Без имени

Расчет давления жидкости

на дно и стенки сосуда

«Кто смолоду больше делает и думает сам, тот становится потом надежнее, крепче, умнее».

С. Нерис

Цели урока:

Образовательные: активизировать знания учащихся о причинах возникновения давления жидкости; получить выражение для расчета давления жидкости на дно и стенки сосуда; научиться применять эту формулу для решения задач Развивающие: развивать экспериментальные умения, навыки логического мышления, умение обосновывать свои высказывания, делать выводы, выделять главное, представлять информацию в различных знаковых системах; развивать у учащихся интерес к познанию законов природы и их применению; развивать умение проводить рефлексию своей деятельности. Воспитательные: создать условия для приобретения убежденности учащихся в познаваемости окружающего мира; приучать учащихся к доброжелательному общению, взаимопомощи, к самооценке.

Задачи урока:

изучение теоретического материала; решение задач на расчет давления в жидкости и газе; практическое значение знаний о давлении жидкости.

План урока:

Организационный момент. (1 мин.) Актуализация знаний. (5 мин.) Объяснение материала. (20 мин.) Закрепление материала. (15 мин.) Рефлексия. (2 мин.) Домашнее задание. (2 мин.)

Ход урока

I. Организационный момент.

Проверка готовности учащихся к уроку.

(На партах учащихся лежат рабочие карты урока; таблицы плотностей веществ, учебники и тетради).

II. Актуализация знаний.

III. Объяснение нового материала

Провожу эксперимент: в пластмассовую бутылку с тремя отверстиями на разных уровнях по высоте наливаем подкрашенную воду.

Беседа с классом:

почему вода вытекает из сосуда? сравните струи воды? объясните, почему они разные?

Когда учащиеся объяснят, что столбы жидкости разные и давление на разной глубине разное, ставлю проблему: а нужно ли знать людям, чему равно давление жидкости на разных глубинах, на дно, на стенки сосуда?

Учащиеся формулируют тему урока.

Открываем тетради, записываем тему урока.

Ставим цель: вывести формулу для расчета давления жидкости на дно и стенки сосуда.

Давление жидкости (см. презентация)

Вокруг нас много жидкостей. Одни из них движутся, например, вода в реках или нефть в трубах, другие – покоятся. При этом все они имеют вес и поэтому давят на дно и стенки сосуда, в котором находятся. Подсчет давления движущейся жидкости – непростая задача, поэтому изучим лишь как рассчитывать давление, создаваемое весом покоящейся жидкости. Оно называется гидростатическим давлением. Давление, оказываемое покоящейся жидкостью - называется гидростатическим.

Выведем формулу для вычисления гидростатического давления. Сила F, с которой жидкость давит на дно сосуда, является весом жидкости. Для вывода формулы я предлагаю взять сосуд имеющий форму прямоугольного параллелепипеда.

Площадь дна сосуда – S. Высота столба жидкости налитой в сосуд равна – h.

По какой формуле рассчитывается давление? (ответ)

Верно. Можно воспользоваться формулой  p = F/S.

Сила  давления жидкости на дно сосуда равна весу жидкости. F = P

Кто подскажет формулу для определения веса?

Вес жидкости обозначается буквой Р и определяется по формуле Р = mg, Теперь нам необходимо рассчитать массу. Для этого можно воспользоваться формулой m = ρ⋅V.

Для вычисления объема воспользуемся формулой для расчета объема прямоугольного параллелепипеда. Чтобы рассчитать объем нужно площадь основания умножить на высоту столба жидкости. V = S⋅h.

Итак для расчета давления нам необходим вес жидкости, для того чтобы рассчитать вес нам необходима изначально масса жидкости.

И для того чтобы рассчитать массу нам необходимо рассчитать объем. Если все эти величины мы подставим в нашу формулу то получим вот такое математическое выражение   

Как вы видите в числителе и знаменателе расположены одинаковые величины площадь дна сосуда Одинаковые величины как вы знаете мы имеем право сократить

Если сократить эти величины то получимρgh.

p – давление слоя жидкости, Па

с – плотность жидкости, кг/м3

g – коэффициент, Н/кг

h – высота слоя жидкости, м

Мы видим, что формула p = сgh является частным случаем определения давления – формулы p = F/S.

Заметим также, что при выводе формулы совсем необязательно предполагать, что слой высотой h и плотностью с образован именно жидкостью. В наших рассуждениях ничего не изменится, если вместо давления жидкости мы рассмотрим давление твердого тела прямоугольной формы или даже газа, заключенного в соответствующий сосуд. Создаваемое ими весовое давление будет именно таким, как предсказывает формула p = сgh.

Формула p = сgh показывает, что давление, создаваемое слоем жидкости, не зависит от ее массы, а зависит от плотности жидкости, высоты ее слоя и места наблюдения. При увеличении толщины слоя жидкости или ее плотности гидростатическое давление будет возрастать.

