Тиск рідин і газів. Закон Паскаля

Тема уроку. Тиск рідин і газів. Закон Паскаля

Мета уроку : ознайомити учнів з причиною виникнення тиску газу ,показати учням значення причинно-наслідкових зв’язків у розумінні явищ,формувати вміння, виділяти головну причину, яка впливає на результат.

Тип уроку: комбінований урок(формування нових знань і умінь)

Хід уроку

І.Організація класу

ІІ. Актуалізація опорних знань

Диктант

Закінчіть речення

1.Деформація залежить не тільки від значення і напрямку дії сили,але й від ….(площі ,на яку діє сила)

2.Фізичну величину,яка дорівнює відношенню сили,що діє перпендикулярно до поверхні,до площі цієї поверхні,називають …(тиском)

3.Тиск позначають символом …(Р)

4.Тиск обчислюють за формулою …(                  )

5.Одиницею тиску в СІ є …(паскаль)

6. Па = …(Н/м2)

7.Частіше використовують такі кратні одиниці тиску:…(гПа, кПа, МПа)

8.Якщо збільшити площу поверхні,то тиск …(зменшиться)

9. Якщо збільшити силу,що діє на поверхню, то тиск …(збільшиться)

10. Куб ,площа грані якого 36 см2,діє на стіл з силою 15 кН. Знайти тиск,який він чинить на стіл.

ІІІ. Перевірка домашнього завдання

Повідомлення учнів

Фронтальна перевірка виконання вправи

ІV.Мотивація навчальної діяльності. Повідомлення теми і мети уроку

Демонстрація. Гумову кульку,що містить повітря стискуємо в одному місці - відбувається зміна форми кульки в іншому місці. Для того, щоб пояснити дане явище, недостатньо знати будову речовини і що таке тиск. Важливо познайомитися з основними властивостями частин. Отже, тема уроку: «Тиск газів і рідин. Закон Паскаля».

V. Вивчення нового матеріалу

На початку уроку учням необхідно нагадати, що тиск газу на стінки посудини обумовлено ударами молекул і залежить від їх числа (густини газу) і швидкості руху (температури).

Переконатися в цьому можна на такому досліді: будемо сипати на аркуш тонкого картону рівномірним потоком пісок. Ми побачимо, що аркуш картону при цьому деформується — точно так само, як якби на нього діяла постійна сила, хоча насправді деформація картону обумовлена окремими ударами піщин.

Тиск газу в замкнутій посудині всюди однаковий. Пояснюють це хаотичністю руху молекул, що обумовлює однакову густину газу в повному обсязі й однакову в середньому загальну силу їхніх ударів на одиницю площі. Проілюструвати вищесказане можна за допомогою такого досліду: під ковпак повітряного насоса поміщають гумову кульку, частково заповнену повітрям, і відкачують насосом повітря з-під ковпака, у результаті чого кулька збільшується в об’ємі.

Накачуючи або відкачуючи газ, що перебуває в посудині, ми збільшуємо масу газу або, навпаки, зменшуємо її. При цьому змінюється густина газу — збільшується або зменшується. Одночасно із густиною змінюється й тиск газу.

Демонстрація. Накачування повітряв гумову кульку.

 Питання до класу: Чому об’єм кульки збільшується ?

 Так як збільшується густина газу слідує,що тиск газу зростає.

 Висновок: Тиск газу за сталої температури залежить від його густини.

Демонстрація. Скляна трубка з поршнем закрита гумовою плівкою. В результаті руху поршня плівка розтягується набираючи сферичної форми.

Учні намагаються відповісти на питання: чому розтягується плівка ?

 З переміщенням поршня зменшується об’єм, в якому знаходиться повітря. Збільшиться густина і кількість молекул в одиниці об’єму. Внаслідок чого зростає кількість ударів молекул об стінку посудини і плівку. Тиск створений поршнем передається через стінкам трубки і гумовій плівці.

