ШСК-10-С.С.

Раздел долгосрочного плана: 10. 2.5. Механика жидкостей и газов

Школа:

Дата:

Имя учителя:

ТЕМА УРОКА

Сообщающиеся сосуды. Применение закона Паскаля.

Опыт Торричелли. Атмосферное давление.

КЛАСС: 10класс

Количество учащихся: 10

Количество отсутствующих: нет

Цели обучения, которые достигаются на данном уроке

– описывать закон Паскаля и его применение.

– объяснять термин гидростатического давления.

Учебные цели урока

Формирование понятия давления жидкости на дно сосуда и изучение закона Паскаля на примере однородных и разнородных жидкостей в сообщающихся сосудах;

Критерии оценивания

Учащиеся должны знать законы о сообщающихся сосудах и законе Паскаля

Учащиеся должны уметь применить эти законы при решении задач

Учащиеся должны объяснять термин гидростатического давления

Языковые цели

Учащиеся могут: устно описывать и объяснять смысл физических законов

Какой?

Как изменилось………?

Предположите, что случиться с действием, когда….

Привитие ценностей

Продолжать формирование интереса к познанию мира.

Воспитание академической честности (при выполнении самостоятельной работы на уроке)

Укрепление чувства ответственности за свое обучение

Диалог, взаимооценивание и самооценивание

Развитие критического мышления с учетом возрастных особенностей и специфики изучаемой темы

Межпредметные связи

Математика, химия

Навыки использования ИКТ

• Формируются умения работать с моделями явлений и объектов;
• Формируются умения работать с информацией на электронных носителях.

Предварительные знания

Знают сведения о сообщающихся сосудах

Имеют представление о законе Паскаля

Ход урока

Запланированные этапы урока

Запланированная деятельность на уроке

Ресурсы

Начало

5мин

Организационный этап

Учитель проверяет готовность класса к уроку, настраивает класс на продуктивную деятельность.(Проверка и отметка наличия учебных принадлежностей). Если данному уроку предшествовала проверка тетрадей или других письменных работ учитель дает небольшой комментарий.

Актуализация знаний

ТЕСТ

1. Куда бы вы перелили сок из литровой банки, чтобы его давление на дно сосуда стало больше: в пятилитровую кастрюлю или в литровую бутылку?

- в пятилитровую кастрюлю

- в литровую бутылку

- давление на дно не будет зависеть от высоты столба жидкости

2. Как изменится давление воды на дно доверху наполненного ведра, если в воду опустить камень?

- увеличится

- уменьшится

- не изменится

3. В цилиндрический сосуд, частично наполненный водой, опустили деревянный брусок. Как изменилось давление воды на дно сосуда?

- увеличилось

- уменьшилось

- не изменилось

4. Два сосуда с водой одинаковой формы и размеров установлены так, как показано на рисунке.

Что можно сказать:

о давлении на дно сосудов?

- давление 1 больше давления 2

- давление 1 меньше давления 2

- давление одинаково

о силах, с которыми жидкости давят на дно сосуда?

- сила 1 больше силы 2

- сила 1 меньше сипы 2

- силы одинаковы

5. Два одинаковых предмета были брошены в цилиндрические сосуды с основаниями различной площади. Как изменится гидростатическое давление, производимое на дно этих сосудов?

-увеличится в обоих случаях одинаково

-уменьшится в обоих случаях одинаково

-значительнее увеличится в широком сосуде

-значительнее увеличится в узком сосуде

1.http://physik.ucoz.ru/load/flehsh_animacii/mekhanika/animacija_so_zvukom_quot_vodoprovod_i_vodonapornaja_bashnja_quot/22-1-0-424

2. http://school-collection.iv-edu.ru/catalog/rubr/3b19dfa9-7bdf-441a-89e4-fdbf8383e844/110312/

3. http://festival.1september.ru/articles/416480/

4. Единая коллекция ЦОР

5.http://nsportal.ru/shkola/fizika/library/2013/10/02/otkrytyy-urok-po-fizike-soobshchayushchiesya-sosudy

Середина

10мин.

5мин

15 мин

3мин

Применение сообщающихся сосудов в быту, технике, природе.

