專題密閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算選修

專題密閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算選修第一頁(yè)，共十五頁(yè)，2022年，8月28日氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因：大量分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，頻繁與器壁碰撞，宏觀上對(duì)器壁產(chǎn)生了持續(xù)的壓力。單位面積所受壓力，叫壓強(qiáng)。一個(gè)空氣分子，每秒鐘與其它分子碰撞達(dá)65億次之多。容器中各處的壓強(qiáng)相等第二頁(yè)，共十五頁(yè)，2022年，8月28日1.理論依據(jù)液體壓強(qiáng)的計(jì)算公式p=gh。液面與外界大氣相接觸。則液面下h處的壓強(qiáng)為p=p0+gh帕斯卡定律：加在密閉靜止液體（或氣體）上的壓強(qiáng)能夠大小不變地由液體（或氣體）向各個(gè)方向傳遞（注意：適用于密閉靜止的液體或氣體）連通器原理：在連通器中，同一種液體（中間液體不間斷）的同一水平面上的壓強(qiáng)是相等的。一、平衡態(tài)下液體封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算第三頁(yè)，共十五頁(yè)，2022年，8月28日（1）連通器原理：根據(jù)同種液體在同一水平液面處壓強(qiáng)相等，在連通器內(nèi)靈活選取等壓面．由兩側(cè)壓強(qiáng)相等列方程求解壓強(qiáng)．例如圖中，同一液面C、D處壓強(qiáng)相等

pA＝p0＋ph.（2）參考液片法：選取假想的液體薄片(自身重力不計(jì))為研究對(duì)象，分析液片兩側(cè)受力情況，建立平衡方程消去面積，得到液片兩側(cè)壓強(qiáng)相等，進(jìn)而求得氣體壓強(qiáng)．例如，圖中粗細(xì)均勻的U形管中封閉了一定質(zhì)量的氣體A，在其最低處取一液片B，由其兩側(cè)受力平衡可知

(pA＋ph0)S＝(p0＋ph＋ph0)S.即pA＝p0＋ph.2.計(jì)算方法（3）受力平衡法：選與封閉氣體接觸的液柱為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，由F合＝0列式求氣體壓強(qiáng)．第四頁(yè)，共十五頁(yè)，2022年，8月28日①hh②h③下列各圖裝置均處于靜止?fàn)顟B(tài)。設(shè)大氣壓強(qiáng)為P0，用水銀（或活塞）封閉一定量的氣體在玻璃管（或氣缸）中，求封閉氣體的壓強(qiáng)P練習(xí)：P=ρghP=?cmHg（柱）P—帕h—米P=P0P=P0+ρghP=P0-ρgh第五頁(yè)，共十五頁(yè)，2022年，8月28日h④h⑤h⑥連通器原理：同種液體在同一高度壓強(qiáng)相等P=P0+ρghP=P0-ρghP=P0-ρgh第六頁(yè)，共十五頁(yè)，2022年，8月28日h1h2ABP0PBPA玻璃管與水銀封閉兩部分氣體A和B。設(shè)大氣壓強(qiáng)為P0=76cmHg柱，h1=10cm，h2=15cm。求封閉氣體A、B的壓強(qiáng)PA=?、PB=?PaPacmHg柱cmHg柱例題：1atm=76cmHg=1.0×105Pa第七頁(yè)，共十五頁(yè)，2022年，8月28日例：計(jì)算圖2中各種情況下，被封閉氣體的壓強(qiáng)。（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強(qiáng)p0=76cmHg，圖中液體為水銀）76cmHg51cmHg63.5cmHg51cmHg101cmHg第八頁(yè)，共十五頁(yè)，2022年，8月28日

求用固體（如活塞等）封閉在靜止容器內(nèi)的氣體壓強(qiáng)，應(yīng)對(duì)固體（如活塞等）進(jìn)行受力分析。然后根據(jù)平衡條件求解。二、平衡態(tài)下活塞、氣缸密閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算第九頁(yè)，共十五頁(yè)，2022年，8月28日Sm⑧mS⑦練習(xí)：氣體對(duì)面的壓力與面垂直:F=PSGP0SPSPS=

P0S+mgGPSP0S′NS′PS=mg+P0S＇cosθPS=mg+P0S第十頁(yè)，共十五頁(yè)，2022年，8月28日MmS⑨MmS⑩以活塞為研究對(duì)象以氣缸為研究對(duì)象mg+PS=

P0SMg+PS=

P0S第十一頁(yè)，共十五頁(yè)，2022年，8月28日

例2、如圖所示，活塞質(zhì)量為m，缸套質(zhì)量為M，通過(guò)彈簧吊在天花板上，氣缸內(nèi)封住了一定質(zhì)量的空氣，而活塞與缸套間無(wú)摩擦,活塞面積為S，大氣壓強(qiáng)為P0，則下列說(shuō)法正確的是()A、內(nèi)外空氣對(duì)缸套的總作用力方向向上，大小為MgB、內(nèi)外空氣對(duì)缸套的總作用力方向向下，大小為mgC、氣缸內(nèi)空氣壓強(qiáng)為P0-Mg/SD、氣缸內(nèi)空氣壓強(qiáng)為P0+mg/SAC第十二頁(yè)，共十五頁(yè)，2022年，8月28日

當(dāng)封閉氣體的所在的系統(tǒng)處于力學(xué)非平衡狀態(tài)時(shí)，欲求封閉氣體壓強(qiáng)，首先要選擇恰當(dāng)?shù)膶?duì)象（如與氣體相關(guān)的液體、活塞等）并對(duì)其進(jìn)行正確的受力分析（特別注意分析內(nèi)外的壓力）然后應(yīng)用牛頓第二定律列方程求解。三、非平衡態(tài)下密閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算例1、試計(jì)算下述情況下密閉氣體的壓強(qiáng)，已知大氣壓P0,圖中水銀柱的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，斜面光滑自由下滑第十三頁(yè)，共十五頁(yè)，2022年，8月28日例2、如圖所示，質(zhì)量為m1內(nèi)壁光滑的橫截面積為S的玻璃管內(nèi)裝有質(zhì)量為m2的水銀，管外壁與斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,斜面傾角θ=37°，當(dāng)玻璃管與水銀共同沿斜面下滑時(shí)，求被封閉的氣體壓強(qiáng)為多少？（設(shè)大氣壓強(qiáng)為p0）第十四頁(yè)，共十五頁(yè)，2022年，8月28日類型1.平衡態(tài)下液體密封氣體的壓強(qiáng)2.平衡態(tài)下氣缸活塞密封氣體的壓強(qiáng)3.非平衡態(tài)下密閉氣體的壓強(qiáng)歸納總結(jié)：