專題氣體狀態(tài)變化導(dǎo)致的動態(tài)變化問題

1、 專題：氣體狀態(tài)變化導(dǎo)致的動態(tài)變化問題奉賢區(qū)曙光中學(xué)：張海英一、教材分析：高三氣體這一章的復(fù)習(xí)是在力學(xué)復(fù)習(xí)之后，但是描述氣體的狀態(tài)參量壓強(qiáng)又與力密切聯(lián)系，是受力分析的進(jìn)一步學(xué)習(xí)，而氣體由于狀態(tài)參量變化導(dǎo)致動態(tài)變化問題的種類繁多，是本章教學(xué)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。通過這節(jié)課的專題復(fù)習(xí)，學(xué)生通過幾種種類型動態(tài)變化過程的討論和分析，感受假設(shè)法是常用的解決方法，在假設(shè)法基礎(chǔ)上可以根據(jù)數(shù)學(xué)函數(shù)或者圖像法解決動態(tài)問題。二、教學(xué)目標(biāo)1、知識與技能目標(biāo)：理解玻意耳定律。理解查理定律。知道等容變化過程的PT圖象。應(yīng)用玻意耳定律和查理定律解決動態(tài)變化問題。2、過程與方法：(1)學(xué)生通過幾種類型的動態(tài)變化過程分析，感受假

2、設(shè)法是常用的解決方法，在假設(shè)法基礎(chǔ)上可以根據(jù)數(shù)學(xué)函數(shù)或者圖像法解決動態(tài)問題。3、情感態(tài)度與價值觀：學(xué)生通過動態(tài)過程分析，體驗(yàn)探究物理規(guī)律的科學(xué)方法。通過一題變化，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力。三、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：應(yīng)用玻意耳定律和查理定律解決動態(tài)變化問題。教學(xué)難點(diǎn)：用假設(shè)法解決動態(tài)變化問題。四、教學(xué)設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)的基本思路是以運(yùn)動狀態(tài)和放置方式的改變，氣體溫度的改變這幾種類型，歸納總結(jié)處理動態(tài)變化問題的方法就是假設(shè)法。但是不管是數(shù)學(xué)函數(shù)法還是圖象法，引起水銀或者活塞動態(tài)變化的根本原因是受力不再平衡，再配以課后相似練習(xí)，鞏固和加深處理動態(tài)問題的方法。五、教學(xué)流程1、教學(xué)流程圖2、教學(xué)流程說明：活

3、動1：探討插入水銀槽中的玻璃管上提、下壓或傾斜得出假設(shè)法，但是水銀動的根本原因是受力不再平衡?；顒?：探討運(yùn)動狀態(tài)改變導(dǎo)致水銀動態(tài)變化的問題，得出用受力分析判斷壓強(qiáng)的關(guān)系，結(jié)合玻意耳定律判斷各自體積如何變化（也可用假設(shè)法）活動3：探討放置方式的改變導(dǎo)致水銀動態(tài)變化的問題，得出用受力分析判斷壓強(qiáng)的關(guān)系，結(jié)合玻意耳定律判斷各自體積如何變化活動4：探討水平放置的試管由于氣體溫度改變導(dǎo)致水銀動態(tài)變化的問題，得出在用假設(shè)法的基礎(chǔ)上可以用數(shù)形結(jié)合解決動態(tài)變化問題?；顒?：探討豎直放置的試管由于氣體溫度改變導(dǎo)致水銀動態(tài)變化的問題，鞏固用數(shù)形結(jié)合解決動態(tài)變化問題。六、教學(xué)過程專題一：氣體狀態(tài)變化導(dǎo)致的液柱動態(tài)

4、變化問題引入：現(xiàn)有一段水銀柱封閉了一段或兩段空氣柱，請同學(xué)相互討論可以用什么方法使水銀柱移動？引入今天的課題一、氣體溫度不變（運(yùn)動狀態(tài)和放置方式改變）例1、如圖所示，開口向下并插入水銀槽中的粗細(xì)均勻的玻璃管內(nèi)圭寸閉著長為的空氣柱，管內(nèi)水銀柱高于水銀槽，若將玻璃管豎直向上緩慢地提起（管下端未離開槽內(nèi)水銀面），則和的變化情況為（）和都增大和都減小減小增大增大減小分析與解（假設(shè)法）思路一：假設(shè)管內(nèi)水銀柱咼度不變由于水銀柱的高度不變，封閉空氣柱變長，根據(jù)玻意耳定律,氣體體積增大，空氣柱壓強(qiáng)變小，根據(jù)P（即增大）。所以和都增大思路二：假設(shè)管內(nèi)封閉空氣柱長度不變由于管內(nèi)封閉空氣柱長度不變，（增大，壓強(qiáng)減小

