人教版高中物理选择性必修第3册 第二章 气体、固体和液体 2.第2课时 玻意耳定律及其应用.pptVIP

第2课时玻意耳定律及其应用第二章

内容索引0102课前篇自主预习课堂篇探究学习

学习目标思维导图1.理解一定质量的某种气体在温度不变的情况下压强与体积的关系。(物理观念)2.理解气体等温变化的p-V图像、p-图像的物理意义。(物理观念)3.学会用玻意耳定律求解相关的问题。(科学思维)

课前篇自主预习

必备知识1.等温变化一定质量的气体,在温度不变的条件下,其压强随体积变化的过程。2.玻意耳定律(1)内容:一定质量的某种气体,在温度不变的情况下,压强p和体积V成反比。(2)公式:pV=C或p1V1=p2V2。(3)适用条件:气体质量不变、温度不变。

3.气体的等温变化的图像(1)p-V图像:一定质量的气体的p-V图像为双曲线的一支,如图甲所示。

自我检测1.正误判断,判断结果为错误的小题请说明原因。(1)玻意耳定律是英国科学家玻意耳和法国科学家马略特各自通过实验发现的。()答案√(2)玻意耳定律公式pV=C中的C是常量。()答案√(3)气体等温变化的p-V图像是一条倾斜的直线。()答案×解析气体的等温变化的p-V图像是双曲线。

(4)一定质量的某种气体,在温度保持不变的情况下,压强p与体积V成正比。()答案×解析压强与体积成反比。(5)玻意耳定律适用于质量不变,温度变化的任何气体。()答案×解析玻意耳定律适用于质量不变、温度不变,而压强和体积变化的任何气体。

2.(多选)下列图中,p表示压强,V表示体积,T为热力学温度,各图中正确描述一定质量的气体是等温变化的是()答案ABC解析一定质量的气体在温度不变的情况下,压强与体积成反比,B、C正确,D错误;温度不变,A正确。

3.一定质量的气体在温度保持不变时,压强增大到原来的4倍,则气体的体积变为原来的()答案D

课堂篇探究学习

探究一封闭气体压强的计算情境探究(1)如图甲所示为竖直放置的U形玻璃管,其左端封闭、右端开口,用密度为ρ的液体封闭一段空气柱A,图中C、D液面水平且等高,重力加速度大小为g,其他条件已标于图上,试求封闭气体A的压强。(2)在图乙中,圆柱形汽缸置于水平地面上,汽缸内被活塞封闭一定质量的气体,若活塞处于静止状态,汽缸横截面积为S,活塞质量为m,汽缸与活塞之间无摩擦,大气压强为p0,重力加速度大小为g,试求汽缸内封闭气体的压强。

要点提示(1)同一水平液面C、D处压强相同,可得pA=p0+ρgh。(2)以活塞为研究对象,受力分析如图所示,由平衡条件得mg+p0S=pS

知识归纳封闭气体压强的计算方法1.取等压面法同种液体在同一深度向各个方向的压强相等,在连通器中,灵活选取等压面,利用同一液面压强相等求解气体压强。如图甲所示,同一液面C、D两处压强相等,故pA=p0-ph;如图乙所示,M、N两处压强相等,从左侧管看有pB=pA+ph2,从右侧管看,有pB=p0+ph1。

2.力平衡法选与封闭气体接触的活塞、汽缸或液柱高度差为研究对象进行受力分析,由平衡条件或牛顿第二定律列式求封闭气体压强。

实例引导例1(1)如图甲所示,活塞的质量为m,缸套的质量为M,通过弹簧静止吊在天花板上,汽缸内封住一定质量的气体,缸套和活塞间无摩擦,活塞横截面积为S,大气压强为p0,重力加速度为g,求:封闭气体的压强p。乙甲

(2)如图乙所示,竖直静止放置的U形管,左端开口,右端封闭,管内有a、b两段水银柱,将A、B两段空气柱封闭在管内。已知水银柱a长h1为10cm,水银柱b两个液面间的高度差h2为5cm,大气压强为75cmHg,求空气柱A、B的压强pA、pB。

答案(1)p0-(2)65cmHg60cmHg解析(1)以缸套为研究对象,其受重力Mg、竖直向下的大气压力p0S、竖直向上的气体的压力pS,由力平衡条件得pS+Mg=p0S,封闭气体的压强p=p0-。(2)设水银柱的横截面积为S,选水银柱h1为研究对象,它受向下的重力ρgh1S、A气体的压力为pAS、向上的大气压力p0S,由力平衡条件有pAS+ρgh1S=p0S,得pA=p0-ρgh1=(75-10)cmHg=65cmHg;选b的左下端面为参考液面,由连通器原理知:液柱h2的上表面处的压强等于pB,则(pB+ph2)S=pAS,所以pB=pA-ph2=(65-5)cmHg=60cmHg。

误区警示1.力平衡法是求解封闭气体压强的基本方法,对活塞或液柱进行受力分析时,不要漏掉大气压的作用;根据力平衡条件,列力平衡方程而非“压强平衡方程”。2.气体压强的单位(1)国际单位:帕斯卡(Pa);(2)常用单位:标准大气压(atm),毫米汞柱(mmHg);(3)换算关系:1atm=760mmHg=1.0