,(,p,0,gh,1,),S,得,p,气,p,A,p,0,gh,1,在题图丁中，以液面A为研究对象，由平衡方程得：,例,2,如图,2,所示，设活塞质量为,m,，活塞面积为,S,，汽缸质量为,M,，重力加速度为,g,，求被封闭气体的压强,.,答案,解析,图,2,例2如图2所示，设活塞质量为m，活塞面积为S，汽缸质量为M,解析,甲中选活塞为研究对象，由合力为零得,p,0,S,mg,pS,乙中选汽缸为研究对象，得,pS,Mg,p,0,S,丙中选整体为研究对象得,F,(,M,m,),a,再选活塞为研究对象得,F,p,0,S,pS,ma,解析甲中选活塞为研究对象，由合力为零得p0SmgpS乙,例,3,图,3,中相同的,A,、,B,汽缸的长度、横截面积分别为,30 cm,和,20 cm,2,，,C,是可在汽缸,B,内无摩擦滑动的、体积不计的活塞，,D,为阀门,.,整个装置均由导热材料制成,.,起初阀门关闭，,A,内有压强为,p,A,2.0,10,5,Pa,的氮气，,B,内有压强为,p,B,1.0,10,5,Pa,的氧气，活塞,C,处于图中所示位置,.,阀门打开后，活塞移动，最后达到平衡，求活塞,C,移动的距离及平衡后,B,中气体的压强,.(,假定氧气和氮气均为理想气体，连接汽缸的管道体积可忽略不计,),图,3,答案,10 cm,1.5,10,5,Pa,答案,解析,例3图3中相同的A、B汽缸的长度、横截面积分别为30 cm,解析,由玻意耳定律：,对,A,部分气体有：,p,A,LS,p,(,L,x,),S,对,B,部分气体有：,p,B,LS,p,(,L,x,),S,代入相关数据解得：,x,10 cm,p,1.5,10,5,Pa.,解析由玻意耳定律：,解决汽缸类问题的一般思路,1.,弄清题意，确定研究对象，一般来说，研究对象分两类：一类是热学研究对象,(,一定质量的气体,),；另一类是力学研究对象,(,汽缸、活塞或某系统,).,2.,分析清楚题目所述的物理过程，对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定律列出方程；对力学研究对象要进行正确的受力分析，依据力学规律列出方程,.,3.,注意挖掘题目的隐含条件，如压强关系、体积关系等，列出辅助方程,.,4.,多个方程联立求解,.,对求解的结果注意检验它们的合理性,.,规律总结,解决汽缸类问题的一般思路规律总结,二、变质量问题,例,4,某种喷雾器的贮液筒的总容积为,7.5 L,，如图,4,所示，装入,6 L,的药液后再用密封盖将贮液筒密封，与贮液筒相连的活塞式打气筒每次能压入,300 cm,3,、,1 atm,的空气，设整个过程温度保持不变，求：,答案,答案,15,图,4,(1),要使贮液筒中空气的压强达到,4 atm,，打气筒应打压几次？,解析,设每打一次气，贮液筒内增加的压强为,p,，整个过程温度保持不变，,由玻意耳定律得：,1 atm,300 cm,3,1.5,10,3,cm,3,p,，,p,0.2 atm,解析,二、变质量问题例4某种喷雾器的贮液筒的总容积为7.5 L，,答案,答案,1.5 L,(2),在贮液筒中空气的压强达到,4 atm,时，打开喷嘴使其喷雾，直到内外气体压强相等，这时筒内还剩多少药液？,解析,解析,设停止喷雾时贮液筒内气体体积为,V,由玻意耳定律得：,4 atm,1.5 L,1 atm,V,V,6 L,故还剩药液,7.5 L,6 L,1.5 L.,答案答案1.5 L(2)在贮液筒中空气的压强达到4 atm,在对气体质量变化的问题分析和求解时，首先要将质量变化的问题变成质量不变的问题，否则不能应用气体实验定律,.,如漏气问题，不管是等温漏气、等容漏气，还是等压漏气，都要将漏掉的气体收回来,.,可以设想有一个,“,无形弹性袋,”,收回漏气，且漏掉的气体和容器中剩余气体同温、同压，这样就把变质量问题转化为定质量问题，然后再应用气体实验定律求解,.,方法总结,在对气体质量变化的问题分析和求解时，首先要将质量变化的问题变,三、液柱移动问题,用液柱或活塞隔开两部分气体，当气体温度变化时，气体的状态参量,p,、,V,、,T,都发生了变化，直接判断液柱或活塞的移动方向比较困难，通常先进行气体状态的假设，然后应用查理定律求解,.,其一般思路为：,(1),先假设液柱或活塞不动，两部分气体均做等容变化,.,说明：液柱是否移动，取决于液柱两端受力是否平衡,.,当液柱两边横截面积相等时，只需比较压强的变化量；液柱两边横截面积不相等时，则应比较变化后液柱两边受力的大小,.,三、液柱移动问题用液柱或活塞隔开两部分气体，当气体温度变化时,答案,例,5,如图,5,所示，两端封闭粗细均匀、竖直放置的玻璃管内有一长为,h,的水银柱，将管内气体分为两部分，已知,l,2,2,l,1,.,若使两部分气体同