封闭气体压强计算方法总结.docx

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1、00000000A1101 AA 01B2222B2 AB 012BB 2 A 01B 012规律方法一 、气体压强的计算1气体压强的特点(1) 气体自重产生的压强一般很小,可以忽略但大气压强 P 却是一个较大的数值(大 气层重力产生),不能忽略(2) 密闭气体对外加压强的传递遵守帕斯卡定律,即外加压强由气体按照原来的大小 向各个方向传递2静止或匀速运动系统中封闭气体压强的确定(1)液体封闭的气体的压强 平衡法:选与气体接触的液柱为研究对象,进行受力分析,利用它的受力平衡,求 出气体的压强例 1、如图,玻璃管中灌有水银,管壁摩擦不计,设 p0=76cmHg,求封闭气体的压强(单 位:cm 解析

2、:本题可用静力平衡解决以图(2)为例求解取水银柱为研究对象,进行受力分析,列平衡方程得 Ps= P Smg;所以 p= P S 十ghS, 所以 PP 十gh(Pa)或 PP h(cmHg)答案:PP 十gh(Pa)或 P P h(cmHg) 解(4):对水银柱受力分析(如右图)N10沿试管方向由平衡条件可得:PSpS=p0S+mgSin30P=PS +r0ghS sin 30S0=p0+hgSin30=76+10Sin30(cmHg)P S0300mg=76+5 (cmHg) =81 (cmHg)点评:此题虽为热学问题,但典型地体现了力学方法,即:选研究对象,进行受力分析,列 方程拓展:【例

3、 2】 内由密度为在竖直放置的 U 形管的两部分液体封闭着两段空气柱大气压强为 P ,各部尺寸如图所示求 A、B 气体的压强Bh2Ah1求 p :取液柱 h 为研究对象,设管截面积为 S,大气压力和液柱重力 向下,A 气体压力向上,液柱 h 静止,则 P Sgh S=P Sh所以 P =P gh求 p :取液柱 h 为研究对象,由于 h 的下端以下液体的对称性,下端液体自重产生的 任强可不考虑,A 气体压强由液体传递后对 h 的压力向上,B 气体压力、液柱 h 重力向下, 液往平衡,则 P Sgh S=P S所以 P =P gh 一gh熟练后,可直接由压强平衡关系写出待测压强,不一定非要从力的

4、平衡方程式找起小结:受力分析:对液柱或固体进行受力分析,当物体平衡时: 利用 F合=0,求 p气注意: (1)正确选取研究对象(2)正确受力分析,别漏画大气压力 取等压面法:根据同种液体在同一水平液面压强相等,在连通器内灵活选取等压面, 由两侧压强相等建立方程求出压强,仍以图 73 为例:求 p 从 A 气体下端面作等压面, 则有 P 十gh P P gh ,所以 P =P gh 一gh A 000A4020例 3、如图,U 型玻璃管中灌有水银.求封闭气体的压强.设大气压强为 P0=76cmHg、(单 位:cm)解析:本题可用取等压面的方法解决液面 A 和气体液面等高,故两液面的压强相等, 则

5、中气体压强:pp = P h(cmHg) 答案:P= P h点评:本题事实上是选取 A 以上的水银柱为研究对象,进行受力分析,列平衡方程求出的 关系式:P hP 拓展:小结:取等压面法: 不间断液体在同一 强相等的“连通器 取恰当的等压面, 衡方程求气体的压hh3h2ABh1根据同种水平面压 原理”,选 列压强平强. 选取等压面时要注意,等压面下一定要是同种液体,否则就没有压强相等的关系(2)固体(活塞或气缸)封闭的气体的压强由于该固体必定受到被封闭气体的压力,所以可通过对该固体进行受力分析,由平衡 条件建立方程,来找出气体压强与其它各力的关系例 4:下图中气缸的质量均为 M,气缸内部的横截面

6、积为 S,气缸内壁摩擦不计.活塞质量为 m,求封闭气体的压强(设大气压强为 p0)解析:此问题中的活塞和气缸均处于平衡状态当以活塞为研究对象,受力分析如图甲所 示,由平衡条件得 pS(m0+m)gP 0S;P= p=P0+(m0m)g/S 在分析活塞、气缸受力时,要特别注意大气压力,何时必须考虑,何时可不考虑(3).活塞下表面与水平面成角解:对活塞受分析如图 由竖直方向合力为零可得: p0S+mg=pScos Scos=S p=P0+mg/S拓展:p SmgpSN3加速运动系统中封闭气体压强的确定常从两处入手:一对气体,考虑用气体定律确定,二是选与气体接触的液柱或活塞等 为研究对象,受力分析,

7、利用牛顿第二定律解出具体问题中常把二者结合起来,建立方程 组联立求解(1)试管绕轴以角速度匀速转动解: 对水银柱受力分析如图N由牛顿第二定律得:PSP 0S=m r , 其中 m=ShhP SpS由几何知识得:r=dh/2 解得 P=P h2(dh/2)0dmg(2) 试管随小车一起以加速度 a 向右运动解: 对水银柱受力分析如图由牛顿第二定律得:PSp0S=ma m=Sh 解得:p=p0+ah (3)气缸和活塞在 F 作用下沿光滑的水平面一起向右加速运动解:对整体水平方向应用牛顿第二定律:F=(m+M)a对活塞受力分析如图:由牛顿第二定律得:F+PSP0S=ma 由两式可得:pTmp0气P=P 拓展:MF (m+M )S小 结:当物体做变速运动时:利用牛顿运动定律列方程来求气体的压强利用 F合=ma,求 p。总结:计算气缸内封闭气体的压强时,一般取活塞为研究对象进行受力分析.但有时也要以 气缸或整体为研究对象.所以解题时要灵活选取研究对象三.课堂小结1、 气体的状态参量:温度 T;体积 V;压强 p2、 确定气体压强的方法: 受力分析法;取等压面法;牛顿定律法

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