第二章 2 第一节 第2课时 气体的等温变化-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修3同步课堂高效讲义配套课件（粤教版）

　　　 第二章 第一节　气体实验定律(Ⅰ) 第2课时　气体的等温变化 物理观念 掌握封闭气体压强的计算方法。知道等温变化的概念；理解等温变化时，一定质量的气体，体积与压强的关系；会用图像表示气体的状态变化。 科学思维 掌握封闭气体压强的计算。具备初步建立气体等温变化模型的能力；能用玻意耳定律解决实际问题。 核心素养目标 知识点二　玻意耳定律及其应用 知识点一　封闭气体压强的计算 知识点三　等温图像 课时精练 随堂演练 内 容 索 引 知识点一　封闭气体压强的计算 索引 情境导学 对于封闭气体的压强求解，常见以下两种情况： (1)“管＋液柱”封闭气体：如图1所示，C、D液面水平且等高，液体密度为ρ，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。 提示：同一水平液面C、D处压强相同，可得pA＝p0＋ρgh。 (2)“气缸＋活塞”封闭气体：如图2所示，气缸置于水平地面上，气缸横截面积为S，活塞质量为m，设大气压强为p0，重力加速度大小为g，试求封闭气体的压强。 提示：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，则p＝p0＋ 。 核心归纳 1．平衡状态下封闭气体压强的计算 (1)“管＋液柱”封闭气体压强的计算方法 根据同种液体在同一深度向各个方向的压强相等 及连通器原理(同一种液体在中间不间断的同一水平液面上的压强相等)，灵活选取等压面，利用同一液面压强相等求解气体压强。例如： ①图甲所示，同一液面C、D两处压强相等，故pA＝p0＋ph； ②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)“气缸＋活塞”封闭气体压强的计算方法 选与封闭气体接触的液体(或活塞、气缸)为研究对象进行受力分析，由平衡条件列式求气体压强。 如图丙(1)所示，在求静止于水平面上的气缸封闭气体的压强时，以活塞为研究对象，设活塞质量为m，大气压强为p0，封闭气体压强为p，活塞面积为S，受力分析如图丙(2)所示，由平衡条件，有mg＋p0S＝pS，解得p＝p0＋ 。 如图丁(1)所示，在求悬空悬挂的静止的气缸封闭气体的压强时，以气缸为研究对象，设气缸质量为M，大气压强为p0，封闭气体压强为p，气缸内横截面积为S，受力分析如图丁(2)所示，由平衡条件，有Mg＋pS＝p0S，解得p＝p0－ 。 2．加速状态下封闭气体压强的计算 当容器处于加速状态时，通常选与气体相关联的液柱、气缸或活塞为研究对象，并对其进行受力分析，然后由牛顿第二定律列方程，求出封闭气体的压强。 已知大气压强为p0，重力加速度为g，各图中各装置均处于静止状态，求各图中被封闭气体的压强。 (1)图甲、乙中液体的密度为ρ； 典题应用 例1 考向一　平衡状态下封闭气体压强的计算 答案：p0－ρgh　p0－ρgh 题图甲中，选B液面为研究对象，由二力平衡得F下＝F上，即p下S′＝p上S′(S′为小试管的横截面积)，所求气体压强就是A液面所受压强pA。B液面所受向下的压强p下是pA加上液柱h所产生的液体压强，由连通器原理可知B液面所受向上的压强为大气压强p0，故有pA＋ρgh＝p0，所以pA＝p0－ρgh。 题图乙中，以B液面为研究对象，由平衡方程F上＝F下有pAS″＋phS″＝ p0S ″ (S ″为U形管的横截面积)，所以pA＝p0－ρgh。 (2)图丙中活塞的质量为m，活塞的横截面积为S； 题图丙中，以活塞为研究对象，由平衡条件得pS＝mg＋p0S，所以p＝p0＋ 。 答案：p0＋ (3)图丁中气缸的横截面积为S，质量为m的梯形活塞上面是水平的，下面与右侧竖直方向的夹角为α，如图所示，当活塞上放质量为M的重物时处于静止状态。若活塞与缸壁之间无摩擦，重力加速度为g，求气缸中气体的压强。 答案：p0＋ 如图所示，在光滑水平面上，用恒力F推着活塞和气缸以加速度a一起做匀加速直线运动，活塞与气缸相对静止，已知活塞的质量为m，气缸的质量为M。求封闭气体的压强。 例2 答案： ＋p0 对活塞和气缸整体由牛顿第二定律得 F＝(M＋m)a 对活塞由牛顿第二定律得 F＋p0S－pS＝ma 联立解得p＝ ＋p0。 针对练1.(多选)如图所示，活塞质量为m，气缸质量为M，两者通过弹簧吊在天花板上，气缸内封闭了一定质量的空气，而活塞与气缸间无摩擦，活塞面积为S，大气压强为p0，封闭气体压强为p，则下列说法正确的是 A．内外空气对气缸的总作用力方向向上，大小为Mg B．内外空气对气缸的总作用力方向向下，大小为mg C．p＝p0－ D．p＝p0＋ 规定竖直向下为正方向，以气缸底为研究对象进