5、，根據(jù)玻意耳定律壓強(qiáng)減小，體積增大。所以和都增大。小結(jié)：解決動態(tài)變化的常用方法就是假設(shè)法，然后利用之間關(guān)系來確定壓強(qiáng)和體積如何變化。（水銀柱高于水銀槽的高度與氣柱長度同增同減）但是水銀柱從靜止改變運(yùn)動狀態(tài)最根本的原因就是受力不再平衡。1、如圖所示，一端封閉的玻璃管開口向下豎直插入水銀槽中，管的上部封有部分空氣，玻璃管露出槽中水銀面的長度為，兩水銀面的高度差為，現(xiàn)保持不變，使玻璃管向右轉(zhuǎn)過一個小角度，則（）將增大將減小不變空氣柱的長度會減小注：將水銀柱逐漸傾斜的過程，等效為將水銀柱下壓。2、運(yùn)動狀態(tài)和放置方式的改變例2、如圖所示，粗細(xì)均勻的玻璃管，兩端封閉，中間用一段小水銀柱將空氣分隔成、兩部分

6、，豎直放置處于靜止時，水銀柱剛好在正中，（1）現(xiàn)讓玻璃管做自由落體運(yùn)動時，水銀柱相對玻璃管如何移動？分析與解：原來靜止時，玻璃管自由落體運(yùn)動時，水銀處于完全失重狀態(tài)，所以末狀態(tài)當(dāng)水銀柱相對玻璃管穩(wěn)定時（結(jié)合受力分析），對于氣體壓強(qiáng)增大根據(jù)玻意耳定律，體積減小，而氣體正好相反，所以水銀相對玻璃管向上移動。（用假設(shè)法，假設(shè)體積不變，原來平衡，現(xiàn)需要向下的合外力，所以增大，減小）思考：有沒有可能增大，不變？（拓展）上題的基礎(chǔ)上（2）現(xiàn)將玻璃管水平放置，當(dāng)再次達(dá)到平衡時，水銀柱相對于玻璃管如何移動？AB分析與解：原來豎直時，玻璃管水平后，再次平衡時，=，（結(jié)合受力分析），對于氣體壓強(qiáng)增大根據(jù)玻意耳定律

7、，體積減小，而氣體正好相反，所以水銀相對玻璃管向移動。小結(jié)：假設(shè)體積不變，可以根據(jù)受力分析，確定壓強(qiáng)的大小關(guān)系再分別判斷各自壓強(qiáng)如何變化，分別用玻意耳定律來判斷各自體積如何變化，從而來判斷水銀柱的移動。二、氣體溫度的改變例3、如圖所示，在兩端封閉的玻璃管中間用水iII銀柱將其分成體積相等的左右兩部分,并充入AB溫度相同的氣體，若把氣體緩緩升高相同的溫度（保持管水平不動），然后保持恒溫，則：（1）水銀柱如何移動？（2）若氣體B初始溫度高，把氣體緩緩升高相同的溫度，然后保持恒溫，則水銀柱又如何移動？分析與解前提方法：假設(shè)法，假設(shè)水銀柱不動，兩部分氣體均作等容變化，思路（1）用數(shù)學(xué)函數(shù)推導(dǎo)：設(shè)開始時

8、氣體溫度為，壓強(qiáng)為和，升高溫度厶，升溫后為和，壓強(qiáng)為和，壓強(qiáng)減少量為和厶，分別對兩部分氣體應(yīng)用查理定律：對于A：，A/0，=，=A，1，對于B：，B/0，=，,故有，F(xiàn)水銀柱不動（值得注意的是：這里最根本的是受力，而并非壓強(qiáng)）思路二：圖像法，在同一圖上畫出兩段氣柱的等容線，如右圖（因在溫度相同時，得氣柱等容線的斜率與氣柱一樣）。由圖線可知當(dāng)兩氣柱升高相同的溫度時，其壓強(qiáng)增大量，故,水銀柱不動）。2）假設(shè)體積不變：（1數(shù)）學(xué)函數(shù)法，=，注：與兩部分氣體的體積大小無關(guān)思考：如圖所示，在兩端封閉的玻璃管中間用水銀柱將其分成體積相等的上下兩部分，并充入溫度相同的氣體，（1）若把氣體緩緩升高相同的溫度（

