Тиск твердих тіл, рідин і газів: Плани-конспекти урокiв з фізики

5. ТИСК ТВЕРДИХ ТІЛ, РІДИН І ГАЗІВ

(11 годин)

УРОК 1/30. ТИСК

Метауроку:  сформуватизнанняучнівпротискізалежністьйоговідсили тискутаплощіопори.

Типуроку:  вивченняновогоматеріалу.

Демонстрації:   1. Розрізанняшматкапластилінутонкимдротом.

2. Залежністьтискутвердоготіланаопорувідсилитиску таплощіопори.

Планвикладуновогоматеріалу:1.  Тиск.

2.  Одиницятиску.

3. Способизбільшенняізменшеннятиску.

Перед початком вивчення нової теми необхідно проаналізувати ре­зультати тематичного оцінювання знань з теми «Сили в механіці». Для цього можна скористатися методичними рекомендаціями до уроку № 1/11 (с. 45).

Виклад нового матеріалу

Із повсякденного досвіду учням добре відомо, що людина, ідучи в че­ревиках по пухкому снігу, мусить докладати великих зусиль, щоб не провалюватися, а на лижах може пересуватися, майже не провалюю­чись у сніг. Спостереження школярів можна доповнити демонстрацією: на мокрий пісок поставити столик і навантажити його гирею; ніжки столика помітно занурюються в пісок. Після цього можна перевернути столик кришкою донизу і знову поставити на нього той же тягар — кришка столика зовсім незначно втискається в пісок.

Отже, результат дії сили залежить не тільки від її модуля, але й від площі тієї поверхні, перпендикулярно до якої вона діє.

Із визначення випливає формула

 або .

Як основну одиницю тиску введено 1 паскаль:

.

Тиск в один паскаль є дуже незначним. У природі взаємодіють різні тіла, тому й числові значення тиску є різними. Для створення наочних образів корисно познайомити учнів із різними тисками, що зустріча­ються в техніці, природі та побуті:

10¹⁴ Па – тиск у центрі вибуху водневої бомби; 10¹³ Па – тиск у центрі Землі; 3∙10⁹ Па — тиск колеса вагона на рейки;

5∙10⁷ Па — тиск жала бджоли;

10⁶ Па — тиск ковзаняра на лід; 4∙10⁵ Па — тиск людини під час ходьби; 10^-8 Па — тиск повітря на висоті 800 км.

Корисно звернутися до прикладів, які показують, що тиск можуть створювати сили, які мають у просторі найрізноманітніші напрями. Наприклад, сила тиску книги на стіл напрямлена вертикально; сила тиску лещат на деталь напрямлена горизонтально; сила тиску лез гостро­зубців на дріт може бути напрямлена як завгодно в просторі. Але в усіх випадках сила тиску перпендикулярна до тієї поверхні, на яку діє.

Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу

1. Що таке тиск?

2. Як розрахувати тиск?

3. Як можна змінювати тиск?

4. Як розрахувати силу тиску?

Задачі, розв'язувані на уроці

1.  Як зміняться тиск і сила тиску людини на підлогу, якщо вона підніме одну ногу?

2.  Дві людини однакової маси лежать — одна на підлозі, друга на дивані. Чи однакові сили їхнього тиску на опору? Чи однаковими є тиски? Чому диван здається більш м'яким, ніж підлога?

3.  Сила тяжіння, що діє на штатив, 20 Н, площа підставки 200 см². Якими є сила тиску і тиск штатива на стіл?

4.  Площа головки цвяха дорівнює 0,3 см², а площа вістря — 0,1 мм². У момент удару по цвяху тиск на головку становить 500 мПа. Чому дорівнює в цей момент тиск вістря цвяха? (Відповідь: 150 000 мПа.)

5.  Яким був би тиск коліс вагонів на рейки, якби колеса і рейки не деформувались би при дотику? (3: № 16.6. Відповідь: нескінченно великим.)

