人教版高中物理选择性必修第三册精品课件 第2章 气体、固体和液体 2.第2课时 玻意耳定律及其应用 (2).ppt

在题图丁中,以A液面为研究对象,由平衡条件得p丁S=(p0+ρgh1)S所以p丁=p0+ρgh1。探究点二玻意耳定律及其应用导学探究氢气球深受孩子们的喜爱,一小孩不小心松手,手中的氢气球飞向天空,上升到一定高度后会胀破,这是为什么?提示氢气球上升时,由于高空处空气稀薄,球外气体的压强减小,球内气体要膨胀,膨胀到一定程度时,氢气球就会胀破。知识归纳1.成立条件:玻意耳定律p1V1=p2V2是实验定律,只有在气体质量一定、温度不变的条件下才成立。2.玻意耳定律的公式pV=C中的常量C不是一个普适恒量,它与气体的种类、质量、温度有关,对一定质量的气体,温度不变时,C的数值不变。典例剖析【例题3】(2024湖北石首一中高二测试)如图所示,在一根一端封闭且粗细均匀的长玻璃管中,用长为h=10cm的水银柱将一部分空气密封,当管开口向上竖直放置时,管内空气柱的长度L1=0.3m;若温度保持不变,玻璃管开口向下竖直放置,水银没有流出玻璃管。待水银柱稳定后,空气柱的长度L2为多少?(大气压强p0相当于76cm高水银柱产生的压强,结果保留2位有效数字)答案0.39m解析设玻璃管的横截面积为S,以管内密封的空气为研究对象当玻璃管开口向上时,管内空气的压强p1=p0+ρgh,体积V1=L1S当玻璃管开口向下时,管内空气的压强p2=p0-ρgh,体积V2=L2S由于温度不变,由玻意耳定律有(p0+ρgh)L1S=(p0-ρgh)L2S解得L2=0.39m。教你析题读取题干获取信息当管开口向上竖直放置时,管内空气柱的长度L1=0.3m开口向上时空气柱的体积用长为h=10cm的水银柱将一部分空气密封开口向上时空气柱的压强开口向下时空气柱的压强若温度保持不变气体发生等温变化教你破题获取题干关键信息研究对象:水银柱密封的空气初末状态压强:计算初末状态密封空气的压强选规律:气体的温度不变,发生等温变化,根据玻意耳定律求解规律方法应用玻意耳定律的思路和方法(1)确定研究对象,并判断是否满足玻意耳定律成立的条件。(2)确定初、末状态及状态参量(p1、V1、p2、V2)。(3)根据玻意耳定律列方程p1V1=p2V2,代入数值求解(注意各状态参量要统一单位)。(4)注意分析题目中的隐含条件,必要时还应由力学或几何知识列出辅助方程。(5)有时要检验结果是否符合实际,对不符合实际的结果要删去。对点演练2.(2024广东湛江高二期末)气压式升降椅内的汽缸填充了氮气,汽缸上下运动支配椅子升降。图乙为其简易结构示意图,圆柱形汽缸与椅面固定连接,总质量为m=5kg。横截面积为S=10cm2的柱状气动杆与底座固定连接。可自由移动的汽缸与气动杆之间封闭一定质量氮气,稳定后测得封闭气柱长度为L=21cm。设汽缸气密性、导热性能均良好,忽略摩擦力。已知大气压强为p0=1×105Pa,环境温度不变,重力加速度g取10m/s2。求:(1)稳定后封闭气体的压强;(2)把质量为m=30kg的重物放在椅面上,稳定后椅面下降的高度。答案(1)1.5×105Pa(2)14cm解析(1)对汽缸与椅面整体受力分析由平衡条件有p1S=p0S+mg解得p1=1.5×105Pa。(2)重物放上后,设汽缸内气体压强为p2,对汽缸、椅面与重物整体受力分析由平衡条件有p2S=p0S+(m+m)g解得p2=4.5×105Pa汽缸导热性能良好,室温不变,则汽缸内气体温度不变初状态p1=1.5×105Pa,V1=LS末状态p2=4.5×105Pa,V2=LS对汽缸内气体由玻意耳定律有p1LS=p2LS解得L=7cm即高度下降h=L-L=14cm。学以致用·随堂检测全达标12341.(水银封闭气体压强的计算)(2024吉林长春高二期中)如图所示,一根上端开口、下端封闭的细玻璃管竖直放置,内有两段长度均为15cm的水银柱,封闭了长度均为15cm的A、B两段空气柱,已知大气压强p0相当于75cm高水银柱产生的压强,环境温度保持不变。则A、B两段空气柱的压强分别相当于多高水银柱产生的压强()A.60cm105cmB.90cm105cmC.60cm120cm D.90cm120cmB1234解析对上面一段水银柱进行分析,有pA=p0+ρgh,即ρghA=ρgh0+ρgh,解得hA=90cm;对下面一段水银柱进行分析,有pB=pA+ρgh,即ρghB=ρghA+ρgh,解得hB=105cm,故选项B正确。12342.(活塞封闭气体压强的计算)如图所示,内壁光滑的