1、教案(33)分子动理论气体的状态参量考点解读考点解读学习水平题 目 分 布气体的状态和状态参量知道气体的状态和状态参量A06年上海高考第9题连体U型管内相离两部分气体压强的计算 教学目标1知道气体的体积、温度、压强之间的关系2知道气体分子运动的特点和气体压强的微观意义3要求学生通过讨论、分析、总结出决定气体压强的因素，重点掌握压强的计算方法，使学生能够灵活运用力学知识来解决热学问题，使学生的知识得到迁移，为更好地解决力热综合题打下良好的基础教师归纳1气体的状态参量(1)温度： 温度在宏观上表示物体的冷热程度；在微观上是分子平均动能的标志热力学温度是国际单位制中的基本量之一，符号T，单位K(开尔
2、文)；摄氏温度是导出单位，符号t，单位(摄氏度)关系是tTT0，其中T0273.15K，摄氏度不再采用过去的定义两种温度间的关系可以表示为： Tt273.15K和Tt，要注意两种单位制下每一度的间隔是相同的0K是低温的极限，它表示所有分子都停止了热运动可以无限接近，但永远不能达到(2)体积：气体总是充满它所在的容器，所以气体的体积总是等于盛装气体的容器的容积(3)压强：气体的压强是由于气体分子频繁碰撞器壁而产生的(绝不能用气体分子间的斥力解释！)一般情况下不考虑气体本身的重量，所以同一容器内气体的压强处处相等但大气压在宏观上可以看成是大气受地球吸引而产生的重力而引起的(例如在估算地球大气的总重
3、量时可以用标准大气压乘以地球表面积)压强的国际单位是帕，符号Pa，常用的单位还有标准大气压(atm)和毫米汞柱(mmHg)它们间的关系是： 1atm1.013105Pa760mmHg；1mmHg133.3Pa.2气体压强的计算气体压强的确定要根据气体所处的外部条件，往往需要利用跟气体接触的液柱和活塞等物体的受力情况和运动情况计算 分类剖析(一)平衡法压强确定例1竖直平面内有如图所示的均匀玻璃管，内用两段水银柱封闭两段空气柱a、b，各段水银柱高度如图所示大气压为p0，求空气柱a、b的压强各多大？【解析】从开口端开始计算： 右端为大气压p0，同种液体同一水平面上的压强相同，所以b气柱的压强为pbp
4、0g(h2h1)，而a气柱的压强为papbgh3p0g(h2h1h3)此类题求气体压强的原则就是从开口端算起(一般为大气压)，沿着液柱在竖直方向上，向下加gh，向上减gh即可(h为高度差).例2如图中两个气缸的质量均为M，内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，左边的气缸静止在水平面上，右边的活塞和气缸竖直悬挂在天花板下两个气缸内分别封闭有一定质量的空气A、B，大气压为p0，求封闭气体A、B的压强各多大？【解析】求气体压强要以跟气体接触的物体为对象进行受力分析，在本题中，可取的研究对象有活塞和气缸两种情况下活塞和气缸的受力情况的复杂程度是不同的： 第一种情况下，活塞受重力、大气压力和封闭气体
5、压力三个力作用，而且只有气体压力是未知的；气缸受重力、大气压力、封闭气体压力和地面支持力四个力，地面支持力和气体压力都是未知的，要求地面压力还得以整体为对象才能得出因此应选活塞为对象求pA.同理第二种情况下应以气缸为对象求pB.得出的结论是： pAp0，pBp0.例3如图(1)所示，气缸静止在水平面上，缸内用活塞封闭一定质量的空气活塞的质量为m，横截面积为S，下表面与水平方向成角，若大气压为p0，求封闭气体的压强p.(1)(2)【解析】以活塞为对象进行受力分析，如图(2)，关键是气体对活塞的压力方向应该垂直于活塞下表面而向斜上方，与竖直方向成角，接触面积也不是S而是S1S/cos.因此竖直方向
