高中物理第八章气体本章整合学案新人教版选修3-316页

第八章 气体
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专题归纳
专题一　封闭气体压强的计算
1．液体封闭的气体的压强
选与气体接触的液柱为研究对象，进行受力分析，然后根据平衡条件(a＝0 时)或牛顿
第二定律(a≠0时)求出气体的压强。
【例题 1】 在竖直放置的 U形管内用密度为ρ的两部分液体封闭着两段空气柱。大气
压强为 p0，各部分尺寸如图所示。求 A、B气体的压强。

解析：求 pA：取液柱 h1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 h1静止，如图(a)，则 p0S＋ρgh1S＝pAS，
所以 pA＝p0＋ρgh1。
求 pB：取液柱 h2为研究对象，由于 h2的下端是连通器，A气体压强由液体传递后对 h2
的压力向上，B气体压力、液柱 h2重力向下，液柱平衡如图(b)，
则 pBS＋ρgh2S＝pAS，
所以 pB＝p0＋ρgh1－ρgh2。
熟练后，可直接由压强平衡关系写出待测压强，不一定非要从力的平衡方程式找起。
答案：pA＝p0＋ρgh1　pB＝p0＋ρgh1－ρgh2
2．固体(活塞或汽缸)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，然后由平
衡条件(a＝0时)或牛顿第二定律(a≠0时)建立方程，求出封闭气体的压强。
【例题 2】 一圆形汽缸静置于地面上，如图所示，汽缸的质量为 m1，活塞的质量为 m2，
活塞面积为 S，大气压强为 p0，现将活塞缓慢上提，求汽缸刚离开地面时汽缸内气体的压强。
(忽略摩擦)
解析：此问题中的活塞和汽缸均处于平衡状态。以活塞为研究对象，受力分析如图甲所
示，由平衡条件得：
F＋pS＝m2g＋p0S

由于 F 未知，再以活塞和汽缸整体为研究对象，受力如图乙(由于外界大气压力相互抵
消，不再画出)，则有
F＝(m1＋m2)g
由以上两式可求得 p＝p0－ 。
也可只以汽缸为研究对象，有：pS＋m1g＝p0S，也可得：p＝p0－ 。
答案：p0－
专题二　液柱(或活塞)的移动问题
用液柱或活塞隔开两部分气体，当气体温度变化时，液柱或活塞是否移动？如何移动？
此类问题的特点是：气体的状态参量 p、V、T都发生了变化，直接判断液柱或活塞的移动方
向比较困难，通常先进行气体状态的假设，然后应用查理定律可以简单地求解。
1．假设推理法
根据题设条件，假设发生某种特殊的物理现象或物理过程，运用相应的物理规律及有关
知识进行严谨的推理，得出正确的答案。巧用假设推理法可以化繁为简，化难为易，简捷解
题。其一般分析思路是：
(1)先假设液柱(或活塞)不发生移动，两部分气体均做等容变化。
(2)对两部分气体分别应用查理定律的分比形式Δp＝ p，求出每部分气体压强的变
化量Δp，并加以比较。
(3)如果液柱(或活塞)两端的横截面积相等，且 Δp 均大于零，意味着两部分气体的压
强均增大，则液柱向Δp值较小的一方移动；若Δp均小于零，意味着两部分气体的压强均
减小，则液柱向压强减小量较大的一方(即|Δp|较大的一方)移动；若 Δp 相等，则液柱不
移动。
(4)如果液柱(或活塞)两端的横截面积不相等，则应考虑液柱两端的受力变化(ΔpS)。
若 Δp 均大于零，则液柱向 ΔpS 较小的一方移动；若 Δp 均小于零，则液柱向|ΔpS|值较
大的一方移动；若ΔpS相等，则液柱不移动。
2．极限法
1m g
S
1m g
S
1m g
S
T
T
∆

所谓极限法就是将问题推向极端。如在讨论压强大小变化时，将变化较大的压强推向无
穷大，而将变化较小的压强推向零，这样使复杂的问题变得简单明了。
如图所示，两端封闭、粗细均匀、竖直放置的玻璃管内有一段长为 h的水银柱，将管内
气体分为两部分。已知 l2＝2l1，若使两部分气体同时升高相同的温度，管内水银柱将如何
运动？(设原来温度相同)
根据极限法：由于管上段气柱压强 p2较下段气柱压强 p1小，设想 p2→0，即管上部认
为近似为真空，于是立即得到，温度 T升高，水银柱向上移动。
3．图象法
利用图象：首先在同一 pT 图线上画出两段气柱的等容图线，如图所示。由于两气柱在
相同温度下压强不同，所以它们等容线的斜率也不同，气柱的压强较大的等容线的斜率也较
大。从图中可以看出，当两气柱升高相同温度ΔT时，其压强的增量Δp1＞Δp2，所以水银
柱向压强增量小的一...