9、保持管豎直不動），然后保持恒溫，則水銀柱如何移動？2）若把氣體緩緩降低相同的溫度（保持管豎直不動），然后保持恒溫，則水銀柱如何移動？分析與解：（1數(shù)）學(xué)函數(shù)法p=pT/T0（2由）圖像法：（1）向上移動（2）向下移動小結(jié)：解決這類氣體溫度升高或降低而導(dǎo)致水銀移動的問題，就是假設(shè)兩部分氣體各自體積不變，然后再根據(jù)查理定律，判斷兩部分氣體壓強(qiáng)的改變量，從而判斷兩邊壓力的改變量，來判斷水銀或活塞的移動。思考：兩端封閉的粗細(xì)均勻玻璃管內(nèi)有兩部分氣體和，中間用一段水銀隔開，當(dāng)水平放置時，的體積大于的體積，如圖所示，并置于熱水中，則管內(nèi)水銀柱與最初相比將()()向端移動()向端移動a1B()仍在原位置()

10、無法判斷注：既有放置方式改變，又有溫度變化，如b何處理？總結(jié)：不管運(yùn)動狀態(tài)和放置方式改變還是氣體溫度的改變導(dǎo)致液柱動態(tài)變化的都可以用假設(shè)法來進(jìn)行解決，在假設(shè)法的基礎(chǔ)上再數(shù)形結(jié)合。今天這節(jié)課我們研究了液柱動態(tài)變化的幾種類型，下節(jié)課我們將研究汽缸活塞的動態(tài)變化問題。作業(yè)布置：最后一題好學(xué)生做。練習(xí)：1、如圖所示，、三根完全相同的玻璃管，一端圭寸閉，管內(nèi)b為的光滑斜面下滑。若空氣溫度始終不b各用相同長度的一段水銀柱封閉了質(zhì)量相等的空氣，管豎直向下g做自由落體運(yùn)動，、管豎直向上做加速度為的勻加速運(yùn)動，管沿傾角變，當(dāng)水銀柱相對管壁靜止時，、三管內(nèi)的空氣柱長度的關(guān)系為()2、如圖所示，豎直倒置的兩端封閉且

11、等長的U形管，彎曲段有汞柱將左管和右管的空氣柱M和N隔開，當(dāng)M和N的溫度相同時，左管內(nèi)空氣柱M較長。若要使M、N溫度分別升高和后，汞柱仍在原來的位置，則和可能分別為(AC)TOC o 1-5 h z20C、10tf20C、30C-30C、20CmJ10C、20CUL如圖所示，兩端封閉的玻璃管中間有一段水銀柱，經(jīng)適當(dāng)傾斜，使上下兩部分氣體的體積恰好相等。保持管的傾角不變，管內(nèi)氣體的溫度始終與環(huán)境溫度相同，貝U：（BC）若環(huán)境溫度發(fā)生變化，兩部分氣體體積仍相等;逐若環(huán)境溫度發(fā)生變化，兩部分氣體壓強(qiáng)的變化量相等;若上面氣體體積變大，可以判斷環(huán)境溫度降低了；上面氣體壓強(qiáng)的變化量可能比下面氣體壓強(qiáng)的變化

12、量小。4、如圖所示，粗細(xì)均勻的玻璃管，兩端封閉，中間一段小水銀柱將空氣分隔成、兩部分，豎直放置時，水銀柱剛好在正中，下列現(xiàn)象中能使空氣柱增長的有（兩部分初溫相同）（）升高相同的溫度降低相同的溫度使管有豎直向上的加速度使管有豎直向下的加速度b5、兩端封閉的等臂U形管中，兩邊的空氣柱a和b被水銀柱隔開。當(dāng)U形管豎直放置時，兩空氣柱的長度差為h,如圖所示?，F(xiàn)將這個管平放，使兩臂位于同一水平面上,穩(wěn)定后兩空氣柱的長度差為L，若溫度不變，貝（A）A.LhB.L=hC.L=0D.Lvh,LHO 6、如圖所示，左右兩容器容積相同，裝有同種氣體，連通兩容器的水平細(xì)管中部有一段水銀柱，在圖示溫度下，管中水銀柱靜止不動，如果使兩容器中氣體溫度同時升高100C，那么水銀柱將（）、向左移動向右移動不動無法判斷7.如圖是一個圓筒形容器的橫剖面圖。A、B兩氣缸內(nèi)充有理想氣體，C、D是真空?；钊鸆不漏氣且摩擦不計(jì)，開始時活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)。若將A、B兩部分氣體同時升高相同的溫度（初溫相同），貝活塞將（AD）A）靜止不動（B）向左移動（C）向右移動（D）A的壓強(qiáng)增量比B的壓強(qiáng)增量大發(fā)散：若C、D不是真空，而是與