氣體實(shí)驗(yàn)定律及理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用

1、氣體實(shí)驗(yàn)定律及理想氣氣體實(shí)驗(yàn)定律及理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用二體狀態(tài)方程的應(yīng)用二主講人：高二物理組 運(yùn)軍國(guó) (一一)、復(fù)習(xí)回顧、復(fù)習(xí)回顧：（1）利用理想氣體實(shí)驗(yàn)定律及狀態(tài)方程解題的基本步驟有那些？（2）有關(guān)理想氣體問題審題的技巧是什么？ 前一節(jié)課我們學(xué)習(xí)了有關(guān)氣體的變質(zhì)量問題，掌握了研究對(duì)象的選取技巧及解題的基本思路及步驟。而有關(guān)理想氣體實(shí)驗(yàn)定律及狀態(tài)方程高考考察的基本題型常見的有兩種，一是單體多過程（即研究對(duì)象只有一部分氣體，狀態(tài)變化常有幾個(gè)過程）；二是多體多過程（即研究對(duì)象是兩部分或多部分氣體，氣體的狀態(tài)變化常是一個(gè)或多個(gè)過程）。 本節(jié)課以單體多過程的典例為載體，進(jìn)一步探究如何利用理想氣體的實(shí)

2、驗(yàn)定律及狀態(tài)方程解決氣體問題的基本步驟及思路來尋找解題思路及突破口，并掌握找到解題突破口后如何規(guī)范最簡(jiǎn)表達(dá)？（1）、掌握用理想氣體實(shí)驗(yàn)定律及狀態(tài)方程解決氣體問題的基本步驟來尋找解題的思路及解題的突破口（2）、完成利用理想氣體狀態(tài)方程解決氣體問題的基本步驟到基本思想方法的轉(zhuǎn)變本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)：本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)：典例：如圖，一粗細(xì)均勻的U形管豎直放置，A側(cè)上端封閉，B側(cè)上端與大氣相通，下端開口處開關(guān)K關(guān)閉，A側(cè)空氣柱的長(zhǎng)度為1=10.0cm，B側(cè)水銀面比A側(cè)的高h(yuǎn)1=3.0cm?，F(xiàn)將開關(guān)K打開，從U形管中放出部分水銀，當(dāng)兩側(cè)水銀面的高度差h2=10.0cm時(shí)將開關(guān)K閉合。已知大氣壓強(qiáng)P0=75.0cmHg

3、。（1）求放出部分水銀后A側(cè)空氣柱的高度2；（2）此后再向B側(cè)注入水銀，使A、B兩側(cè)的水銀面達(dá)到同一高度，求注入的水銀在管內(nèi)的高度h?！径ㄏ?qū)W(xué)，分組討論，合作探究定向?qū)W(xué)，分組討論，合作探究】 通過分組討論以下問題來理解題意，從而體通過分組討論以下問題來理解題意，從而體會(huì)如何尋找的解題的思路及突破口會(huì)如何尋找的解題的思路及突破口 1 1、通過讀題、通過讀題等效翻譯等效翻譯獲得的解題信息有哪些？獲得的解題信息有哪些？ 2 2、本題的研究對(duì)象是一部分氣體還是多部分氣、本題的研究對(duì)象是一部分氣體還是多部分氣體？體？ 3 3、如何尋找解決第一問的解題思路？即如何找、如何尋找解決第一問的解題思路？即如

4、何找到解題的難點(diǎn)和突破方法？到解題的難點(diǎn)和突破方法？ 4 4、解決本題第二問時(shí)可確定的氣體的初態(tài)有幾、解決本題第二問時(shí)可確定的氣體的初態(tài)有幾個(gè)？最有助于解題的初態(tài)是那一個(gè)？個(gè)？最有助于解題的初態(tài)是那一個(gè)？ 5 5、解決本題第二問時(shí)的難點(diǎn)是什么？如何突破、解決本題第二問時(shí)的難點(diǎn)是什么？如何突破？典例：如圖，一粗細(xì)均勻的U形管豎直放置，A側(cè)上端封閉，B側(cè)上端與大氣相通，下端開口處開關(guān)K關(guān)閉，A側(cè)空氣柱的長(zhǎng)度為1=10.0cm，B側(cè)水銀面比A側(cè)的高h(yuǎn)1=3.0cm。現(xiàn)將開關(guān)K打開，從U形管中放出部分水銀，當(dāng)兩側(cè)水銀面的高度差h2=10.0cm時(shí)將開關(guān)K閉合。已知大氣壓強(qiáng)P0=75.0cmHg。（1）

