气体实验定律及理想气体状态方程的应用

气体实验定律及理想气体状态方程的应用二主讲人：高二物理组运军国(一)、复习回顾：（1）利用理想气体实验定律及状态方程解题的基本步骤有那些？（2）有关理想气体问题审题的技巧是什么？前一节课我们学习了有关气体的变质量问题，掌握了研究对象的选取技巧及解题的基本思路及步骤。而有关理想气体实验定律及状态方程高考考察的基本题型常见的有两种，一是单体多过程（即研究对象只有一部分气体，状态变化常有几个过程）；二是多体多过程（即研究对象是两部分或多部分气体，气体的状态变化常是一个或多个过程）。本节课以单体多过程的典例为载体，进一步探究如何利用理想气体的实验定律及状态方程解决气体问题的基本步骤及思路来寻找解题思路及突破口，并掌握找到解题突破口后如何规范最简表达？（1）、掌握用理想气体实验定律及状态方程解决气体问题的基本步骤来寻找解题的思路及解题的突破口（2）、完成利用理想气体状态方程解决气体问题的基本步骤到基本思想方法的转变本节学习目标：典例：如图，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上端与大气相通，下端开口处开关K关闭，A侧空气柱的长度为ɭ1=10.0cm，B侧水银面比A侧的高h1=3.0cm。现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，当两侧水银面的高度差h2=10.0cm时将开关K闭合。已知大气压强P0=75.0cmHg。（1）求放出部分水银后A侧空气柱的高度ɭ2；（2）此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水银面达到同一高度，求注入的水银在管内的高度△h。【定向导学，分组讨论，合作探究】通过分组讨论以下问题来理解题意，从而体会如何寻找的解题的思路及突破口1、通过读题等效翻译获得的解题信息有哪些？2、本题的研究对象是一部分气体还是多部分气体？3、如何寻找解决第一问的解题思路？即如何找到解题的难点和突破方法？4、解决本题第二问时可确定的气体的初态有几个？最有助于解题的初态是那一个？5、解决本题第二问时的难点是什么？如何突破？典例：如图，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上端与大气相通，下端开口处开关K关闭，A侧空气柱的长度为ɭ1=10.0cm，B侧水银面比A侧的高h1=3.0cm。现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，当两侧水银面的高度差h2=10.0cm时将开关K闭合。已知大气压强P0=75.0cmHg。（1）求放出部分水银后A侧空气柱的高度ɭ2；（2）此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水银面达到同一高度，求注入的水银在管内的高度△h。【定向导学，分组讨论，合作探究】通过分组讨论探究以下问题来解题，从而体会如何寻找的解题的思路及突破口1、通过读题等效翻译获得的解题信息有哪些？2、本题的研究对象是一部分气体还是多部分气体？3、如何寻找解决第一问的解题思路？即如何找到解题的难点和突破方法？4、解决本题第二问时可确定的气体的初态有几个？最有助于解题的初态是那一个？5、解决本题第二问时的难点是什么？如何突破？规范有序的最简表达过程（让学生描述）以A侧的封闭气体为研究对象，cmHg为压强的单位，设U形管的横截面积为S则，封闭气体体积用LS表示1210111202221122278,10,-65,,=12hhpppcmHgVlSsTpppcmHgVlSTpVpVlcm(1)对放出水银的过程初态：末态：？根据玻意耳定律代入数据可得2202223023322333-65,12,75,,=10.4hpppcmHgVlSSTppcmHgVlSTpVpVlcm(2)对注入水银的过程初态：末态：？根据玻意耳定律代入数据可得232h=2)13.2llhcm由几何关系可得注入的水银在管内的高度（归纳总结解决气体问题的基本思路和方法：第一步：读题等效翻译，提取解题所用的物理信息。