
高中物理新教材特點分析
(一)趣味性強,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣 在新時代教育制度的改革深化下,學(xué)生對于物理課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)興趣可以帶動學(xué)生不斷地進行探究。物理課程教學(xué)引入趣味性較高的新教材內(nèi)容,充實物理課堂,引入信息技術(shù),利用多媒體等新時代信息化的教學(xué)手段,利用更加直觀、動態(tài)化的、可觀察的教學(xué)手段,向?qū)W生們展示物理教學(xué)課程當(dāng)中那些抽象的知識點,不斷地吸引學(xué)生們的好奇心與興趣力,讓學(xué)生在物理課堂上能夠充分感受到物理的魅力所在。(二)實踐性高,高效落實理論學(xué)習(xí) 在現(xiàn)代化教育課程的背景之下,新課程改革理念越來越融入生活與學(xué)習(xí)的方方面面,新教材逐步的顯現(xiàn)出強大影響力。(三)靈活性強,助力課程目標(biāo)達成 隨著教育制度體系的改革,通過新時代新教材內(nèi)容的融入,教師不斷地革新教學(xué)手段,整合線上以及線下的教育資源內(nèi)容,可以為物理課堂增添新的活力與生機。
FENGBIQITIYAQIANGDEJISUAN
第1課時 封閉氣體壓強的計算
探究重點 提升素養(yǎng) / 課時對點練
1.學(xué)會計算靜止或勻速運動系統(tǒng)中封閉氣體的壓強.2.學(xué)會計算容器加速運動時封閉氣體的壓強.
(1)如圖甲所示,C、D液面水平且等高,液體密度為ρ,重力加速度為g,其他條件已標(biāo)于圖上,試求封閉氣體A的壓強.
答案 同一水平液面C、D處壓強相同,可得pA=p0+ρgh.
一、靜止或勻速運動系統(tǒng)中封閉氣體壓強的計算
答案 以活塞為研究對象,受力分析如圖所示,由平衡條件得mg+p0S=pS
(2)在圖乙中,汽缸置于水平地面上,活塞質(zhì)量為m,橫截面積為S,汽缸與活塞之間無摩擦,設(shè)大氣壓強為p0,重力加速度為g,試求封閉氣體的壓強.
1.取等壓面法同種液體在同一深度向各個方向的壓強相等,在連通器中,靈活選取等壓面,利用同一液面壓強相等求解氣體壓強.如圖甲
所示,同一液面C、D兩處壓強相等,故pA=p0+ph;如圖乙所示,M、N兩處壓強相等,從左側(cè)管看有pB=pA+ph2,從右側(cè)管看,有pB=p0+ph1.
2.力平衡法選與封閉氣體接觸的活塞、汽缸或液體為研究對象進行受力分析,由平衡條件列式求氣體壓強.
如圖所示,活塞的質(zhì)量為m,缸套的質(zhì)量為M,通過彈簧靜止吊在天花板上,汽缸內(nèi)封住一定質(zhì)量的氣體,缸套和活塞間無摩擦,活塞橫截面積為S,大氣壓強為p0,重力加速度為g,則封閉氣體的壓強p為
以缸套為研究對象,有pS+Mg=p0S,所以封閉氣體的壓強p=p0- ,故應(yīng)選C.
如圖所示,一橫截面積為S的圓柱形容器豎直放置,圓板A的上表面是水平的,下表面是傾斜的,且下表面與水平面的夾角為θ,圓板的質(zhì)量為M,不計一切摩擦,大氣壓強為p0,重力加速度為g,則被圓板封閉在容器中的氣體的壓強p為
以圓板為研究對象,對圓板受力分析,如圖所示,豎直方向受力平衡,則
如圖所示,豎直靜止放置的U形管,左端開口,右端封閉,管內(nèi)有a、b兩段水銀柱,將A、B兩段空氣柱封閉在管內(nèi).已知水銀柱a長h1為10 cm,水銀柱b兩個液面間的高度差h2為5 cm,大氣壓強為75 cmHg,求空氣柱A、B的壓強分別是多少.
答案 65 cmHg 60 cmHg
設(shè)管的橫截面積為S,選a的下端面為參考液面,它受向下的壓力為(pA+ph1)S,受向上的大氣壓力為p0S,由于系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),則(pA+ph1)S=p0S,所以pA=p0-ph1=(75-10) cmHg=65 cmHg,再選b的左下端面為參考液面,由連通器原理知:液柱h2的上表面處的壓強等于pB,則(pB+ph2)S=pAS,所以pB=pA-ph2=(65-5) cmHg=60 cmHg.
如圖所示,玻璃管開口向上,豎直靜止放置,外界大氣壓強為p0,液體密度為ρ,高度為h,重力加速度為g,若將上述玻璃管由靜止自由釋放,求下落過程中封閉氣體的壓強.