Сообщающиеся сосуды мы встречаем ежедневно. Приведите их примеры?

Лейка, чайник, кофейник…

Что общего у этих предметов?

Вода, налитая, например, в чайник, стоит всегда в резервуаре чайника и в боковой трубке на одном уровне. Боковая трубка и резервуар соединены между собой.

А где ещё применяют закон сообщающихся сосудов?

Закон сообщающихся сосудов люди используют в разных технических устройствах: водопроводах с водонапорной башней; водомерных стеклах; гидравлическом прессе; фонтанах; шлюзах; сифонах под раковиной, «водяных затворах» в системе канализации.

Каскады падающей воды украшают многие города, а действуют фонтаны благодаря закону сообщающихся сосудов. Виды знаменитых фонтанов Петродворца. Фонтаны в парке «Победы», Тбилиси. Фонтаны на площади «Дружбы», Ташкент. Фонтаны Еревана.

Закон сообщающихся сосудов люди используют в водопроводах с водонапорной башней. Водонапорная башня и стояки водопровода являются сообщающимися сосудами, поэтому жидкость в них устанавливается на одном уровне.

Действие артезианских колодцев и гейзеров основано на законе сообщающихся сосудов.

Горячий фонтан в местечке Гейзер в Исландии. От названия этого местечка возник термин «гейзер».

Экологическая справка. Подземные воды составляют на сегодняшний момент самый большой резервуар пресной воды, их запасы составляют 90% запасов пресной воды на планете. Подземные воды обеспечивают сегодня пресной водой примерно 2 миллиарда человек и для многих стран являются жизненно необходимыми источниками. Для США уровень потребления подземных вод составляет 50% всей потребляемой воды, а в степных местностях этот процент достигает 95%. На сегодняшний момент 31 страна мира, совокупное население которых составляет 8% всего населения земли, испытывают хронический недостаток питьевой воды. К 2025 году, при сохранении нынешнего положения, число стран, испытывающих эти трудности, достигнет 48.

Подземные воды являются самыми надежными и безопасными источниками пресной воды для человечества. Кроме того, эти воды могут использоваться в виде геотермальной энергии в производстве энергии, обеспечивая экономию расхода энергии.

 ФО: Зарисуйте положение уровней жидкости и запишите вывод

 (взаимооценивание)

Давление — физическая величина, численно равная силе F, действующей на единицу площади поверхности S перпендикулярно этой поверхности. Обозначается буквой – р, Единица измерения – 1 Па

 Давление, которое оказывает, покоящаяся жидкость, называется гидростатическим давлением.

 p = ρgh

Уровень подсолнечного масла должен быть выше, чем у воды. Тогда давления будут одинаковыми.

Атмосферное давление необходимо знать людям разных профессий: летчикам и медикам, полярникам и ученым. Атмосферное давление – это величина, которая помогает предсказывать погоду. Если атмосферное давление повышается, это говорит о том, что погода будет хорошей: зимой – морозной, а летом – жаркой. Если же атмосферное давление понижается, это может предвещать ухудшение погоды: появление облачности, выпадение осадков. Летом – это понижение температуры, а зимой – потепление.

2.      Как велико, на ваш взгляд, атмосферное давление?

Большую известность получили также опыты немецкого физика Отто фон Герике (1602-1686). К выводу о существовании атмосферного давления он пришел независимо от Торричелли (об опытах которого он узнал с опозданием на девять лет). Откачивая как-то воздух из тонкостенного металлического шара, Герике вдруг увидел, как этот шар сплющился. Размышляя над причиной аварии, он понял, что расплющивание шара произошло под действием давления окружающего воздуха.

В 1654 г. Герике, желая убедить всех в существовании атмосферного давления, произвел знаменитый опыт с "магдебургскими полушариями". На демонстрации опыта присутствовали император Фердинанд III и члены Регенсбургского рейхстага. В их присутствии из полости между двумя сложенными вместе металлическими полушариями выкачали воздух. При этом силы атмосферного давления так сильно прижали эти полушария друг к другу, что их не смогли разъединить несколько пар лошадей (рис.120).

Рисунок 120. Опыт с "магдебургскими полушариями".

История открытия атмосферного давления.

