Давление жидкости. Расчет давления на дно и стенки сосуда.
план-конспект урока по физике (7 класс) на тему

Тема урока :

 «Давление жидкости. Расчет давления на дно и стенки сосуда».

Цели урока:

 Образовательные:

1. Выяснить причину давления жидкости.
2. Вывести формулу, позволяющую рассчитать давление жидкости на дно и стенки сосуда.

Развивающие:

1. развивать учебно- познавательную, коммуникативную компетенцию при решении задач и постановке эксперимента ( умение анализировать и делать вывод, выделять главное, проводить рефлексию своей деятельности, оценивать результат, умение общаться в группе ).

Воспитательные:

1. приучать обучающихся к доброжелательному общению, взаимопомощи, к самооценке, умению слушать друг друга.

Тип урока: изучение нового материала

Применяемые методы, педтехнологии: технология проблемного обучения, использование элементов ИКТ технологии.

Формы работы: фронтальная, индивидуальная.

Используемые средства обучения: проектор, ноутбук, экран, прибор для демонстрации давления жидкости, пластиковые бутылки с водой.

Ход урока.

I. Вступительное слово учителя.

Учитель: Здравствуйте, ребята. Поднимите руки те, кто умеет плавать? Нырять? А как вы думаете, на какую глубину в воду может погрузиться человек без специального снаряжения и почему?

Учитель выслушивает ответы обучающихся. Обучающиеся называют разную глубину погружения.

Учитель: Ваши предположения о глубине погружения человека в воду мы проверим сегодня на уроке, темой которого является ……(обучающиеся добавляют) давление жидкости.

Формулируется учителем проблемное задание: рассчитайте давление воды на названной вами глубине на человека. С этим заданием обучающиеся справиться не могут, так как у них нет соответствующих знаний по данной теме, поэтому они формулируют цели урока.

Цели урока:

1. Выяснить причину давления жидкости.
2. Вывести формулу, позволяющую рассчитать давление жидкости на дно и стенки сосуда.

II. Объяснение нового материала.

Демонстрация опыта. Учитель берет цилиндрический сосуд, дно которого заменяет пленка, и наливает в него воду.

Учебная проблема: Почему у сосуда прогнулось дно? (уч-ся: вода давит на дно сосуда).

Учитель предлагает выяснить, почему возникает это давление.

Наводящие вопросы:

• Испытывает ли жидкость действие силы тяжести
• Если жидкость разбита на слои, будет ли верхний слой давить на нижний?

Определение: Давление, оказываемое покоящейся жидкостью, называется гидростатическим .

Учитель: Как вы думаете, от чего будет зависеть давление жидкости?

Обучающиеся выдвигают свои предположения:

• От высоты столба жидкости;
• От рода жидкости.

Давайте проверим наши предположения с помощью опытов. Для этого используем

• Жидкостный манометр;
• Прибор для демонстрации давления жидкости;
• Жидкости разных плотностей.

Опыт: Присоединить прибор для демонстрации давления жидкости с жидкостным манометром. Опустить его в первую жидкость (воду).

1. Перемещать прибор на одном уровне воды (сделать вывод).
2. Опустите в воду прибор для демонстрации давления жидкости на ½ высоты пластиковой бутылки и на дно. Понаблюдайте, как изменяется уровень воды в трубке (сделать вывод).
3. Опустите прибор для демонстрации давления жидкости во вторую жидкость (соленую воду). Понаблюдайте, как изменяется уровень воды в трубке (сделать вывод).

Презентация: Вывод формулы давления жидкости на дно и стенки сосуда.

Решим задачу для сосуда, имеющего форму прямоугольного параллелепипеда

Рассчитаем давление жидкости на дно сосуда:

О чем говорит нам эта формула? Какие из нее вытекают следствия?

• Давление на дно зависит только от плотности и  высоты столба жидкости;
• Можно рассчитать давление жидкости, налитой в сосуд любой формы;
• Можно вычислить давление на стенки сосуда (так как давление на одной и той же глубине одинаково по всем направлениям).