Демонстрація. Рух поршня назад, розтяг плівки зменшується.

Висновок: Газ може передавати тиск.

 Демонстрація. Плівку замінили на кульку з отворами. Трубку заповнюємо димом. Переміщуючи поршень, дим виходить через отвори кульки однаково.

Висновок. Газ передає тиск в усіх напрямках однаково.

 Молекули рідиниволодіють іншими властивостями на відміну від молекул газу. Вони зв’язані між собою силами взаємодії і здатні змінювати своє положення, міняючись місцями із сусідніми молекулами.Тому рідинам притаманна текучість. Вилита вода змінює форму залишаючи об’єм сталий, при сталій температурі.

Демонстрація. Переливання води в посудини різної форми , але однакового об’єму.

Демонстрація. В трубку наливаємо води і закриваємо гумовою плівкою. Рухаючи поршень плівка розтягується.

З рухом поршня молекули води, що  прилягають до нього, зміщуються вглиб рідини. Збільшуються сили відштовхування між зміщенними молекулами, ще приводить до збільшення тиску на стінки трубки і плівку, густина рідини і кількість молекул в одиниці об’єму не змінюються. Зміна об’єму, зумовлена переміщенням поршня, компенсується прогином плівки.

Висновок: Рідина, як і газ здатна передавати тиск.

Демонстрація. Замінивши плівку кулькою з отворами , вода капає, натискуємо на поршень, вода витікає однаковими цівками.

Висновок: Рідина передає тиск в усіх напрямках однакова.

Узагальнення. Для рідин і газів спільна властивість: вони передають тиск в усіх напрямках однаково. Цю особливість дослідив французький фізик Блез Паскаль і сформував закон, який названий на його честь законом Паскаля: тиск, який діє на рідину або газ, передається ними в усіх напрямках однаково.

З історії

За вказівкою Паскаля міцну дубову бочку до країв наповнили водою й наглухо закрили кришкою. У невеликий отвір у кришці вставили кінець вертикальної скляної трубки такої довжини, що кінець її опинився на рівні другого поверху. Вийшовши на балкон, Паскаль взявся наповнювати трубку водою. Не встиг він вилити й десятка склянок, як раптом, на диво усіх, хто обступив бочку, бочка із тріском лопнула. Її розірвала незрозуміла сила. Паскаль переконується: так, сила, що розірвала бочку, зовсім не залежить від кількості води в трубці. Вся справа у висоті, до якої трубка була заповнена.

У цьому досліді проявляється дивна властивість води — передавати тиск, що здійснюється на її поверхні (у бочці) по всьому об’єму, кожній точці стінки або дна бочки.

Так Паскаль приходить до відкриття закону, що одержав його ім’я.

V І.Закріплення вивченого матеріалу

1. На якій глибині створюваний водою тиск дорівнює атмосферному? Для розрахунків прийміть атмосферний тиск рівним 105 Па.

Таким чином, десятиметровий шар води створює приблизно такий самий тиск, як оточуючий Землю шар повітря, що має десятки кілометрів у товщину.

2. Акваріум, що має форму куба, повністю заповнений водою. У скільки разів відрізняється сила тиску води на дно акваріума й на бічну стінку?

Поміркуй і відповідай

1. Опишіть простий спосіб видалення вм’ятини на кульці для настільного тенісу.

2. Чому не можна допускати нагрівання газових балонів?

3. Занурте палець у склянку з водою, не торкаючись дна. Чи зміниться при цьому сила тиску на дно склянки?

V ІІ. Підсумок уроку

Завершення уроку бесідою з класом за допомогою питань:

1. Чому газ не можна зберігати у відкритих посудинах ?

 2. У воді рухатись значно важче, ніж у повітрі. Що можна сказати про ступінь рухливості між собою молекул повітря і молекул води ?

 3. За допомогою якої демонстрації можна впевнитись, що газ передає тиск в усіх напрямках однаково ?

