人教版 高中物理 选择性必修 第三册 第二章 气体、固体和液体总结提升素养提升学案 （教师版+学生版）

中小学教育资源及组卷应用平台 高中物理选择性必修三素养提升学案 第二章 气体、固体和液体 章末总结 体系构建 ① ② ③ ④ ⑤ 综合提升 提升一 气体压强的计算方法 例1 （1）若已知大气压强为，图中各装置均处于静止状态，图中液体密度均为，重力加速度为，求被封闭气体的压强。 （2）如图，两个内壁光滑的汽缸质量均为，内部横截面积均为，两个活塞的质量均为，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下。两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气、，大气压为，求封闭气体、的压强。（重力加速度为） （3）如图所示，光滑水平面上放有一质量为的汽缸，汽缸内放有一质量为的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞面积为。现用水平恒力向右推汽缸，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。（已知外界大气压为） 答案：（1）见解析（2）见解析（3）见解析 解析：（1）在题图甲中，以高为的液柱为研究对象， 由二力平衡知 所以 在题图乙中，以液面为研究对象， 由有： 在题图丙中，仍以液面为研究对象，有 所以 （2） 甲中选活塞为研究对象受力分析如图1，由二力平衡知 得 题图乙中选汽缸为研究对象，受力分析如图2所示，由二力平衡知， 得 （3）选取汽缸和活塞整体为研究对象 相对静止时有 再选活塞为研究对象，根据牛顿第二定律有 解得 综合提升 1.气体压强的求解方法 （1）平衡状态下气体压强的求法 力平衡法 选取与气体接触的液柱（或活塞）为研究对象进行受力分析，得到液柱（或活塞）的受力平衡方程，求得气体的压强 等压面法 在连通器中，同一种液体（中间不间断）同一深度处压强相等。液体内深处压强，为液面上方的压强 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方程，求得气体的压强 （2）加速运动系统中封闭气体压强的求法 恰当地选取与气体接触的液柱（或活塞）为研究对象，进行受力分析，然后依据牛顿第二定律列式求封闭气体的压强，把压强问题转化为力学问题求解。 2.典例分析 模型 模型分类 图示 求解方法 带活塞汽缸模型 汽缸开口向上 对活塞，受力平衡：，则压强： 汽缸开口向下 对活塞，受力平衡：，则压强： 汽缸开口水平 对活塞，受力平衡：，则压强： 活塞上放置物体 以活塞为研究对象，受力如图乙所示。由平衡条件，得：，即： 水银柱模型 开口向上 对水银柱，受力平衡，类似开口向上的汽缸：。又由：，则压强： 类似开口向上的弯管 压强： 开口向下 对水银柱，受力平衡，类似开口向下的汽缸：。又由：，则压强： 类似开口向下的弯管 压强： 水平放置 对水银柱，受力平衡，类似开口水平的汽缸： 双液柱封闭气体 同种液体在同一深度的压强相等，在连通器中，灵活选取等压面，利用两侧压强相等求解气体压强。如图所示，两处压强相等。故有从右侧管看，有 玻璃管倾斜 沿斜面方向：，则压强： 迁移应用 1.如图所示，竖直放置的弯曲管端开口，端封闭，密度为的液体将两段空气封闭在管内，管内液面高度差分别为、和，则端气体的压强为（已知大气压强为，重力加速度为）( ) A. B. C. D. 答案： 解析：从管口依次向左分析，中间气室压强比管口小，端气体压强比中间气室小，所以端气体压强为。 提升二 应用理想气体状态方程讨论变质量问题 例2 （2021河南许昌长葛一中高二月考）一只两用活塞气筒的原理如图所示（打气时如图甲所示，抽气时如图乙所示），其筒内体积为，现将它与另一只容积为的容器相连接，开始时气筒和容器内的气体压强为，已知气筒和容器导热性良好，当分别作为打气筒和抽气筒使用时，活塞工作次后，在上述两种情况下，容器内的气体压强分别为( ) A.， B.， C.， D.， 答案： ... ...