III. Закрепления материала.

Решение обсуждается со всеми вместе.

     1. Сравните давления в этих трёх сосудах

Рисунок 1

2. Определите, у какой жидкости давление на дно больше.

Рисунок 2

3. В два цилиндрических сосуда разной формы налита вода равной массы. Одинаково ли давление на дно сосудов

Рисунок 3

4. В сосуде с керосином два отверстия закрыты резиновыми плёнками. Одинаково ли будут прогнуты резиновые плёнки?

Рисунок 4

5. В сосуде с молоком, имеющем форму, указанную на рисунке, два одинаковых отверстия закрыты тонкой резиновой пленкой. Одинаково ли будут прогнуты резиновые пленки в отверстиях сосуда?

Рисунок 5

Обучающийся делает доклад по теме:

«Давление на дне морей и океанов. Исследование морских глубин».

IV. Решение задач.

Задача 1.

Какое давление на дно канистры оказывает находящаяся в ней вода, если высота его слоя равна 50 см?

Задача 2.

Определите высоту столба керосина, который оказывает давление на дно сосуда равное 8*103 Па (плотность керосина 800 кг/м3).

Задача 3.

В цистерне, заполненной нефтью, имеется кран, перекрывающий отверстие площадью 0,003 м2. На какой глубине от поверхности нефти расположен этот кран, если нефть давит на него с силой 48 Н.

V. Информация о домашнем задании.

У вас на столах лежат листочки. На них записано ваше домашнее задание. Посмотрите на них. Домашнее задание состоит из нескольких этапов: прочитать параграф, ответить на вопросы теста, выполнить упражнение и задание на дополнительную оценку.

Домашнее задание

1. Прочитать §38, ответить на вопросы.

2. Упражнение 15(1).

3. Составьте тексты из фраз А, Б, В, Г, Д.

Давление внутри жидкости…

А.

1. на разных уровнях жидкости…
2. на одном и том же уровне жидкости во всех точках…

Б.

1. одинаково.
2. неодинаково.

В. Представим себе, что в цилиндрическом сосуде имеется вода. Мысленно разделим ее на тонкие горизонтальные слои. Давление жидкости…

1. во всех точках самого верхнего слоя…
2. во всех точках самого нижнего слоя…

Г.

1. одинаково и …
2. неодинаково и …

Д. 

1. наименьшее.
2. наибольшее.

4*. Имеются стакан воды и линейка. Определить давление на дно стакана, если в воде будет растворено 20 г соли.

I V. Подведение итогов урока.

Учащиеся отвечают на вопросы учителя.

• О чем вы узнали сегодня на уроке?
• Что научились делать?
• Какие есть вопросы по теме урока?
• Как вы себя чувствовали на уроке?

Заканчивая наш урок, выполним еще одно упражнение. Возьмите карточки с изображением смайлика. Поднимите  карточку, соответствующую вашему настроению, которое вы получили на данном уроке.

Качественные задачи:

• Почему вода из ванны вытекает быстрее, если в нее погружается человек?

• Воду, которая была в узкой мензурке, перелили в широкую банку. Изменилось ли давление воды на дно?

• Почему пловец, нырнувший на большую глубину, испытывает боль в ушах?

• Почему вода из самовара вытекает сначала быстро, а потом все медленнее и медленнее?

• Из отверстия, находящегося в нижней части сосуда сбоку, бьет струя воды. Как сделать, чтобы струя вытекала все время под постоянным давлением, несмотря на то, что уровень воды в сосуде по мере ее вытекания все время понижается?

• Из небольшого отверстия в боковой стенке сосуда вытекает струйка воды. Что произойдет с этой струёй, если сосуд начнет свободно падать? Сопротивлением окружающего воздуха пренебречь.

• Как изменяется объем пузырька воздуха, когда этот пузырек поднимается со дна водоема на поверхность?

• Герметически закрытый бак залит водой полностью, только на дне его имеется пузырек воздуха. Высота воды в баке Н. Каким станет давление на дно, когда пузырек всплывет?