 4. Чому вибув снаряда під водою згубний для підводних мешканців ?

V ІІІ. Домашнє завдання

 1. Прочитати параграф 18 ,вміти давати відповіді на запитання після,придумати по 5 запитань до параграфа.

 параграфу.

 2. Вивчити закон Паскаля.

 3.Виконати вправу 18(4)

Список використаної літератури

1.Ф.Я.Божинова,І.Ю.Ненашев,М.М.Кірюхін. Фізика-8. – Харків, «Ранок-нт». – 2008

2.М.М.Коміренко,Н.І.Коміренко,С.М.Коміренко. Матеріали для перевірки знань учнів з фізики.- Київ, «Радянська школа». -1989

3. Ю.А.Соколович,Г.С.Богданова. Фізика. Навчально-практичний довідник. – Харків, «Ранок».- 2011

Парадокс Архімеда

Парадокс Архімеда

Основні відомості: названий на честь відомого Архімеда з Сіракуз, що відкрив знаменитий закон Архімеда. Згідно з цим законом сила, що діє на тіло, занурене в рідину, рівна вазі витісненого ним об'єму рідини.

Парадоксальність: Парадокс Архімеда стверджує, що тіло може плавати в об'ємі води меншому, ніж об'єм самого тіла, якщо його середня густина менша, ніж густина води. Таким чином, масивне тіло може плавати в об'ємі води набагато меншому ніж об'єм самого тіла, за умови, що вода оточує тіло з усіх сторін. Якщо подумати, то можна дійти до висновку, що величезне тіло, нехай корабель, може плавати в воді, якщо вона наявна в вигляді хоча б декількох літрів.

Пояснення:Цей парадокс випливає з того факту, що для сили Архімеда важливий об'єм зануреної частини плаваючого тіла, а не об'єм води, який це тіло витісняє. І справді виходячи з відомої формули сила Архімеда не залежить від об`єму води але залежить від об`єму зануреної частини тіла.

Fa=ϸgVт

Fa – Сила Архімеда;

ϸ - густина речовини;

g – прискорення вільного падіння;

Vт - об`єм зануреної частини тіла.

Гідростатичний парадокс

Гідростатичний парадокс

Основні відомості: першим, хто вказав на парадоксальність цього явища був фламандський математик Сімон Стевін(1548-1620) але ж свою популярність цей парадокс здобув завдяки Блезу Паскалю(1623-1662), звідси і пішла друга назва цього парадоксу – “Парадокс Паскаля”.

Парадоксальність: непропорційність тиску на дно посудини до ваги налитої в неї рідини. Сам же Паскаль провів такий експеримент: Він поставив дерев`яну бочку наповнену водою, сам пішов на другий поверх якоїсь будівлі і через трубку з малим діаметром перерізу перелив келих води. Через малий діаметр вода розтяглась на всю трубку. Після цього бочка не витримала тиску і кріплення не витримали,вона почала пропускати воду крізь щілини.

Пояснення: Цей парадокс пояснюється основним рівнянням гідростатики:

P=ϸgh

P- зміна тиску;

ϸ- густина речовини;

g- прискорення вільного падіння;

h- висота стовпа рідини(глибина занурення);Видео YouTube

Якщо густина речовини і прискорення вільного падіння незмінні впродовж досліду то тиск залежить тільки від висоти стовпа речовини, ця залежність є лінійною тому не дивно, що бочка почала пропускати воду.

Іншим аспектом цього парадоксу є пояснення того що не в залежності від форми та об’єму різних посудин, якщо вода в них залита на однакову висоту то тиск на дно посудини буде однаковим. Цей факт дійсно перечить нашим інтуїтивним представленням, оскільки можна взяти тоненьку посудину і залити її на деяку висоту і можна взяти розлогу посудину але ж тиск на дно посудини буду такий самий в обох випадках.