5、求放出部分水銀后A側(cè)空氣柱的高度2；（2）此后再向B側(cè)注入水銀，使A、B兩側(cè)的水銀面達(dá)到同一高度，求注入的水銀在管內(nèi)的高度h?！径ㄏ?qū)W(xué)，分組討論，合作探究定向?qū)W(xué)，分組討論，合作探究】 通過分組討論探究以下問題來解題，從而體通過分組討論探究以下問題來解題，從而體會(huì)如何尋找的解題的思路及突破口會(huì)如何尋找的解題的思路及突破口 1 1、通過讀題、通過讀題等效翻譯等效翻譯獲得的解題信息有哪些？獲得的解題信息有哪些？ 2 2、本題的研究對(duì)象是一部分氣體還是多部分氣、本題的研究對(duì)象是一部分氣體還是多部分氣體？體？ 3 3、如何尋找解決第一問的解題思路？即如何找、如何尋找解決第一問的解題思路？即如何找到解

6、題的難點(diǎn)和突破方法？到解題的難點(diǎn)和突破方法？ 4 4、解決本題第二問時(shí)可確定的氣體的初態(tài)有幾、解決本題第二問時(shí)可確定的氣體的初態(tài)有幾個(gè)？最有助于解題的初態(tài)是那一個(gè)？個(gè)？最有助于解題的初態(tài)是那一個(gè)？ 5 5、解決本題第二問時(shí)的難點(diǎn)是什么？如何突破、解決本題第二問時(shí)的難點(diǎn)是什么？如何突破？規(guī)范有序的最簡(jiǎn)表達(dá)過程（讓學(xué)生描述）規(guī)范有序的最簡(jiǎn)表達(dá)過程（讓學(xué)生描述） 以A側(cè)的封閉氣體為研究對(duì)象，cmHg為壓強(qiáng)的單位，設(shè)U形管的橫截面積為S則，封閉氣體體積用LS表示1210111202221 122278,10 ,-65, , =12hhpppcmHg Vl Ss Tpp pcmHg Vl STpVp V

7、lcm(1)對(duì)放出水銀的過程初態(tài)：末態(tài)：？根據(jù)玻意耳定律代入數(shù)據(jù)可得2202223023322333-65,12 , 75, , =10.4hpp pcmHg Vl SSTppcmHgVl STp Vp Vlcm(2)對(duì)注入水銀的過程初態(tài)：末態(tài)：？根據(jù)玻意耳定律代入數(shù)據(jù)可得232h=2)13.2llhcm由幾何關(guān)系可得注入的水銀在管內(nèi)的高度 （歸納總結(jié)解決氣體問題的基本思路和方法：第一步：讀題等效翻譯，提取解題所用的物理信息。（氣體問題就是將題目所給的文字信息或圖像向描述氣體狀態(tài)的三個(gè)狀態(tài)參量p、V、T轉(zhuǎn)化）第二步：選取一定質(zhì)量的封閉氣體為研究對(duì)象，寫出研究過程（氣體狀態(tài)發(fā)生變化的過程）初、末