Во Флоренции при помощи насосов хотели откачать воду со значительной глубины, но она не поднялась выше 10м. Решили, что насосы неисправны. Обратились за советом к Галилею. Он исследовал насосы и нашел, что они в порядке. Но почему же вода тогда не поднимается выше 10м? Выяснением этого вопроса и занялся Галилей, который проделал некоторые опыты, но был уже стар и довести их до конца не смог. Ученик Галилея Э.Торричелли продолжил исследование своего учителя. Он решил заменить длинную непрозрачную трубку насоса стеклянной трубкой со ртутью. В 1643г. этот опыт был осуществлен Вивиани.

 Измерение атмосферного давления

О том, что воздух имеет вес, мы часто забываем. Между тем, плотность воздуха у поверхности Земли при 0°С составляет 1,29 кг/м³.

То, что воздух действительно имеет вес, было доказано Галилеем. А ученик Галилея Эванджелиста Торричелли (см. рис. ) предположил и смог доказать, что воздух оказывает давление на все тела, находящиеся на поверхности Земли. Это давление называется атмосферным давлением.

Рассчитать атмосферное давление по формуле расчета давления столба жидкости нельзя. Ведь для этого необходимо знать плотность и высоту столба жидкости или газа. Но у атмосферы нет четкой верхней границы, а плотность атмосферного воздуха уменьшается с ростом высоты. Поэтому Торричелли предложил совершенно другой способ для нахождения атмосферного давления.

Рис. Эванджелиста Торричелли (1608–1647) Рис. Схема опыта Торричелли

Торричелли взял стеклянную трубку длиной около одного метра, запаянную с одного конца, налил в эту трубку ртуть и опустил трубку открытым концом в чашу с ртутью. Некоторое количество ртути вылилось в чашу, но большая часть ртути осталась в трубке. В ее верхней части образовалось безвоздушное пространство - "торричеллиева пустота" (рис.). Изо дня в день уровень ртути в трубке незначительно колебался, то немного опускаясь, то немного поднимаясь.

Давление ртути на уровне а-а₁ создается весом столба ртути в трубке, так как в верхней части трубки над ртутью воздуха нет (там вакуум, который получил название «торричеллиева пустота»). Отсюда следует, что атмосферное давление равно давлению столба ртути в трубке. Измерив высоту столба ртути, можно рассчитать давление, которое производит ртуть. Оно будет равно атмосферному. Если атмосферное давление уменьшается, то столб ртути в трубке Торричелли понижается, и наоборот (см. рис.).

 Миллиметр ртутного столба – внесистемная единица давления

На практике атмосферное давление можно измерять высотой ртутного столба. Если, например, атмосферное давление равно 780 миллиметров ртутного столба (обозначается «мм рт. ст.»), то это означает, что воздух производит точно такое же давление, как столб ртути высотой 780 мм. В этом случае за единицу давления принимают 1 мм рт. ст. Найдем соотношение между этими единицами измерения и известной нам единицей измерения давления – паскалем.

Рассчитаем давление столба ртути высотой 1 мм. Это можно сделать с помощью известной нам формулы

где ρ = 13 600 кг/м³ – плотность ртути,

g = 9,8 Н/кг – ускорение свободного падения,

h = 1 мм – высота столба жидкости.

Подстановка этих числовых значений дает:

Таким образом, 1 мм рт. ст. ≈ 133,3 Па.

  Ртутный барометр

Наблюдая ежедневно за изменением уровня столба ртути, Торричелли заметил, что он может повышаться и понижаться. Также Торричелли связал эти изменения с изменениями погоды. Если к трубке Торричелли прикрепить вертикальную шкалу, то получится простейший прибор для измерения атмосферного давления – ртутный барометр.

Но использование ртутного барометра небезопасно, так как пары ртути ядовиты. Впоследствии были созданы другие приборы для измерения атмосферного давления, с которыми вы познакомитесь в ходе следующего урока.

Любопытно, что “магдебургские полушария” имеются у каждого человека: головки бедренных костей удерживаются в тазовом суставе атмосферным давлением.

В настоящее время давление атмосферы, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0 °С, принято называть нормальным атмосферным давлением.

