第二章　专题强化2　封闭气体压强的计算 学案（学生版+教师版）—2024年春高中物理人教版选择性必修三

专题强化2　封闭气体压强的计算 [学习目标]　 1.熟练掌握平衡态下封闭气体压强的计算方法(重难点)。 2.熟练掌握非平衡态下封闭气体压强的计算方法(难点)。 一、平衡态下活塞、汽缸封闭气体压强的计算 如图所示， 汽缸置于水平地面上，活塞质量为m，横截面积为S，汽缸与活塞之间无摩擦，设大气压强为p0，重力加速度为g，试求封闭气体的压强。 _____ _____ _____ 求解平衡态下活塞(或汽缸)封闭气体压强的思路 (1)对活塞(或汽缸)进行受力分析，画出受力示意图； (2)列出活塞(或汽缸)的平衡方程，求出未知量。 注意：不要忘记汽缸底部和活塞外面的大气压强。 例1　如图所示，活塞的质量为m，缸套的质量为M，通过弹簧吊在天花板上，汽缸内封住一定质量的空气，缸套与活塞无摩擦，活塞横截面积为S，大气压强为p0，重力加速度为g，则(　　) A．汽缸内空气的压强等于p0－ B．汽缸内空气的压强等于p0＋ C．内、外空气对缸套的作用力为(M＋m)g D．内、外空气对活塞的作用力为mg 例2　如图所示，一横截面积为S的圆柱形容器竖直放置，圆板A的上表面是水平的，下表面是倾斜的，且下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M，不计一切摩擦，大气压强为p0，重力加速度为g，则被圆板封闭在容器中的气体的压强p为(　　) A．p0＋ B．p0＋ C．p0＋ D．p0＋ 二、平衡态下液体封闭气体压强的计算 如图所示，C、D液面水平且等高，液体密度为ρ，重力加速度为g，其他条件已标于图上，试求封闭气体A的压强。 _____ _____ _____ 求解平衡态下液体封闭气体压强的方法 1．取等压面法：根据同种液体在同一水平液面处压强相等，在容器内灵活选取等压面。由两侧压强相等列方程求解压强。 2．参考液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程消去面积，得到液片两侧压强相等，进而求得气体压强。 例如：上面题图中粗细均匀的U形管中封闭了一定质量的气体A，在其最低处取一液片B，由其两侧受力平衡可知(pA＋ρgh0)S＝(p0＋ρgh＋ρgh0)S，即pA＝p0＋ρgh。 3．力平衡法：选与封闭气体接触的液柱为研究对象，进行受力分析，由F合＝0列式求气体压强。 例3　求图中被封闭气体A的压强。其中(1)、(2)、(3)、(4)、(5)图中的玻璃管内都装有水银，(6)图中的小玻璃管浸没在水中。大气压强p0＝76 cmHg＝1.01×105 Pa。(g＝10 m/s2，ρ水＝1×103 kg/m3) _____ _____ _____ _____ _____ _____ 1．在考虑与气体接触的液柱所产生的附加压强p＝ρgh时，应特别注意h是表示液面间竖直高度，不一定是液柱长度。 2．求由液体封闭的气体压强，一般选择最低液面列平衡方程。 三、容器加速运动时封闭气体压强的计算 如图所示，玻璃管开口向上，竖直静止放置，外界大气压强为p0，液体密度为ρ，高度为h，重力加速度为g，若将上述玻璃管由静止自由释放，求下落过程中封闭气体的压强。 _____ _____ _____ _____ 求解非平衡态下封闭气体压强的思路 1．当容器加速运动时，通常选与气体相关联的液柱、汽缸或活塞为研究对象，并对其进行受力分析，然后由牛顿第二定律列方程，求出封闭气体的压强。 2．在对系统进行分析时，可针对具体情况选用整体法或隔离法。 例4　如图所示，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，活塞横截面积为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。(已知外界大气压强为p0) _____ _____ _____ 专题强化2　封闭气体压强的计算 [学习目标]　1.熟练掌握平衡态下封闭气体压强的计算方法(重难点)。2.熟练掌握非平衡态下封闭气体压强的计算方法(难点)。 一、平衡态下活塞、汽缸封闭气体压强的计算 如图所示，汽缸置于水平地面上 ... ...