清华附中学生问题：热学中大气做功

2015年12月22日，分类：高中物理研究；标签归档: 高中物理学习

清华附中学生问我的一道热学方面的题。这道题略有难度，不过对当下北京高考物理考纲要求来说是略有些超纲了。

这类问题在九十年代的时候经常考，估计新毕业入职的教师自己做起来都有难度。下面来说一下这类问题的研究方法：

一道大气压力做功的问题

明确一点，热学这一部分凡是涉及到定量运算的，都是研究的理想气体。

很多学生一开始就犯错了。切记，不要去研究水银，没有任何价值（想想你能得到什么结论？）；这道题的核心是：研究其周围的大气。

在物理自诊断学习系统中王尚给同学们总结过高中物理做功一共就只有5种典型的求解方法，具体请见这篇文章。

这道题，我们研究的是外界对气体做功（气体对外界做功）。

气体做功要选用的是第五种求功的方法，图像法，也就是pV坐标图（这道题没有图像，要简单些）；其中p就是大气压，V指的是改变的体积。

读题可知，两个实验设备的周围都是普通的大气压，压强p是不变的，又因为，水银填充的体积V（也就是改变的体积）都是一样的。

因此，我们的结论是，两种情况下大气对外界做的功一样多的。

假定这两个实验分别是在两个非常大的实验室完成的，两个实验室的大气压都是标准大气压（不会改变）。这个假设仅仅是不考虑两个设备的相互影响，当然，如果你能看出来，也没有必要去假设这个。

那么，两中情况下大气对外（对水银）做的功是相等的（也叫做外界对气体做的负功）。

完了吗？完了。大气做功完了，下面开始研究水银了，因为四个选项中都是在探究水银的能量。

用什么公式、定理、定律呢？外界的大气对其做功，到底转化为什么了？

同学们，没事经常看我文章或研究自诊断学习系统的学生，一定有思路了，那就是功能关系：到底功转化为什么样的能了？

显然，有两种且只有两种。即，内能，机械能。

因为机械能与内能（确切来说是改变量）之和是相等的，因此，机械能小的，内能大。

这是热学内容+功能关系的考题，是功能关系知识的拓展应用，不过不再是那典型的五种形式的能量了。

物理难也罢，恶心也罢，命题总是那么的奇妙，把看似无关的知识点都交织在一起。

学神的境界，就是看到一道题，考点已经不由的想到了，而且还想到了，这道题可能有哪些陷阱。

原题如下：

A、B两装置均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成,除玻璃泡在管上的位置不同外,其他条件都相同.将两管状容器抽成真空后,开口竖直向下插入水银槽中(插入过程中没有空气进入管状容器内),两水银柱上升至如图所示位置然后停止.假设这一过程中水银与外界没有热交换,则下列说法正确的是(　　)

热学物理题配图