第二章 第2节 第2课时 玻意耳定律及其应用-【正禾一本通】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(人教版）

物理 选择性必修第三册（人教） 第二章 气体、固体和液体 第2节　气体的等温变化 温度 反比 质量 温度 p2V2 双曲线 不同 × √ √ √ √ 第2课时　玻意耳定律及其应用 　高效导学第一步　预习新知，落实必备知识 一、玻意耳定律 1．内容：一定质量的某种气体，在______不变的情况下，压强p与体积V成______。 2．成立条件：(1)______一定，______不变。 (2)温度不太低，压强不太大。 3．表达式：p1V1＝____________或pV＝C(常量)或＝___。 二、气体等温变化的图像 1．概念：如图，一定质量的气体的p ­V图线的形状为_________的一支，它描述的是温度不变时的p ­V关系，称为等温线。 2．分析：一定质量的气体，不同温度下的等温线是______的。 【概念辨析·试身手】 (1)若一定质量的气体的温度、压强保持不变，其体积可能发生变化。( ) (2)若一定质量的气体的温度保持不变，其压强增大时体积减小。( ) (3)一定质量的气体等温变化的p ­V图像一定是双曲线的一支。( ) (4)p ­V图像中，pV乘积越大(即离原点越远)说明气体的温度越高。( ) (5)p ­图像的斜率越大，说明气体的温度越高。( ) 　高效导学第二步　课堂探究，培优关键能力 要点一 | 封闭气体压强的计算 【要点培优】 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液体(或活塞、汽缸)为研究对象进行受力分析，由平衡条件列式求气体压强。 【素养培优】 静脉滴注是生活中常见的现象。如图是医院用于静脉滴注的示意图 ，倒置的输液瓶上方有一段封闭气体A，密封的瓶口处的软塞上插有两根细管，其中a管与大气相通，b管为输液软管，中间又有一气室B，而其c端则通过针头接入人体静脉。 探究： (1)若气室A、B中的压强分别为pA、pB，则它们与外界大气压强p0的大小关系是怎样的？ (2)在输液瓶悬挂高度与输液软管内径都确定的情况下，药液滴注的速度是如何变化的？ 解析：(1)由于a管与大气相通，气室A中的气体压强pA加上输液瓶中液体的压强等于大气压强，故pA<p0，由于a管与大气相通，a管上端所处的高度上，液体内部压强等于大气压强，所以B中气体压强pB等于大气压强加上B气室上面输液软管中液体产生的压强，故pB>p0。 综合比较：pA<p0<pB。 (2)只要瓶中有液体，b管上端压强恒定不变，B气室中气体压强pB也恒定不变，那么药液滴注的速度就恒定。 【应用培优】 [例1] (1)如图1所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置，金属圆板A的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ，圆板质量为m，不计圆板与容器内壁之间的摩擦。若大气压强为p0，则封闭在容器内的气体的压强为多少？ (2)如图2中两个汽缸质量均为M，内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下。不计活塞与汽缸壁之间的摩擦，两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A、B，大气压为p0，求封闭气体A、B的压强各多大？图乙应选什么为研究对象进行受力分析？ (3)如图3所示，光滑水平面上放有一质量为M的汽缸，汽缸内放有一质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞面积为S。现用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止状态，求此时缸内封闭气体的压强p。(已知外界大气压为p0) 解析：(1)圆板A受力平衡，分析圆板A的受力如图 在竖直方向上列平衡方程有mg＋p0S＝p·cos θ，则容器内的气体的压强为p＝p0＋。 (2)题图2甲中选活塞为研究对象，受力分析如图(a)所示 由平衡条件，可得pAS＝p0S＋mg，解得气体A的压强为pA＝p0＋ 题图乙中选汽缸为研究对象，受力分析如图(b)所示 由平衡条件，可得p0S＝pBS＋Mg，解得气体B的压强为pB＝p0－。 (3)选取汽缸和活塞整体为研究对象，相对静止时有F＝(M＋m)a 再选活塞为研究对象，根据牛顿第二定律有pS－p0S＝ma 解得封闭气体的压强为p＝p0＋。 答案：(1)p0＋　(2)p0＋　p0－　汽缸　(3)p0＋ [训练] 1.如图所示，甲、乙、丙图中的玻璃管内都灌有水银，丁图中的小玻璃管浸没在水中。大气压强p0＝76 cmHg，(p0＝1.01×105 Pa，g取10 m/s2，ρ水＝1×103 kg/m3)，