沪科版物理高一第二学期 第六章 D 压缩气体的应用-学案设计(无答案).pdfVIP

压缩气体的应用

【学习目标】

知道压缩气体及压缩气体的应用。通过了解压缩气体在生产、生活中的应用，感悟物理知

识与日常生活的广泛联系，提高对科学的兴趣。

【学习重难点】

1．压缩气体的产生

2．压缩气体的应用

【学习过程】

一、要点辨析

1．压缩气体的产生

通常将储存在高压容器中的气体称为压缩气体。运用气体定律可获得压缩气体，例如对于

一定质量的气体，温度不变、体积减小，或者体积不变、温度升高，它的压强都会升高，从而

获得压缩气体。

2．压缩气体的应用

压缩气体在日常生活、生产和科研中有许多应用。例如利用压缩气体产生的力可用来开闭

大型客车的车门、排出下沉潜艇水舱里的水。在航天事业中，宇航服中的压缩气体使宇航员的

身体能感受到与在地面上时同样的大气压强。此外在高压锅中蒸煮食物时适当提高压强可使沸

点适当升高。但又要采取措施，防止因压强过高而引起爆炸。在压缩气体的应用中常常会涉及

到气体定律。

二、例题分析

【例】［小实验］一个圆柱形的杯子，内部高度大约为10cm，杯口直径为6cm，里面盛满

水时，在杯口上盖上一片面积略大于杯口的硬纸片。当用于托住硬纸片翻转过来使杯口朝下，

硬纸片不会落下。这是由于：

_________________________________________________________________________。

如果在杯子里盛半杯水，同样在杯口盖上硬纸片，做相同的实验，当杯口朝下时，硬纸片

还是不会落下，请通过计算分析其中的道理。（水的密度ρ＝1×103kg/m3，大气压强为p0＝1

×105Pa）

【解答】当杯内充满水时，翻过杯子使杯口朝下，由于大气压能够支起10m多高的水柱，

所以硬纸片不会落下。

如果杯内盛有半杯水，翻过杯口后，硬纸片也没有落下。研究杯内的气体，由于温度不变，

满足玻意耳定律，那么初始压强p1为大气压强p0，翻过来后气体压强为p2＝p0－ρgh，ρ为

水的密度，h为半杯水的高度。初始气体体积V1＝hS，末体积为V2＝（h＋x）S，其中x是

气体柱长度的变化量，S为圆柱形杯子的横截面积。

由p1V1＝p2V2，代入数据得x＝5×10-4m。

也就是说，只要杯内气体柱增长5×10-4m，就能支持住杯中的水。而当翻过来后纸片会

稍微向下有点弯曲，形成气体体积变化，从而支持起5cm高的水柱。

三、基本训练

A组

1．图（a）中将打气筒出口的橡皮管夹住，用力推下活塞，放手后活塞向上弹起；图（b）

中堵住注射器的出口；用力向外拉活塞，放手后活塞会自行缩回。比较这两个过程遵循了什么

相同的规律。

2．一定质量的气体处于某一初始状态，要使它的温度经过状态变化回到初始温度，下列

可以实现的过程是（）。

（A）先等压膨胀，后等容降压（B）先等压压缩，后等容降压

（C）先等容升压，后等压膨胀（D）先等容降压，后等压膨胀

3．如图所示的潜水钟（一种沉放到水下，研究水底情况的装

置，也可作为检修大桥桥墩及其他建筑设施水下部分的潜水装置）

高2m，开口端竖直向下沉到10m深的水底，水进入钟内多深？（设

温度保持不变，大气压强为1×105Pa）

4．如图所示，怎样把一只剥去外壳的熟鸡蛋放进这个锥形瓶中？又怎样将它完好无损地

拿出来？做一做，并说明理由。

5．如图（a）和（b）所示，两个图线1．2分别代表一定质量的气体的两个等温变化过程。

请在图（a）和（b）中分别判定哪一个等温过程中的气温高，并说明理由。

6．如图中A、B两点代表一定质量的气体的两个状态，沿图线从A到B的变化过程中，

气体的温度如何变化？

B组

1．钢笔笔套的后面为什么会有一个小孔？在实际生活中找一找原理相同的其他例子。

2．如图所示是一个气压式热水瓶，通过按下顶部活塞，可使气体总体积减小，把水从出

水口压出。若出水口与瓶内水面的高度差为h，大气压强为p0，瓶内气体原来的体积为V，则

活塞下降时，至少要使瓶内气体的体积减小多少，才能有水流出出水口？

3．某登山爱好者在攀登珠穆朗玛峰的过程中，发现他携带的手表表面玻璃