Чтобы рассчитать это давление в паскалях, воспользуемся формулой гидростатического давления: Подставляя в эту формулу значения р= 13595,1 кг/м³ (плотность ртути при 0 °С), g = 9,80665 м/с² (ускорение свободного падения) и h = 760 мм = 0,76 м (высота столба ртути, соответствующая нормальному атмосферному давлению), получим следующую величину:
                                      р= 101 325 Па.

Это и есть нормальное атмосферное давление.

Атмосферное давление, близкое к нормальному, наблюдается обычно в местностях, находящихся на уровне моря. С увеличением высоты над уровнем моря (например, в горах) давление уменьшается.

Опыты Торричелли заинтересовали многих ученых - его современников. Когда о них узнал Паскаль, он повторил их с разными жидкостями (маслом, вином и водой). На рисунке 119 изображен водяной барометр, созданный Паскалем в 1646 г. Столб воды, уравновешивающий давление атмосферы, оказался намного выше столба ртути.

Водяной барометр.

Экспериментальные задания.

1. Погрузите стакан в воду, переверните его под водой вверх дном и затем медленно вытаскивайте из воды. Почему, пока края стакана находятся под водой, вода остается в стакане (не выливается)?

2. Наполните стакан водой, закройте листом бумаги и, поддерживая лист рукой, быстро переверните стакан вверх дном. Если теперь отнять руку от бумаги, то вода из стакана не выльется. Бумага останется как бы приклеенной к краям стакана. Почему?

Сборник задач

1.Л.А.Кирик.

2.Физика. А.П.Рымкевич.

3.Л.Э.Генденштейн.

4.Б.Кронгарт, С.Тезекеев.

Конец

1мин

1мин

Домашнее задание. Создание опорного конспекта по данной теме.

Решение задач: сб.з.Рымкевич, Башарулы.

Спи­сок до­пол­ни­тель­ной ли­те­ра­ту­ры:  

1. Ка­бар­дин О.Ф. Фи­зи­ка. Учеб­ник для об­ще­об­ра­зо­ва­тель­ных учре­жде­ний. 10 класс. – М.: Про­све­ще­ние, 2010.

23. Ки­ко­ин И.К., Ки­ко­ин А.К. Фи­зи­ка: Учеб. для 10кл. сред. шк. – М.: Про­све­ще­ние, 1992.

Рефлексия

Какая ступенька ваша?

Учащиеся работают с лестницей успеха

Дополнительная информация

Дифференциация – каким образом Вы планируете оказать больше поддержку? Какие задачи Вы планируете дать более способным учащимся?

Оценивание-как Вы планируете проверить уровень усвоения материала учащимися?

Здоровье и соблюдение ТБ

экспериментальные задания (исследовательская беседа), при составлении кластеров (выявлене интеллекта), таксономия Блума (разноуровневые задания)

Учащиеся могут:

Все учащиеся должны уметь:

Объяснять и применять: теорию о законах Паскаля и сообщающихся сосудах

Большинство учащихся должны уметь:

Различать: характеристики закона Паскаля и о сообщающихся сосудах

Некоторые учащиеся должны уметь:

Сравнивать и анализировать:

При решении задач

Взаимооценивание по критериям (с дополнительным критерием от учащихся)

Полистуоценивания(прилагается)

Соблюдение правил безопасности в кабинете:

Значение здоровья учащихся; связь с жизнью;

Рефлексия

Были ли урока/цели обучения реалистичными?

Все ли учащиеся достигли ЦО?

Правильна ли проведена дифференциация на уроке?

Выдержаны ли временные этапы урока?

Какие отступления были от плана урока и почему?

Место, оставленное ниже, используйте для комментариев по проведенному уроку. Ответьте на наиболее важные вопросы по уроку, приведенные в графе слева.

Общая оценка

Какие два аспекта урока прошли хорошо?

1:Взаимооценивание

2: эксперименты

Что могло бы способствовать улучшению урока?

1: Больше активных методов обучения

2: Исследовательская деятельность

Что я выявила за время урока о классе или достижениях/трудности отдельных учеников, на что необходимо обратить внимание?

Некоторым учащимся следует давать задания дифференцированные, т.е. и разноуровневые и на ускорение, уложнение.