8、狀態(tài)的三個(gè)狀態(tài)參量，在此期間尋找解題的難點(diǎn)和突破口第三步：根據(jù)氣體狀態(tài)變化的特點(diǎn)，選取合適的氣體實(shí)驗(yàn)定律或狀態(tài)方程解題第四步：對(duì)所求結(jié)果進(jìn)行討論，看是否與實(shí)際情況相符。解題感悟及技巧沉淀： 求解諸如體積、橫截面積及長(zhǎng)度等幾何參量時(shí)，突破難點(diǎn)的技巧是：根據(jù)題意經(jīng)過簡(jiǎn)單判斷或列幾何參量方程計(jì)算畫出符合題意的幾何示意圖。 如圖所示，兩端開口的如圖所示，兩端開口的U U形玻璃管兩邊粗細(xì)不形玻璃管兩邊粗細(xì)不同，粗管橫截面積是細(xì)管的同，粗管橫截面積是細(xì)管的2 2倍管中裝入水銀，倍管中裝入水銀，兩管中水銀面與管口距離均為兩管中水銀面與管口距離均為12 cm12 cm，大氣壓強(qiáng)為，大氣壓強(qiáng)為p p0 075

9、cmHg.75 cmHg.現(xiàn)將粗管管口封閉，然后將細(xì)管管現(xiàn)將粗管管口封閉，然后將細(xì)管管口用一活塞封閉并將活塞緩慢推入管中，直至兩口用一活塞封閉并將活塞緩慢推入管中，直至兩管中水銀面高度差達(dá)管中水銀面高度差達(dá)6 cm6 cm為止，求活塞下移的距為止，求活塞下移的距離離( (假設(shè)環(huán)境溫度不變假設(shè)環(huán)境溫度不變) )【變式測(cè)評(píng)變式測(cè)評(píng) 拓展提高拓展提高】通過讀題等效翻譯等效翻譯獲得的解題信息有（1）由如圖的U形管可以想起確定封閉氣體壓強(qiáng)的方法為 。（2）將粗管管口封閉說明粗管的封閉氣體可以作為 。（3）將細(xì)管管口用一活塞封閉說明細(xì)管內(nèi)的封閉氣體也可以作為 。（4）由兩管中水銀面與管口距離均為12 cm

10、可以確定粗、細(xì)管內(nèi)封閉氣體的 。（5）由兩管中水銀面高度差達(dá)6 cm可以通過畫圖確定末態(tài)兩管內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)關(guān)系。（6）由將活塞緩慢推入細(xì)管中過程可以確定細(xì)管內(nèi)封閉氣體的體積 ，壓強(qiáng) 。連通器等液面法連通器等液面法研究對(duì)象研究對(duì)象研究對(duì)象研究對(duì)象體積體積減小減小增大增大10111111cmHg75, , , ppcmHg Vl STpcmHgVT 解：為壓強(qiáng)的單位，對(duì)粗管中封閉氣體初態(tài)：末態(tài)：？222h=-6.625lhlcm由幾何關(guān)系可得活塞在細(xì)管中下降的高度 （）121 12212121hhShShhh6 cmh2 cm h4 cm 10Vcm設(shè)細(xì)管中活塞壓縮過程中粗管中液面上升 ，細(xì)管中

11、液面下降 ，根據(jù)和 ，解得 ， 進(jìn)而得11 11 11=90pVpVpcmHg根據(jù)玻意耳定律代入數(shù)據(jù)解得202122122275, 12 , T96, , hppcmHgVl SspppcmHgVl ST解：對(duì)細(xì)管中封閉氣體初態(tài)：末態(tài)：22222=9.375p Vp Vlcm根據(jù)玻意耳定律代入數(shù)據(jù)解得（三）、歸納總結(jié)，拓展提高：（三）、歸納總結(jié)，拓展提高：（1）掌握解決氣體問題的基本步驟是解決一切氣體問題基本思想和方法（2）利用氣體實(shí)驗(yàn)定律及狀態(tài)方程解題的一般步驟程序化的探究解題的難點(diǎn)和突破口（3）解題難點(diǎn)是確定狀態(tài)變化前后封閉氣體的壓強(qiáng)和體積，突破方法是通過壓強(qiáng)和體積變化的相互判斷，畫出符合