Доклад по теме:

«Давление на дне морей и океанов. Исследование морских глубин»

Из формулы гидростатического давления следует, что во всех местах жидкости, находящихся на одной и той же глубине, давление жидкости одно и то же. С увеличением глубины оно возрастает. Особенно больших значений оно достигает на дне морей и океанов. Например, на глубине 10 км давление воды составляет около 100 миллионов паскалей!

Несмотря на огромное давление, существующее на таких глубинах, и здесь обитают некоторые животные: различные иглокожие, ракообразные, моллюски, черви, а также глубоководные рыбы. Организм этих животных приспособлен к существованию в условиях большого давления, и точно такое же давление имеется внутри их.

Сюда не доходит солнечный свет (он угасает уже на глубине 180 м), и потому здесь царствует мрак. Обитатели глубин либо слепые, либо, наоборот, имеют очень развитые глаза. Некоторые из глубоководных животных светятся собственным светом.

Человек начал осваивать подводный мир еще в глубокой древности. Опытные, хорошо тренированные ныряльщики (ловцы жемчуга, собиратели губок), задерживая дыхание на 1-2 мнн, погружались без всяких приспособлений на глубину 20-30 (а иногда и более) метров.

Опускаться на очень большие глубины человек без специального снаряжения не может. Этому мешает как отсутствие воздуха, так и огромное гидростатическое давление, прогибающее ребра грудной клетки настолько, что они могут не выдержать и сломаться.

Для увеличения времени пребывания под водой люди вначале использовали дыхательные трубки из тростника, кожаные мешки с запасом воздуха, а также "водолазный колокол" (в верхней части которого при погружении в воду образовывалась "воздушная подушка", из которой человек и получал воздух).

Следует иметь в виду, однако, что дышать через трубку, выступающую над поверхностью воды, можно лишь тогда, когда глубина погружения не превышает 1,5 м.

На больших глубинах разность между давлением воды, сжимающим грудную клетку, и давлением воздуха внутри ее возрастает настолько, что у человека уже не хватает сил увеличивать объем грудной клетки при вдохе и наполнять свежим воздухом легкие.

На глубине, превышающей 1,5 м, можно дышать только таким воздухом, который сжат до давления, равного давлению воды на данной глубине.

В 1943 г. французами Ж. Кусто и Э. Ганьяном был изобретен акваланг - специальный аппарат со сжатым воздухом, предназначенный для дыхания человека под водой (рис. 101). Благодаря этому изобретению плавание под водой стало увлекательным и распространенным видом спорта.

Рисунок 101. Акваланг. 

Акваланг позволяет находиться под водой от нескольких минут (на глубине около 40 м) до часа и более (на небольших глубинах). Спуски с аквалангом на глубины более 40 м не рекомендуются, так как вдыхание воздуха, сжатого до большого давления, может привести к азотному наркозу. У человека нарушается координация движений, мутится сознание.

При подводных работах на разных глубинах используют специальные водолазные скафандры. Если скафандр мягкий (резиновый), то глубина погружения обычно не превосходит нескольких десятков метров.

На больших глубинах человек может работать только в жестком ("панцирном") скафандре (рис. 102). В последнем случае глубина погружения может доходить до 300 м.

Рисунок 102. Скафандр. Для исследования морей и океанов на больших глубинах используют батисферы и батискафы (рис. 103).

Рисунок 103. Средства для исследования морей и океанов на больших глубинах. 

Батисферу опускают с надводного судна с помощью троса. Впервые она была использована итальянцем Бальзамелло в 1892 г.

Глубина погружения тогда составляла 165 м; впоследствии она превысила 1 км.

Батискаф не связан тросом с кораблем и представляет собой автономный (самоходный) аппарат (рис. 104). Первый батискаф был построен и испытан швейцарским ученым О. Пиккаром в 1948 г. В январе 1960 г. сын ученого Ж. Пиккар вместе с Д. Уолшем достигли на батискафе дна Марианского желоба в Тнхом океане. Его максимальная глубина (измеренная в 1957 г. исследовательским советским судном "Витязь") составляет 11 022 м.