第二章 专题 密闭气体压强的计算 课件-2025-2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第三册

该高中物理课件系统梳理了密闭气体压强计算的核心知识，从压强分类及产生原因出发，通过平衡态下液柱、活塞气缸模型和非平衡态场景的分层讲解，结合受力分析与公式推导，构建“类型-方法-应用”的知识网络，明确各模型间的逻辑联系。 其亮点在于采用“模型建构-问题驱动-规律应用”的复习策略，如通过液柱受力平衡推导压强公式，结合U形管平放、气缸加速运动等例题，培养学生科学推理和模型建构能力。分层设计的“做一做”基础题与综合应用题，满足不同学生需求，帮助教师精准实施复习，提升学生知识迁移和问题解决能力。

专题：密闭气体压强的计算 1 由大量分子对容器壁频繁撞击产生 压强 固体和液体对底部产生的压强 由重力而产生 气体的压强 压强单位 注意：所有浸在大气里的物体都要受到大气压强p0作用 容器各处气体产生的压强相等 竖直高度 固体和液体、气体压强 下列各图装置均处于静止状态。设大气压强为P0，用水银（或活塞）封闭一定量的气体在玻璃管（或气缸）中，求封闭气体的压强P P =ρgh P =? cmHg（柱） P—帕 h—米 PS P0S mg h P0 P=？ 玻璃管水平放置 P =P0 P =P0+ρgh h P0 P=？ P =P0- ρgh P0S PS mg h P0 P=？ 一、平衡态下液柱中密闭气体压强的计算 以液柱为研究对象 h h h P =P0+ρgh P =P0- ρgh P =P0- ρgh P=？ P=？ P=？ 做一做：如图所示，已知大气压强为P0，液体的密度为ρ，重力加速度为g，根据图中液面的高度差，求各玻璃管内封闭气体的压强。 1.如图，玻璃管内封闭了一段气体，气柱长度为l，管内外水银面高度差为h，若温度保持不变，把玻璃管稍向上提起一段距离，则( ) A．h， l均变大 B．h，l均变小 C．h变大l变小 D．h变小l变大 A 2．在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一股水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气．当U形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l1=18.0 cm和l2=12.0 cm，左边气体的压强为12.0 cmHg．现将U形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边，求U形管平放时两边空气柱的长度。在整个过程中，气体温度不变。 【详解】设U形管两端竖直朝上时，左、右两边气体的压强分别为p1和p2。U形管水平放置时，两边气体压强相等，设为p，此时原左、右两边气体长度分别变为l1′和l2′。由力的平衡条件有 得 ① 由玻意耳定律有 ② ③ ④ 由①②③④式和题给条件解得： l1′=22.5 cm，l2′=7.5 cm P =P0 气缸水平放置 P0 P=？ m S mg P0S PS PS = P0S+mg P=？ P0 二、平衡态下活塞、气缸密闭气体压强的计算 求用固体（如活塞等）封闭在静止容器内的气体压强，应对固体（如活塞等）进行受力分析。然后根据平衡条件求解。 以活塞为研究对象 气缸水平放置 S m mg PS P0S′ N S′ PS =mg +P0S＇cosθ PS = mg+P0S P=？ P0 以活塞为研究对象 M m S m S 以活塞为研究对象 以气缸为研究对象 mg+PS = P0S Mg+PS = P0S P=？ P=？ P0 P0 M 3.如图所示，气缸内封闭着一定温度的气体，活塞与气缸右壁间距为12cm。活塞质量为20kg，横截面积为100cm²。已知大气压强为1×105Pa。 求：汽缸开口向上时，活塞与气缸底部的间距。 解：以缸内封闭气体为研究对象， 初态： 末态： 由活塞受力平衡得： 由玻意耳定律得 h P0 玻璃管竖直自由下落 P =？ a=g 三、非平衡态下密闭气体压强的计算 静止时液柱受力是怎样的？竖直自由下落受力又是怎样的？ 4．如图，竖直放置、开口向下的试管内用水银封闭一段气体，若试管自由下落，管内气体( ) A．压强增大，体积增大 B．压强增大，体积减小 C．压强减小，体积增大 D．压强减小，体积减小 B 5.热学中将标准大气压定为p0=76cmHg。如图所示是一个竖直放置的下端封闭、上端开口且足够长的粗细均匀的玻璃管。长为l2=10cm的水银柱封闭了一段空气柱，空气柱的长度为l1。已知外界的压强为标准大气压，环境温度保持不变，取重力加速度g=10m/s2。试求： （1）此时玻璃管内气体的压强p1（用cmHg作单位）； （2）若对玻璃管施加一外力，使其向上做加速度为5m/s2的匀加速直线运动，求稳定后管内气体的压强p2（用cmHg作单位）。 解（1）对水银柱分析受力，设空气的压强为，水银柱的横截面为： 又，p0=ρgh0=76cmHg 解得cmHg （2）对水银柱，由牛顿第二定律有： 又 可得 解得 6．在光滑水平面上有一个内外壁都光滑的薄壁汽缸，质量为2m，汽缸内有一质量为m，横截面积为S的活塞密封住一定质量的理想气体，大气压强为p0，不计环境温度的变化。①现对汽缸施加一水平向左的恒力F（如图1），稳定后活塞到缸底的距离为l1，求此时汽缸的加速度a和封闭气体 的压强p1；②若用大小仍为F的恒力水平向左 推活塞，如图2，求稳定后活塞到缸底的距离l2。 解：①对汽缸和活塞组成的系统，由牛顿第二定律可得： 设封闭气体的压强为，对活塞，则有： 解得：， ②对汽缸和活塞组成的系统，由牛顿第二定律可得： 设封闭气体的压强为，对汽缸，则有： 解得 对封闭气体，由玻意耳定律可得： 解得： 左 右 7.如图，一气缸水平固定在静止的小车上，一质量为m、面积为S的活塞将一定量的气体封闭在气缸内，平衡时活塞与气缸底相距L。现让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动，稳定时发现活塞相对于气缸移动了距离d。已知大气压强为p0，不计气缸和活塞间的摩擦；且小车运动时，大气对活塞的压强仍可视为p0；整个过程中温度保持不变。求小车加速度的大小。 解：设小车加速度大小为a，稳定时气缸内气体的压强为p1，活塞受到气缸内外气体的压力分别为： f1=p1S ① f0=p0S ② 由牛顿第二定律得： f1- f0=ma ③ 小车静止时，在平衡情况下，气缸内气体的压强应为p0，由玻意耳定律得： p0V=p1V1 ④ V=SL ⑤ V1=S(L-d) ⑥ 解得： 1. 平衡态下液体密封气体的压强 类型 2. 平衡态下气缸活塞密封气体的压强 3. 非平衡态下密闭气体的压强 整体 1. 定对象 思路 方法 步骤 部分 2. 分析力 缸体 活塞 液柱 平衡态 3. 用规律 F 合 =0 （平衡条件） 非平衡态 F 合 = ma （牛顿第二定律） 归纳总结：气体压强计算 $