12、題意的幾何意圖來解題。七、布置作業(yè)：七、布置作業(yè)：1.必做作業(yè)：印發(fā)的習(xí)題2.選做作業(yè)：2014及2015年全國(guó)2卷熱學(xué)計(jì)算題 謝謝 謝謝 指指 導(dǎo)！導(dǎo)！三確定封閉氣體壓強(qiáng)的方法三確定封閉氣體壓強(qiáng)的方法最本質(zhì)的依據(jù)原理法：最本質(zhì)的依據(jù)原理法：受力分析列狀態(tài)方程法受力分析列狀態(tài)方程法 依據(jù)原理：因壓強(qiáng)是力學(xué)參量（由壓強(qiáng)可以求力反過依據(jù)原理：因壓強(qiáng)是力學(xué)參量（由壓強(qiáng)可以求力反過來由力可以求壓強(qiáng)），再根據(jù)封閉氣體內(nèi)部壓強(qiáng)處處相來由力可以求壓強(qiáng)），再根據(jù)封閉氣體內(nèi)部壓強(qiáng)處處相等，選與氣體接觸（或封閉氣體）的物體（液柱、液體等，選與氣體接觸（或封閉氣體）的物體（液柱、液體薄片或活塞）為研究對(duì)象受力分析，

13、根據(jù)狀態(tài)列方程。薄片或活塞）為研究對(duì)象受力分析，根據(jù)狀態(tài)列方程。受力分析時(shí)要特注：受力分析時(shí)要特注： 1、選封閉氣體壓力的受力物體為研究對(duì)象，究竟選容、選封閉氣體壓力的受力物體為研究對(duì)象，究竟選容器還是封閉氣體的物體由題目的已知條件來決定。器還是封閉氣體的物體由題目的已知條件來決定。2、根據(jù)壓強(qiáng)的定義，不管封閉氣體的接觸面及容器表、根據(jù)壓強(qiáng)的定義，不管封閉氣體的接觸面及容器表面形狀如何，面形狀如何，壓力的方向總是跟容器表面或接觸面垂直壓力的方向總是跟容器表面或接觸面垂直。 3、重力、重力G=mg=vg= hSg= ghS由本質(zhì)原理而衍生出來的方法常見的有：由本質(zhì)原理而衍生出來的方法常見的有：連

14、通器等液面法連通器等液面法參考液片法力平衡法3連通器等壓面法：連通器等壓面法：根據(jù)根據(jù)同種同種液體（中間液體液體（中間液體不間斷無氣泡）在不間斷無氣泡）在同一水平液面上同一水平液面上壓強(qiáng)相等，在壓強(qiáng)相等，在連通器內(nèi)靈活選取等壓面由兩側(cè)壓強(qiáng)大小相等連通器內(nèi)靈活選取等壓面由兩側(cè)壓強(qiáng)大小相等列方程求解壓強(qiáng)列方程求解壓強(qiáng)例如圖中，同一液面例如圖中，同一液面C、D處壓強(qiáng)相等處壓強(qiáng)相等pAp0ph(一一)、復(fù)習(xí)回顧、復(fù)習(xí)回顧：（1）理想氣體的三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律及表達(dá)式如何？研究對(duì)象是什么？（2）若描述氣體的三個(gè)宏觀狀態(tài)參量都變化時(shí)遵循什么規(guī)律？（3）氣體實(shí)驗(yàn)定律與理想氣體狀態(tài)方程之間有無聯(lián)系？（4）利用理想氣體實(shí)驗(yàn)定律及狀態(tài)方程解題的基本步驟有那些？（5）有關(guān)理想氣體問題審題的技巧是什么？問題問題1 1：等效翻譯等效翻譯通過讀題獲得的解題信息有（1）由如圖的U形管可以想起確定封閉氣體壓強(qiáng)的方法為 。（2）A側(cè)上端封閉說明A側(cè)上端封閉氣體可以作為為 。 （3）B側(cè)上端與大氣相通說明 。（4）由A側(cè)空氣柱的長(zhǎng)度為 1=10.0cm可