2017人教版高中物理选修(3-3)第八章-第4讲《习题课：理想气体状态方程的综合应用》课件.pptx

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1、第4讲　习题课：理想气体状态方程的综合应用目标定位1.进一步熟练掌握气体三定律，并能熟练应用.2.熟练掌握各种气体图象，及其它们之间的转换.3.掌握理想气体状态方程的几个推论.1预习导学梳理·识记·点拨2课堂讲义理解·深化·探究3对点练习巩固·应用·反馈预习导学梳理·识记·点拨1.气体三定律(1)玻意耳定律内容：一定质量的某种气体，在不变的情况下，压强p与体积V成.公式：或.(2)查理定律内容：一定质量的某种气体，在不变的情况下，压强p与热力学温度T成.公式：或.温度反比pV＝Cp1V1＝p2V2体积正比(3)盖—吕萨克定律内容：一定质量的某种气体，在不变的情况下，其体积

2、V与热力学温度T成.2.理想气体状态方程对一定质量的理想气体：或.压强正比课堂讲义理解·深化·探究一、相互关联的两部分气体的分析方法这类问题涉及两部分气体，它们之间虽然没有气体交换，但其压强或体积这些量间有一定的关系，分析清楚这些关系是解决问题的关键，解决这类问题的一般方法是：(1)分别选取每部分气体为研究对象，确定初、末状态参量，根据状态方程列式求解.(2)认真分析两部分气体的压强、体积之间的关系，并列出方程.(3)多个方程联立求解.例1如图1所示，内径均匀的U形管中装入水银，两管中水银面与管口的距离均为l＝10.0cm，大气压强p0＝75.8cmHg时，将右侧管口封闭

3、，然后从左侧管口处将一活塞缓慢向下推入管中，直到左右两侧水银面高度差达h＝6.0cm为止.求活塞在管内移动的距离.图1取左侧气柱为研究对象，由玻意耳定律得答案6.4cm借题发挥两部分气体问题中，对每一部分气体来讲都独立满足＝常数；两部分气体往往满足一定的联系：如压强关系、体积关系等，从而再列出联系方程即可.二、变质量问题分析变质量问题时，可以通过巧妙选择合适的研究对象，使这类问题转化为定质量的气体问题，用理想气体状态方程求解.1.打气问题向球、轮胎中充气是一个典型的气体变质量的问题.只要选择球内原有气体和即将打入的气体作为研究对象，就可以把充气过程中的气体质量变化的问题转

4、化为定质量气体的状态变化问题.2.抽气问题从容器内抽气的过程中，容器内的气体质量不断减小，这属于变质量问题.分析时，将每次抽气过程中抽出的气体和剩余气体作为研究对象，总质量不变，故抽气过程可看做是等温膨胀过程.例2氧气瓶的容积是40L，其中氧气的压强是130atm，规定瓶内氧气压强降到10atm时就要重新充氧，有一个车间，每天需要用1atm的氧气400L，这瓶氧气能用几天？假定温度不变.解析用如图所示的方框图表示思路.由V1→V2：p1V1＝p2V2，由(V2－V1)→V3：p2(V2－V1)＝p3V3，答案12天三、气体图象与图象之间的转换理想气体状态变化的过程，可以用

5、不同的图象描述.已知某个图象，可以根据这一图象转换成另一图象，如由p-V图象变成p-T图象或V-T图象.例3使一定质量的理想气体按图2中箭头所示的顺序变化，图中BC是一段以纵轴和横轴为渐近线的双曲线.图2(1)已知气体在状态A的温度TA＝300K，求气体在状态B、C和D的温度各是多少.(2)将上述状态变化过程在VT中用图线表示出来(图中要标明A、B、C、D四点，并且要画箭头表示变化的方向)，说明每段图线各表示什么过程.解析由p-V图可直观地看出，气体在A、B、C、D各状态下的压强和体积为VA＝10L，pA＝4atm，pB＝4atm，pC＝2atm，pD＝2atm，VC＝4

6、0L，VD＝20L.TB＝TC＝600K(2)由状态B到状态C为等温变化，由玻意耳定律有：pBVB＝pCVC在V-T图上状态变化过程的图线由A、B、C、D各状态点依次连接，如图所示.AB是等压膨胀过程，BC是等温膨胀过程，CD是等压压缩过程.答案见解析四、汽缸类问题的处理方法解决汽缸类问题的一般思路：(1)弄清题意，确定研究对象.一般来说，研究对象分两类：一类是热学研究对象(一定质量的理想气体)；另一类是力学研究对象(汽缸、活塞或某系统).(2)分析清楚题目所述的物理过程，对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程，依气体实验定律列出方程；对力学研究对象要正确地进行受

7、力分析，依据力学规律列出方程.(3)注意挖掘题目中的隐含条件，如几何关系等，列出辅助方程.(4)多个方程联立求解.对求解的结果注意检验它们的合理性.例4如图3所示，汽缸质量为m1，活塞质量为m2，不计缸内气体的质量及一切摩擦，当用一水平外力F拉活塞时，活塞和汽缸最终以共同的加速度运动.求此时缸内气体的压强.(已知大气压为p0，活塞横截面积为S)图3解析以活塞m2为研究对象，其受力分析如图所示.根据牛顿第二定律，有F＋pS－p0S＝m2a①由于方程①中有p和a两个未知量，所以还必须以整体为研究对象，列出牛顿第二定律方程F＝(m1