（气体问题就是将题目所给的文字信息或图像向描述气体状态的三个状态参量p、V、T转化）第二步：选取一定质量的封闭气体为研究对象，写出研究过程（气体状态发生变化的过程）初、末状态的三个状态参量，在此期间寻找解题的难点和突破口第三步：根据气体状态变化的特点，选取合适的气体实验定律或状态方程解题第四步：对所求结果进行讨论，看是否与实际情况相符。解题感悟及技巧沉淀：求解诸如体积、横截面积及长度等几何参量时，突破难点的技巧是：根据题意经过简单判断或列几何参量方程计算画出符合题意的几何示意图。如图所示，两端开口的U形玻璃管两边粗细不同，粗管横截面积是细管的2倍．管中装入水银，两管中水银面与管口距离均为12cm，大气压强为p0＝75cmHg.现将粗管管口封闭，然后将细管管口用一活塞封闭并将活塞缓慢推入管中，直至两管中水银面高度差达6cm为止，求活塞下移的距离(假设环境温度不变)．【变式测评拓展提高】通过读题等效翻译获得的解题信息有（1）由如图的U形管可以想起确定封闭气体压强的方法为。（2）将粗管管口封闭说明粗管的封闭气体可以作为。（3）将细管管口用一活塞封闭说明细管内的封闭气体也可以作为。（4）由两管中水银面与管口距离均为12cm可以确定粗、细管内封闭气体的。（5）由两管中水银面高度差达6cm可以通过画图确定末态两管内封闭气体的压强关系。（6）由将活塞缓慢推入细管中过程可以确定细管内封闭气体的体积，压强。连通器等液面法研究对象研究对象体积减小增大10111'''111cmHg75,,,,ppcmHgVlSTpcmHgVT解：为压强的单位，对粗管中封闭气体初态：末态：？'222h=-6.625lhlcm由几何关系可得活塞在细管中下降的高度（）12'112212121hhShShhh6cmh2cmh4cm?10Vcm设细管中活塞压缩过程中粗管中液面上升，细管中液面下降，根据＝和＋＝，解得＝，＝进而得'1'11111=90pVpVpcmHg根据玻意耳定律代入数据解得20212'''''2122275,12,T96,,hppcmHgVlSspppcmHgVlST解：对细管中封闭气体初态：末态：'''22222=9.375pVpVlcm根据玻意耳定律代入数据解得（三）、归纳总结，拓展提高：（1）掌握解决气体问题的基本步骤是解决一切气体问题基本思想和方法（2）利用气体实验定律及状态方程解题的一般步骤程序化的探究解题的难点和突破口（3）解题难点是确定状态变化前后封闭气体的压强和体积，突破方法是通过压强和体积变化的相互判断，画出符合题意的几何意图来解题。七、布置作业：1.必做作业：印发的习题2.选做作业：2014及2015年全国2卷热学计算题谢谢指导！三确定封闭气体压强的方法最本质的依据原理法：受力分析列状态方程法依据原理：因压强是力学参量（由压强可以求力反过来由力可以求压强），再根据封闭气体内部压强处处相等，选与气体接触（或封闭气体）的物体（液柱、液体薄片或活塞）为研究对象受力分析，根据状态列方程。受力分析时要特注：1、选封闭气体压力的受力物体为研究对象，究竟选容器还是封闭气体的物体由题目的已知条件来决定。2、根据压强的定义，不管封闭气体的接触面及容器表面形状如何，压力的方向总是跟容器表面或接触面垂直。3、重力G=mg=ρvg=ρhSg=ρghS由本质原理而衍生出来的方法常见的有：连通器等液面法参考液片法力平衡法3．连通器等压面法：根据同种液体（中间液体不间断无气泡）在同一水平液面上压强相等，在连通器内灵活选取等压面．由两侧压强大小相等列方程求解压强．例如图中，同一液面C、D处压强相等pA＝p0＋ph(一)、复习回顾：（1）理想气体的三个实验定律及表达式如何？研究对象是什么？（2）若描述气体的三个宏观状态参量都变化时遵循什么规律？（3）气体实验定律与理想气体状态方程之间有无联系？（4）利用理想气体实验定律及状态方程解题的基本步骤有那些？（5）有关理想气体问题审题的技巧是什么？问题1：等效翻译通过读题获得的解题信息有（1）由如图的U形管可以想起确定封闭气体压强的方法为。（2）A侧上端封闭说明A侧上端封闭气体可以作为为。（3）B侧上端与大气相通说明。（4）由A侧空气柱的长度为ɭ1=10.0cm可以确定封闭气体的。（5）由B侧水银面比A侧的高h1=3.0cm和图示可以确定初态封闭气体的压强为。（6）由从U形管中放出部分水银的过程可以确定B测液面压强，仍为；A侧封闭气体的体积，压强，当两侧水银面的高度差h2=10.0cm时A侧封闭气体的压强为。连通器等液面法研究对象B侧液面处压强为p0体积不变11078hpppcmHgp0增大减小220-65hpppcmHg