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,,,第二章 固體、液體和氣體 氣體實驗定律(Ⅱ) 第2課時,高中物理·選修3-3·粵教版,[目標(biāo)定位] 1.進(jìn)一步熟練掌握氣體三定律，并能熟練應(yīng)用． 2.熟練掌握各種氣體圖象，及其它們之間的轉(zhuǎn)換． 3.能熟練處理有關(guān)氣體性質(zhì)的幾類問題．,預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué),溫度,反比,pV＝C,p1V1＝p2V2,體積,正比,預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué),壓強(qiáng),正比,一、相互關(guān)聯(lián)的兩部分氣體的分析方法 這類問題涉及兩部分氣體，它們之間雖然沒有氣體交換，但其壓強(qiáng)或體積這些量間有一定的關(guān)系，分析清楚這些關(guān)系是解決問題的關(guān)鍵，解決這類問題的一般方法是： 1．分別選取每部分氣體為研究對象，確定初、末狀態(tài)參量，根據(jù)狀態(tài)方程列式求解． 2．認(rèn)真分析兩部分氣體的壓強(qiáng)、體積之間的關(guān)系，并列出方程． 3．多個方程聯(lián)立求解．,課堂講義,課堂講義,例1 如圖1所示，內(nèi)徑均勻的U形管中裝入水銀，兩管中水銀面與管口的距離均為l＝10.0 cm，大氣壓強(qiáng)p0＝75.8 cmHg時，將右側(cè)管口封閉，然后從左側(cè)管口處將一活塞緩慢向下推入管中，直到左右兩側(cè)水銀面高度差達(dá)h＝6.0 cm為止．求活塞在管內(nèi)移動的距離． 答案 6.4 cm,圖1,課堂講義,課堂講義,課堂講義,二、假設(shè)法在判斷液柱(或活塞)的移動問題的應(yīng)用 此類問題的特點(diǎn)是：當(dāng)氣體的狀態(tài)參量p、V、T都發(fā)生變化時，直接判斷液柱或活塞的移動方向比較困難，通常先進(jìn)行氣體狀態(tài)的假設(shè)，然后應(yīng)用查理定律可以簡單地求解．其一般思路為 (1)假設(shè)液柱或活塞不發(fā)生移動，兩部分氣體均做等容變化．,課堂講義,例2 如圖2所示，兩端封閉、粗細(xì)均勻、豎直放置的玻璃管內(nèi)，有一長為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升高相同的溫度，管內(nèi)水銀柱將如何運(yùn)動？(設(shè)原來溫度相同) 答案 水銀柱上移,圖2,課堂講義,解析 水銀柱原來處于平衡狀態(tài)，所受合外力為零，即此時兩部分氣體的壓強(qiáng)差Δp＝p1－p2＝h.溫度升高后，兩部分氣體的壓強(qiáng)都增大，若Δp1Δp2，水銀柱所受合外力方向向上，應(yīng)向上移動，若Δp1Δp2，水銀柱向下移動，若Δp1＝Δp2，水銀柱不動．所以判斷水銀柱怎樣移動，就是分析其合力方向，即判斷兩部分氣體的壓強(qiáng)哪一個增大得多． 假設(shè)水銀柱不動，兩部分氣體都做等容變化，分別對兩部分氣體應(yīng)用查理定律：,課堂講義,課堂講義,借題發(fā)揮 同一問題可從不同角度考慮，用不同方法求解，培養(yǎng)同學(xué)們的發(fā)散思維能力．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．,課堂講義,三、變質(zhì)量問題 分析變質(zhì)量問題時，可以通過巧妙選擇合適的研究對象，使這類問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量的氣體問題，用理想氣體狀態(tài)方程求解． 1．打氣問題 向球、輪胎中充氣是一個典型的氣體變質(zhì)量的問題．只要選擇球內(nèi)原有氣體和即將打入的氣體作為研究對象，就可以把充氣過程中的氣體質(zhì)量變化的問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量氣體的狀態(tài)變化問題．,課堂講義,2．抽氣問題 從容器內(nèi)抽氣的過程中，容器內(nèi)的氣體質(zhì)量不斷減小，這屬于變質(zhì)量問題．分析時，將每次抽氣過程中抽出的氣體和剩余氣體作為研究對象，質(zhì)量不變，故抽氣過程可看做是等溫膨脹的過程．,課堂講義,例3 氧氣瓶的容積是40 L，其中氧氣的壓強(qiáng)是130 atm，規(guī)定瓶內(nèi)氧氣壓強(qiáng)降到10 atm時就要重新充氧，有一個車間，每天需要用1 atm的氧氣400 L，這瓶氧氣能用幾天？假定溫度不變． 答案 12天,課堂講義,解析 用如圖所示的方框圖表示思路．,課堂講義,四、氣體圖象與圖象之間的轉(zhuǎn)換 理想氣體狀態(tài)變化的過程，可以用不同的圖象描述，已知某個圖象，可以根據(jù)這一圖象轉(zhuǎn)換成另一圖象，如由p -V圖象變成p -T圖象或V -T圖象．,課堂講義,例4 如圖3所示，一定質(zhì)量的氣體從狀態(tài)A經(jīng)B、C、D再回到A.問AB、BC、CD、DA是什么過程？已知?dú)怏w在狀態(tài)A時的體積是1 L，求在狀態(tài)B、C、D時的體積各為多少，并把此圖改為p－V圖象． 答案 見解析,圖3,課堂講義,解析 A→B為等容變化，壓強(qiáng)隨溫度升高而增大． B→C為等壓變化，體積隨溫度升高而增大． C→D為等溫變化，體積隨壓強(qiáng)減小而增大． D→A為等壓變化，體積隨溫度降低而減?。?課堂講義,五、氣缸類問題的處理方法 解決氣缸類問題的一般思路： (1)弄清題意，確定研究對象．一般來說，研究對象分兩類：一類是熱學(xué)研究對象(一定質(zhì)量的理想氣體)；另一類是力學(xué)研究對象(氣缸、活塞或某系統(tǒng))． (2)分析清楚題目所述的物理過程，對熱學(xué)研究對象分析清楚初、末狀態(tài)及狀態(tài)變化過程，依氣體定律列出方程；對力學(xué)研究對象要正確地進(jìn)行受力分析，依據(jù)力學(xué)規(guī)律列出方程．,課堂講義,(3)注意挖掘題目中的隱含條件，如幾何關(guān)系等，列出輔助方程． (4)多個方程聯(lián)立求解．對求解的結(jié)果注意檢驗它們的合理性．,課堂講義,例5 如圖4甲所示，氣缸質(zhì)量為m1，活塞質(zhì)量為m2，不計缸內(nèi)氣體的質(zhì)量及一切摩擦，當(dāng)用一水平外力F拉活塞時，活塞和氣缸最終以共同的加速度運(yùn)動．求此時缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)．(已知大氣壓為p0，活塞橫截面積為S),圖4,課堂講義,