答案 下落過程中對液柱受力分析如圖所示由牛頓第二定律得:p0S+mg-pS=ma①a=g②聯(lián)立①②解得p=p0.
二、容器加速運動時封閉氣體壓強的計算
如圖所示,光滑水平面上放有一質(zhì)量為M的汽缸,汽缸內(nèi)放有一質(zhì)量為m的可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動的活塞,活塞橫截面積為S.現(xiàn)用水平恒力F向右推汽缸,最后汽缸和活塞達到相對靜止?fàn)顟B(tài),求此時缸內(nèi)封閉氣體的壓強p.(已知外界大氣壓強為p0)
選取汽缸和活塞整體為研究對象,汽缸和活塞相對靜止時有:F=(M+m)a①以活塞為研究對象,由牛頓第二定律有:pS-p0S=ma②聯(lián)立①②解得:p=p0+ .
1.當(dāng)容器加速運動時,通常選與氣體相關(guān)聯(lián)的液柱、汽缸或活塞為研究對象,并對其進行受力分析,然后由牛頓第二定律列方程,求出封閉氣體的壓強.2.在對系統(tǒng)進行分析時,可針對具體情況選用整體法或隔離法.
1.如圖所示,U形管封閉端內(nèi)有一部分氣體被水銀封住,已知大氣壓強為p0,封閉部分氣體的壓強p(以汞柱為單位)為A.p0+h2B.p0-h(huán)1C.p0-(h1+h2)D.p0+(h2-h(huán)1)
選右邊液面為研究對象,右邊液面受到向下的大氣壓強p0,在相同高度的左邊液面受到液柱h1向下的壓強和液柱h1上面氣體向下的壓強p,根據(jù)連通器原理可知:p+h1=p0,所以p=p0-h(huán)1,B正確.
2.(2022·萊州一中高二月考)如圖所示,內(nèi)壁光滑的汽缸豎直放置在水平地面上,T形活塞的質(zhì)量為M,下底面積為S,上底面積為4S,若大氣壓強為p0,重力加速度為g,則被封閉氣體的壓強p等于
以活塞為研究對象,活塞受重力、大氣壓力和封閉氣體的支持力,根據(jù)受力平衡得Mg+p0S=pS,解得p=p0+ ,C正確.
3.如圖所示,兩端開口的足夠長的均勻U形管豎直放置,用兩段汞柱封閉了一段空氣柱.若在右端再注入2 cm的汞柱,則封閉氣體的壓強為___ cmHg;若在左端再注入2 cm的汞柱,則封閉氣體的壓強為_____ cmHg.(大氣壓為76 cmHg)
4.質(zhì)量為M的汽缸口朝上靜置于水平地面上(如圖甲),用質(zhì)量為m的活塞封閉一定量的氣體(氣體的質(zhì)量忽略不計),活塞的橫截面積為S.將汽缸倒扣在水平地面上(如圖乙),靜止時活塞沒有接觸地面.已知大氣壓強為p0,重力加速度為g,不計一切摩擦,則下列分析正確的是
A.甲圖中,汽缸對地面的壓力為MgB.甲圖中,封閉氣體壓強為p0+C.乙圖中,地面對汽缸的支持力為Mg+p0SD.乙圖中,封閉氣體壓強為p0-
題圖甲中對活塞受力分析可知,p0S+mg=pS,則封閉氣體壓強為p=p0+ ,選項B正確;題圖甲、乙中,對活塞和汽缸整體受力分析可知,地面對汽缸的支持力為Mg+mg,則汽缸對地面的壓力為Mg+mg,選項A、C錯誤;題圖乙中,對活塞受力分析可知,p′S+mg=p0S,則封閉氣體壓強為p′=p0- ,選項D錯誤.
5.(多選)如圖所示,內(nèi)徑均勻、兩端開口的細(xì)V形管,B管豎直插入水銀槽中,A管與B管之間的夾角為θ,A管中有一段長為h的水銀柱保持靜止,下列說法中正確的是A.B管內(nèi)水銀面比槽內(nèi)水銀面高h(yuǎn)B.B管內(nèi)水銀面比槽內(nèi)水銀面高h(yuǎn)cs θC.B管內(nèi)水銀面比槽內(nèi)水銀面低hcs θD.管內(nèi)封閉氣體的壓強比大氣壓強小hcs θ高水銀柱產(chǎn)生的壓強
以A管中的水銀柱為研究對象,設(shè)管的橫截面積為S,則有pS+ρ水銀ghcs θ·S=p0S,管內(nèi)封閉氣體壓強p=p0-ρ水銀ghcs θ,顯然p
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