Анализируем окончательную формулу: что же нужно знать, чтобы рассчитать давление жидкости?

Выполняем фронтальный эксперимент: на каждой парте стоит стакан с водой. Высота налитой воды одинаковая.

При выполнении эксперимента необходимо соблюдать правила техники  безопасности.

Во время работы  будьте внимательны, дисциплинированны, осторожны. Не ставьте сосуды с жидкостью близко к краю стола. Внимательно изучите порядок  выполнения эксперимента.

Цель: определить давление воды на дно стакана.

Один ученик выполняет у доски. Остальные за партой. Сверяем ответ. Анализируем его: какую физическую величину мы измеряли? какую физическую величину брали в таблице? какое численное значение давления получили учащиеся, работающие за партой и у доски? большое это или маленькое давление?

Задание 1.

Зависит ли давление от площади или формы сосуда?

Задание 2.

Качественная задача

в) Волк плывет под водой с дыхательной трубкой. Какие ограничения накладывает на ныряльщика дыхательная трубка? Ответ найдите в учебнике стр. 95.

IV. Закрепление изученного материала.

Тест (с самооценкой)

А. Каково давление внутри жидкости в условиях невесомости?

Б. Каково давление внутри жидкости на Земле?

  1. На разных уровнях давление одинаково.

  2. На разных уровнях давление разное.

  3. Давление отсутствует.

В. От какого условия давление жидкости на дно 1) не зависит?        2) зависит?

  1. От высоты столба.  4. От формы сосуда.

  2. От массы жидкости.  5. От площади дна сосуда.

  3. От объёма сосуда.  6. От плотности жидкости.

Г. Как изменится давление на дно сосуда, если воду заменить ртутью той же высоты столба?

Д. В сосуд, частично заполненный водой, опущен деревянный брусок. Как изменится давление воды на дно сосуда?

Е. Давление газа на стенки сосуда 1) при уменьшении объёма;        2) увеличении температуры …

  1. Увеличится.  2. Уменьшится.  3.  Не изменится.

Вопросы:

Гидростатическое давление – это... По какой формуле мы сможем подсчитать вес покоящейся жидкости? Объем слоя жидкости мы нашли при помощи произведения... О чем говорит равенство p = сgh? Описанный опыт иллюстрирует зависимость гидростатического давления от … Плотность раствора соли больше, чем плотность воды. Это приводит к тому, что...

Дополнительный материал.

Давление на больших глубинах – демонстрация акваланга, батискафа, подводной лодки, батисферы (презентация).

А кто из вас знает, как называется профессиональная болезнь водолазов?

Кессонная  болезнь — это состояние организма, которое может  развиться у лиц, работающих в условиях повышенного атмосферного давления, в период перехода к нормальному давлению без соблюдения соответствующих санитарно-технических правил.

Сейчас целый ряд работ по сооружению мостов, портов, гидроэлектростанций, фундаментов для тяжелого оборудования в водонасыщенных грунтах, по разработке новых угольных и рудных месторождений проводится под сжатым воздухом в кессонах. По мере опускания кессона давление в нем увеличивается для того, чтобы уравновешивать давление возрастающего столба воды или водонасыщенного грунта над рабочим местом. На каждые 10 м глубины давление увеличивается на 1 атм. А раньше люди, выполнявшие эту работу погибали при всплытии, у них просто напросто закипала кровь.

V. Задаю домашнее задание: § 38, упр. 15 (1, 3).

Сообщения:

«Человек изучает подводный мир». «Подводные лодки, батисферы и батискафы». «Животный мир океанских и морских глубин». «Ныряльщики за жемчугом».

Дополнения.

Расчетные задачи

а) Высота столба воды в стакане 8 см. Какое давление на дно стакана оказывает вода? Какое давление оказывала бы ртуть, если бы она была налита вместо воды?

б) Какое давление на дно сосуда оказывает слой керосина высотой 1,5 м?

Качественные задачи, предполагающие работу с дополнительными источниками информации

д) Какое преимущество дает ныряльщику акваланг? Какие ограничения он накладывает? Ответ в учебнике.

е) В следующем сюжете мы видим глубоководный аппарат. Почему у него такая внешняя форма?

ж) Чтобы человек мог работать на больших глубинах он должен находиться в специальном скафандре. Найдите о нем информацию в учебнике.

з) Анализируя рис. 103 учебника давайте познакомимся с тем, что говорит нам учебник о глубоководных аппаратах. Какие ограничения в их использовании имеются?

и) Вычислите, какое давление в самой глубокой Мариинской впадине глубиной.

к) В просмотренном сюжете мы видели с вами глубоководных рыб. Какую длину лески нужно приготовить для лова рыбы камбалы, если она может выдерживать давление 400 кПа.