6、受力平衡方程为： pS1cosmgp0S，得pp0mg/S.结论跟角的大小无关.例4如图(1)所示，大小不同的两个气缸A、B固定在水平面上，缸内的横截面积分别为SA和SB且SA3SB.两缸内各有一个活塞，在两个气缸内分别封闭一定质量的空气，并用水平杆相连已知大气压为p0，气缸A内空气的压强为pA1.2p0，不计活塞和气缸间的摩擦阻力，求气缸B内空气的压强pB.(1)(2)【解析】应该以整体为研究对象用水平方向的合力为零列方程，而不能认为A、B内气体的压强相等因为两个活塞的横截面积是不同的应该以两个活塞和连杆整体为研究对象进行受力分析，同时要考虑大气压的影响，受力图如图(2)在水平方向上有： p
7、ASAp0SBpBSBp0SA，代入SA3SB可得pB3pA2p01.6p0本题还可以把该装置竖立起来，那么在以活塞和连杆为对象受力分析时，还应考虑到重力的作用例5如图为医院为病人输液的部分装置，图中A为输液瓶，B为滴壶，C为进气管，与大气相通则在输液过程中(瓶A中尚有液体)，下列说法正确的是()瓶A中上方气体的压强随液面的下降而增大；瓶A中液面下降，但A中上方气体的压强不变；滴壶B中的气体压强随A中液面的下降而减小；在瓶A中药液输完以前，滴壶B中的气体压强保持不变 A B C D【解析】进气管C端的压强始终是大气压p0，设输液瓶A内的压强为pA，可以得到pAp0gh，因此pA将随着h的减小而
8、增大滴壶B的上液面与进气管C端的高度差不受输液瓶A内液面变化的影响，因此压强不变选B.例6如图所示，长直均匀玻璃管内用水银柱封闭一定质量的空气后倒插入水银槽内静止时露出水银槽面的水银柱高为h，保持温度不变，稍向上提玻璃管(管口仍在槽内水银面下)，封闭在管内的空气的体积V和压强p以及水银柱高h各如何变化？【解析】一定质量的气体在温度不变时，气体的压强p和体积V必然同时变化，而达到平衡后，pghp0的关系应该依然成立假设V不变，那么p也不变，而提升后h变大，pgh将大于p0，因此管内水银柱将要下降，即封闭空气的体积V必然增大，压强p必然减小，又由于最终应该有pghp0，所以h必然增大本题也可以假设
9、提升后p不变，进行推导，结论是完全一致的注意前提： 管内必须封闭有一定质量的空气若水银柱上端是真空，那h就始终满足p0gh，向上提升玻璃管不会影响h的大小，那么V就一定增大了(二)非平衡法压强确定例7两端封闭的均匀直玻璃管竖直放置，内用高h的汞柱把管内空气分为上下两部分，静止时两段空气柱的长均为L，上端空气柱压强为p12gh(为水银的密度)当玻璃管随升降机一起在竖直方向上做匀变速运动时，稳定后发现上端空气柱长减为L.则下列说法中正确的是() A稳定后上段空气柱的压强大于2gh B稳定后下段空气柱的压强小于3gh C升降机一定在加速上升 D升降机可能在匀减速上升【解析】系统静止时下段空气柱的压强
10、是3gh.做匀变速运动稳定后上段空气柱体积减小说明其压强增大，而下段空气柱体积增大，说明其压强减小由水银柱的受力分析可知，其合力方向向下，因此加速度向下，可能匀加速下降，也可能匀减速上升，选ABD.例8在一个固定容积的密闭容器中，加入3L的X(g)和2L的Y(g)，在一定条件下这两种气体发生反应而生成另两种气体： 4X(g)3Y(g)=2Q(g)nR(g)，达到平衡后，容器内温度不变，而混合气体的压强比原来增大，则该反应方程中的n值可能为() A3 B4 C5 D6【解析】由于反应前后所有物质都是气态，设反应前后的总的物质的量分别为n1、n2，由于在一定温度和体积下，气体的压强和气体物质的量成正比，因此生成物的物质的量应该大于反应前的物质的量，只能取n6，选D.