Педагогика \ Методика преподавания физики в средней школе

Тиск твердих тіл, рідин і газів: Плани-конспекти урокiв з фізики, страница 3

4.  ПарадоксПаскаля.

Перевірка знань

1.  Автомашину заповнили вантажем. Чи змінився тиск у камерах коліс автомашини?

2.  Як залежить тиск газу від його густини?

3.  Чому мильна бульбашка має форму кулі?

4.  Як передають тиск рідини і гази?

Виклад нового матеріалу

Існування тиску рідини на дно є очевидним. Однак корисно показати існування тиску на досліді, наливаючи воду в циліндр, дно якого затягнуте гумовою плівкою (рис. 4.11 підручника). Далі в процесі бесіди з учнями слід з'ясувати, що кожний шар рідини внаслідок дії на нього сили тяжіння тисне на нижчі шари. Цей тиск відповідно до закону Паскаля передається без зміни в усіх напрямах: униз, убік, угору. Отже, рідина має тиснути не тільки на дно, але й на стінки посудини.

Поняття про тиск усередині рідини є більш абстрактним, ніж поняття про тиск на дно або стінки посудини, бо тут немає явного «майданчика», на який тисне рідина. Увагу учнів слід привернути до того, що всередині; рідини виявляється стисненим будь-який її шар. Тому він тисне в усіх напрямах на сусідні шари.

На завершення потрібно сформулювати загальний висновок, а потім вивести формулу для розрахунку тиску:

.

Тиск стовпа рідини, що зветься гідростатичним, для певної рідини залежить тільки від висоти стовпа рідини і не залежить ні від її маси, ні від площі дна посудини.

Властивість рідини передавати в усі боки тиск, що діє на неї, пояснює явище, відоме у фізиці під назвою гідростатичний парадокс (цей матеріал доцільно дати для ознайомлення). На класній дошці можна зобразити посудини (див. рисунок) і поставити перед учнями питання: однаковими чи різними є сили тиску рідини на дно посудин?

Зазвичай учні вважають, що найменшим є тиск на дно рідини в посу­дині а і найбільшим — у посудині б. Відповідь можна перевірити на досліді, спростувавши припущення школярів. Виникає проблемна си­туація. Результати досліду можна пояснити, користуючись законом Паскаля: сила, з якою рідина тисне на дно посудин, не залежить від їх форми, якщо посудини мають однакову площу дна й однакову ви­соту стовпа рідини.

Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу

1.  Назвіть причину виникнення тиску рідини.

2.  Від чого залежить тиск рідини?

3.  Чому не змінюється густина рідини під дією сили тяжіння?

4.  Як залежить тиск рідини від форми посудин?

5.  Як залежить тиск рідини від роду рідини?

Задачі, розв'язувані на уроці

1. Чи зміниться тиск води на дно відра, якщо у воду опустити м'яч? Камінь? (3: № 18.2. Відповідь: збільшиться, якщо відро було неповним; не зміниться, якщо відро було заповнене водою до країв.)

2.  Обчисліть тиск рідини, густина якої дорівнює 1800 кг/м3, на дно циліндричної посудини, якщо висота її рівня становить 10 см. (П: № 1 до § 32. Відповідь: 1764 Па.)

3.  На якій глибині занурення батискафа тиск води на його поверхню становить 6190 кПа? (П: № 5 до § 32. Відповідь: 613,23 м.)

Домашнє завдання

Основне:

1.  П: § 32.

2.  П: № 3, 4, 7 із впр. до § 32.
Додаткове:

3: № 18.10, 18.13.

УРОК 5/34. РОЗВ'ЯЗАННЯЗАДАЧНАРОЗРАХУНОК ТИСКУ І СИЛИТИСКУРІДИНИ

Метауроку:   закріпитизнанняучнівпротискрідини, залежністьйоговід висотирівнярідинитаїїгустини; сформувативмінняучнів розв'язуватизадачінацютему.

Типуроку:  закріпленнязнань.

Перевірка знань

1.  Чому вода з ванни витікає швидше, якщо в неї занурена людина?

2.  Ви опускаєте палець у склянку з водою, не торкаючись дна склянки. Чи змінюється при цьому сила тиску води на дно? Якщо змінюється, то як?

3.  Воду, що була у вузькій мензурці, перелили в широку банку. Чи змінився тиск води на дно?

4.  Як змінюється об'єм бульбашки повітря,  коли ця бульбашка підіймається з дна водойми на поверхню?

Рекомендації щодо розв'язання задач

Багато сил і терпіння потрібно від учителя, щоб довести до розуміння учнів залежність тиску рідини на дно і стінки посудини від висоти стовпа і густини рідини, а також навчити їх робити найпростіші розрахунки. Складність полягає, насамперед, у тому, що учні, як показує досвід, узагалі не відразу засвоюють поняття тиску. Тому пояснення розрахунку тиску рідини на дно і стінки посудини слід розпочати з повторення таких питань: яку фізичну величину називають тиском? Які величини треба знати для його розрахунку? Як його розрахувати? Яка одиниця тиску? Тільки після цього можна братися за розв'язання задач на розрахунок тиску рідини на дно і стінки посудини.

Особливу увагу потрібно приділити задачам такого типу.

Задача. Акваріум, що має форму куба, цілком заповнений водою.  У скільки разів відрізняються сили тиску води на дно акваріума і його стінку?

Розв'язання. Щоб розрахувати силу тиску води на стінку акваріума , потрібно зважити на те, що різні ділянки стінки розташовані на різній глибині й тому зазнають різного тиску води. Оскільки тиск лінійно змінюється з глибиною, то в процесі розрахунку тиску рідини на бічну поверхню використовують поняття про середній тиск:

Сила тиску на дно . Тут а — довжина ребра куба, — площа дна або стінки акваріума. Тиск змінюється від нуля (біля верхнього краю стінки) до (біля нижнього краю стінки). Можна записати , де  — середнє значення тиску на стінку. Вважаючи, що , маємо , тобто сила тиску на дно є більшою у 2 рази.

Зрозуміло, таке міркування не можна вважати строгим: далеко не завжди середнє значення величини дорівнює середньому арифметично­му її найбільшого і найменшого значень (пригадайте хоча б задачі на визначення середньої швидкості руху). Однак можна довести, що для прямокутної стінки в рідині це твердження справджується.

Задачі, розв'язувані на уроці

1.  У дві однакові посудини, наповнені водою до одного й того самого рівня, опускають на нитках алюмінієвий і свинцевий тягарці однієї й тієї ж маси так, що вони не торкаються дна. Порівняйте тиск води на дно кожної посудини в цьому випадку.

2.  Ширина шлюзу 10 м. Шлюз заповнений водою на глибину 5 м. З якою силою вода тисне на його ворота? (Відповідь: 1,25 МН.)

3.  Найглибша западина Тихого океану має глибину 10 863 м. Чому дорівнює сила тиску, що діє на рибу на дні цієї западини? Площа поверхні риби 2,5 дм2 (П: № 8 із впр. до § 32. Відповідь: 2,7 МН.)

4.  До якої висоти треба налити воду в циліндричну посудину, щоб сили тиску на її дно і стінки були однаковими? Радіус дна посудини . (Відповідь: до висоти, що дорівнює радіусу.)

Скачать файл