时升高相同的温度，则管内水银柱将,(,设原来温度相同,),A.,向上移动,B.,向下移动,C.,水银柱不动,D.,无法判断,解析,图,5,答案例5如图5所示，两端封闭粗细均匀、竖直放置的玻璃管内有,此类问题中，如果是气体温度降低，则,T,为负值，,p,亦为负值，表示气体压强减小，那么降温后水银柱应该向压强减小得多的一方移动,.,总结提升,此类问题中，如果是气体温度降低，则T为负值，p亦为负值，,四、气体实验定律的综合应用,应用气体实验定律的解题步骤：,(1),确定研究对象，即被封闭的气体,.,(2),分析被研究气体在状态变化时是否符合定律条件，是否是质量和体积保持不变或质量和压强保持不变,.,(3),确定初、末两个状态的六个状态参量,p,1,、,V,1,、,T,1,、,p,2,、,V,2,、,T,2,.,(4),按玻意耳定律、查理定律或盖吕萨克定律列式求解,.,(5),求解结果并分析、检验,.,四、气体实验定律的综合应用应用气体实验定律的解题步骤：,答案,例,6,如图,6,所示，上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置，横截面积为,40 cm,2,的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体,A,封闭在汽缸内,.,在汽缸内距缸底,60 cm,处设有,a,、,b,两限制装置，使活塞只能向上滑动,.,开始时活塞搁在,a,、,b,上，缸内气体的压强为,p,0,(,p,0,1.0,10,5,Pa,为大气压强,),，温度为,300 K.,现缓慢加热汽缸内气体，当温度为,330 K,时，,解析,图,6,活塞恰好离开,a,、,b,；当温度为,360 K,时，活塞上升了,4 cm.,g,取,10 m/s,2,，求：,(1),活塞的质量；,答案,4 kg,答案例6如图6所示，上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置，横截,解析,设物体,A,的体积为,V,.,T,1,300 K,，,p,1,1.0,10,5,Pa,，,V,1,(60,40,V,)cm,3,T,3,360 K,，,p,3,p,2,，,V,3,(64,40,V,)cm,3,代入数据得,m,4 kg,解析设物体A的体积为V.T3360 K，p3p2，V,答案,解析,(2),物体,A,的体积,.,答案,640 cm,3,代入数据得,V,640 cm,3,.,答案解析(2)物体A的体积.答案640 cm3代入数据得,达标检测,达标检测,1.,(,压强的计算,),如图,7,所示，汽缸悬挂在天花板上，缸内封闭着一定质量的气体,A,，已知汽缸质量为,m,1,，活塞的横截面积为,S,，质量为,m,2,，活塞与汽缸之间的摩擦不计，外界大气压强为,p,0,，求气体,A,的压强,p,A,.(,重力加速度为,g,),答案,1,2,3,4,解析,图,7,解析,对活塞进行受力分析，如图所示,.,活塞受三个力作用而平衡，由力的平衡条件可得,p,A,S,m,2,g,p,0,S,，,1.(压强的计算)如图7所示，汽缸悬挂在天花板上，缸内封闭着,2.,(,压强的计算,),求图,8,中被封闭气体,A,的压强,.,其中,(1),、,(2),、,(3),图中的玻璃管内都装有水银，,(4),图中的小玻璃管浸没在水中,.,大气压强,p,0,76 cmHg.(,p,0,1.01,10,5,Pa,，,g,10 m,/,s,2,，,水,1,10,3,kg/,m,3,),答案,解析,1,2,3,4,图,8,答案,(1)66 cmHg,(2)71 cmHg,(3)81 cmHg,(4)1.13,10,5,Pa,2.(压强的计算)求图8中被封闭气体A的压强.其中(1)、(,解析,(1),p,A,p,0,p,h,76 cmHg,10 cmHg,66 cmHg.,(2),p,A,p,0,p,h,76 cmHg,10sin 30 cmHg,71 cmHg.,(3),p,B,p,0,p,h,2,76 cmHg,10 cmHg,86 cmHg,p,A,p,B,p,h,1,86 cmHg,5 cmHg,81 cmHg.,(4),p,A,p,0,水,gh,1.01,10,5,Pa,1,10,3,10,1.2 Pa,1.13,10,5,Pa.,1,2,3,4,解析(1)pAp0ph76 cmHg10 cmHg,3.,(,变质量问题,),一只两用活塞气筒的原理如图,9,所示,(,打气时如图甲所示，抽气时如图乙所示,),，其筒内体积为,V,0,，现将它与另一只容积为,V,的容器相连接，容器内的空气压强为,p,0,，当分别作为打气筒和抽气筒时，活塞工作,n,次后，在上述两种情况下，容器内的气体压强分别为,(,大气