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1、,第八章,氣 體,目標(biāo)定位,學(xué)案1 氣體的等溫變化,知識(shí)探究,自我檢測(cè),一、封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算,1.在圖1中，C、D兩處液面水平且等高，液體密度為，其他條件已標(biāo)于圖上，試求封閉氣體A的壓強(qiáng).,問(wèn)題設(shè)計(jì),知識(shí)探究,圖1,答案 同一水平液面C、D處壓強(qiáng)相同，可得pAp0gh.,2.在圖2中，氣缸置于水平地面上，氣缸截面積為S，活塞質(zhì)量為m，設(shè)大氣壓為p0，試求封閉氣體的壓強(qiáng).,圖2,答案 以活塞為研究對(duì)象，受力分析如圖，由平衡條件得mgp0SpS,封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算方法主要有： 1.取等壓面法 根據(jù)同種液體在同一水平液面處 相等，在連通器內(nèi)靈活選取等壓面，由兩側(cè)壓強(qiáng)相等列方程求氣體壓強(qiáng). 2.力平

2、衡法 對(duì)于平衡態(tài)下用液柱、活塞等封閉的氣體壓強(qiáng)，可對(duì)液柱、活塞等進(jìn)行受力分析，由F合 列式求氣體壓強(qiáng).,壓強(qiáng),0,要點(diǎn)提煉,3.牛頓第二定律法 當(dāng)封閉氣體所在的系統(tǒng)處于力學(xué)非平衡態(tài)時(shí)通常選擇與封閉氣體相關(guān)聯(lián)的液柱、活塞等作為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析，由F合ma列式求氣體壓強(qiáng).,二、玻意耳定律,1.等溫變化 一定質(zhì)量的氣體，在 不變的條件下其壓強(qiáng)與體積發(fā)生的變化叫等溫變化. 2.玻意耳定律 (1)內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在 不變的情況下，壓強(qiáng)p與體積V成 . (2)公式： C或者 .,溫度,溫度,反比,pV,p1V1p2V2,3.成立條件 玻意耳定律p1V1p2V2是實(shí)驗(yàn)定律，只有在氣體質(zhì)量一定

3、、 不變的條件下才成立. 4.常量的意義 p1V1p2V2常量C 該常量C與氣體的種類、質(zhì)量、溫度有關(guān)，對(duì)一定質(zhì)量的氣體，溫度越高，該常量C越 (填“大”或“小”).,大,溫度,5.利用玻意耳定律解題的基本思路 (1)明確研究對(duì)象，并判斷是否滿足玻意耳定律的條件. (2)明確初、末狀態(tài)及狀態(tài)參量(p1、V1；p2、V2) (3)根據(jù)玻意耳定律列方程求解. 注意：用p1V1p2V2解題時(shí)只要同一物理量使用同一單位即可， (填“一定”或“不必”)轉(zhuǎn)化成國(guó)際單位制中的單位.,不必,1.pV圖象：一定質(zhì)量的氣體等溫變化的pV圖象是雙曲線的一支，雙曲線上的每一個(gè)點(diǎn)均表示氣體在該溫度下的一個(gè)狀態(tài).而且同一

4、條等溫線上每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的p、V坐標(biāo)的乘積是 的.一定質(zhì)量的氣體在不同溫度下的等溫線是不同的雙曲線，且pV乘積越大，溫度就 ，圖3中T2 T1.,三、pV圖象,相等,越高,圖3,虛線,pV,越高,圖4,典例精析,一、封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算,例1 如圖5所示，活塞的質(zhì)量為m，氣缸缸套的質(zhì)量為M.通過(guò)彈簧吊在天花板上，氣缸內(nèi)封有一定質(zhì)量的氣體.缸套和活塞間無(wú)摩擦，活塞面積為S，大氣壓強(qiáng)為p0.則封閉氣體的壓強(qiáng)為( ),圖5,解析 對(duì)氣缸缸套進(jìn)行受力分析，如圖所示. 由平衡條件可得：p0SMgpS,二、玻意耳定律的應(yīng)用,例2 如圖6所示，一根一端封閉的粗細(xì)均勻的細(xì)玻璃管，有一段h19 cm的水銀柱將一部分空

5、氣封閉在細(xì)玻璃管里.當(dāng)玻璃管開口向上豎直放置時(shí)(如圖甲)，管內(nèi)空氣柱長(zhǎng)L115 cm，當(dāng)時(shí)的大氣壓強(qiáng)p076 cmHg.那么，當(dāng)玻璃管開口向下豎直放置時(shí)(如圖乙，水銀沒有流出)，管內(nèi)空氣柱的長(zhǎng)度是多少？,圖6,解析 設(shè)細(xì)玻璃管橫截面積為S，開口向下豎直放置時(shí)空氣柱的長(zhǎng)度為L(zhǎng)2. 開口向上豎直放置時(shí)： 空氣柱的體積V1L1S 壓強(qiáng)p1p0ph(7619) cmHg95 cmHg,開口向下豎直放置時(shí) 空氣柱的體積V2L2S 壓強(qiáng)p2p0ph(7619) cmHg57 cmHg 根據(jù)玻意耳定律，有p1V1p2V2 代入數(shù)值可得L225 cm 答案 25 cm,例3 如圖7所示，一粗細(xì)均勻、導(dǎo)熱良好、