6.  Людина виготовляє плетені лижі для пересування по болоту. Їх ширина 20 см. Якої довжини мають бути ці лижі, якщо маса людини 72 кг, а болотистий ґрунт витримує тиск 3 кПа? (Примітка: слід урахувати, що під час ходьби людині доводиться ставати на одну ногу. 3: N° 16.11. Відповідь: 1,2 м.)

До конспекту учня

Фізична величина, яка дорівнює відношенню модуля сили; що діє перпендикулярно до поверхні, до площі цієї поверхні, називається тиском:

.

Ш За одиницю тиску прийнято такий тиск, який створює сила в 1 Н, що діє на поверхню площею 1 м² перпендикулярно до цієї поверх­ні:

.

Домашнє завдання

Основне:

1.  П: § ЗО.

2.  П: М» 2—4, 6 із впр. до § 30.
Додаткове:

3: № 16.16, 16.17.

УРОК 2/31. ТИСКУПРИРОДІЙТЕХНІЦІ. РОЗВ'ЯЗАННЯЗАДАЧ

Метауроку,   закріпитинавичкиобчисленнятиску; ознайомитиучнівізре­альнимизначеннямитисків, щозустрічаютьсявтехніці.

Типуроку,  комбінований.

Демонстрації:   1. Відеофільм«Силатискуітиск».

2.  Таблицятисківурізнихтехнічнихпристроях.

Планвикладуновогоматеріалу.1.  Ознайомленнязреальнимизначеннямитисків, якізустрічаютьсявтехніцітаприроді.

2.  Установленняфункціонально! залежностіміж , , .

Перевірка знань

1.  Якщо металевий стакан стискати долонями вздовж його осі, то рука, що натискає на краї стакана, відчуватиме біль, а друга — ні. Чому?

2.  Як людина, що стоїть на підлозі, може дуже швидко подвоїти тиск на підлогу, не навантажуючи себе ніякими додатковими тягарями?

3.  Як створити тиск 50 кПа, діючи силою всього в 1 кН?

4.  Факір-початківець склав для себе такий план готування до лежання на цвяхах: спочатку звикнути лежати на 200 цвяхах, потім на 300 і т. д., поступово доводячи кількість цвяхів до 2000. Який недолік має цей план? (3: № 16.3)

Виклад нового матеріалу

На початку уроку рекомендується з'ясувати способи зменшення і збільшення тиску. Для наочності доцільно побудувати графіки залеж­ності , якщо , і , якщо  :

Із графіка залежності тиску  від сили тиску  (рисунок а) видно, що між ними існує прямо пропорційна залежність. Збільшення або змен­шення сили тиску приведе до відповідного збільшення або зменшення тиску.

Із графіка залежності тиску  від площі поверхні  (рисунок б) вид­но, що між ними існує обернено пропорційна залежність. У більшості випадків збільшувати або зменшувати тиск, змінюючи силу тиску, не­зручно, тому зазвичай змінюють площу поверхні, на яку діє сила. У разі збільшення площі тиск зменшується, а в разі зменшення — збільшу­ється.

Величина тиску має суттєве значення не тільки в житті людини, але й у житті тварин. Наприклад, заєць, який чинить на опору тиск у 1,2 кПа, може порівняно легко втекти від вовка (його тиск 12 кПа) по пухкому снігу, але не врятується від нього на твердому ґрунті.

Далі з учнями слід обговорити питання: у яких випадках тиск необ­хідно збільшувати і як це роблять? Коли тиск слід зменшувати і що в цьому випадку треба робити?

Під час розв'язання задач необхідно нагадати учням про правила по­ведінки поблизу замерзлих водойм. Перебуваючи на тонкій кризі, не слід тікати, якщо раптом вона затріщить. Необхідно пересуватися по тонкій кризі, не відриваючи від неї підошов, або лягти на кригу, цим збільшуючи площу дотику тіла з кригою.