6、裝 有適量水銀的U形管豎直放置，右端與大氣相通， 左端封閉長(zhǎng)l120 cm氣柱，兩管中水銀面等高. 現(xiàn)將右端與一低壓艙(未畫出)接通，穩(wěn)定后右管 水銀面高出左管水銀面h10 cm.環(huán)境溫度不變， 大氣壓強(qiáng)p075 cmHg，求穩(wěn)定后低壓艙內(nèi)的壓強(qiáng)(用“cmHg”作單位).,圖7,解析 設(shè)U形管橫截面積為S，則初始狀態(tài)左端封閉氣柱體積可記為V1l1S，由兩管中水銀面等高，可知初始狀態(tài)其壓強(qiáng)為p0.當(dāng)右管水銀面高出左管10 cm時(shí)，左管水銀面下降5 cm，氣柱長(zhǎng)度增加5 cm，此時(shí)氣柱體積可記為V2(l15 cm)S，右管低壓艙內(nèi)的壓強(qiáng)記為p，則左管氣柱壓強(qiáng)p2p10 cmHg，根據(jù)玻意耳定律得：

7、p0V1p2V2,即p0l1S(p10 cmHg)(l15 cm)S 代入數(shù)據(jù)，解得：p50 cmHg. 答案 50 cmHg,三、pV圖象,例4 如圖8所示，是一定質(zhì)量的某種氣體狀 態(tài)變化的pV圖象，氣體由狀態(tài)A變化到狀 態(tài)B的過(guò)程中，氣體分子平均速率的變化情 況是( ),圖8,A.一直保持不變 B.一直增大 C.先減小后增大 D.先增大后減小,解析 由題圖可知，pAVApBVB，所以A、B 兩狀態(tài)的溫度相等，在同一等溫線上.由于離 原點(diǎn)越遠(yuǎn)的等溫線溫度越高，如圖所示，所 以從狀態(tài)A到狀態(tài)B，氣體溫度應(yīng)先升高后降 低，分子平均速率先增大后減小. 答案 D,自我檢測(cè),1.(氣體壓強(qiáng)的計(jì)算)如圖

8、9所示，豎直放置的U形 管，左端開口右端封閉，管內(nèi)有a、b兩段水銀 柱，將A、B兩段空氣柱封閉在管內(nèi).已知水銀柱 a長(zhǎng)h1為10 cm，水銀柱b兩個(gè)液面間的高度差h2 為5 cm，大氣壓強(qiáng)為75 cmHg，求空氣柱A、B的壓強(qiáng)分別是多少？,1,2,3,4,圖9,解析 設(shè)管的橫截面積為S，選a的下端面為參考液面，它受向下的壓力為(pAph1)S，受向上的大氣壓力為p0S，由于系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，則(pAph1)Sp0S， 所以pAp0ph1(7510) cmHg65 cmHg，,1,2,3,4,再選b的左下端面為參考液面，由連通器原理知：液柱h2的上表面處的壓強(qiáng)等于pB，則(pBph2)SpAS，

9、所以pBpAph2(655) cmHg60 cmHg. 答案 65 cmHg 60 cmHg,1,2,3,4,2.(玻意耳定律的應(yīng)用)一定質(zhì)量的氣體，壓強(qiáng)為3 atm，保持溫度不變，當(dāng)壓強(qiáng)減小了2 atm，體積變化了4 L，則該氣體原來(lái)的體積為( ),1,2,3,4,解析 設(shè)該氣體原來(lái)的體積為V1，由玻意耳定律得3V1(32)(V14)，解得V12 L.,答案 B,1,2,3,4,3.(pV圖象的考查)如圖10所示，DABC表示一定質(zhì)量的某種氣體狀態(tài)變化的一個(gè)過(guò)程，則下列說(shuō)法正確的是( ),1,2,3,4,圖10,A.DA是一個(gè)等溫過(guò)程 B.AB是一個(gè)等溫過(guò)程 C.A與B的狀態(tài)參量相同 D.BC體積減小，壓強(qiáng)減小，溫度不變,1,2,3,4,1,2,3,4,4.(玻意耳定律的應(yīng)用)如圖11所示，橫截面積為 0.01 m2的氣缸內(nèi)被重力G200 N的活塞封閉了 高30 cm的氣體.已知大氣壓p01.0105 Pa，現(xiàn) 將氣缸倒轉(zhuǎn)豎直放置，設(shè)溫度不變，求此時(shí)活 塞到缸底的高度.,圖11,1,2,3,4,甲,末狀態(tài)：氣缸倒轉(zhuǎn)開口向下時(shí)，受力分析如圖乙所示,1,2,3,4,乙,課堂要點(diǎn)小結(jié),