Уравнение Бернулли. Подъёмная сила.Поурочный план

Раздел долгосрочного плана

Школа:         

Дата:

ФИО учителя:         

Класс:   10

Количество присутствующих:

отсутствующих:

Тема урока:Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли. Подъёмная сила.

Цели обучения, которые достигаются на данном  уроке

10.2.5.2-применять уравнение неразрывности и  уравнение Бернулли при решении экспериментальных, расчетных и качественных задач.

Задачи урока

Рассмотреть уравнение Бернулли, показать его практическое применение.

Языковые цели

Учащиеся могут обсудить применение уравнение Бернулли в технике и быту в малых группах.

Предметная лексика и

             терминология

Жидкость, ламинарное и турбулентное течения,Гидродинамика, уравнение неразрывности, уравнение Бернулли,подъёмная сила,   

статическое и динамическое давление, гидроаэромеханика,

Предварительные знания

Закон Паскаля; гидростатическое давление.Закон Архимеда.

Межпредметные  связи

Математика. Преобразования.

Критерии успеха

Учащийся достиг цели обучения, если…

Знаком с принципом Бернулли и его применением в технике и быту;

описывать ламинарное и турбулентное течения жидкостей и газов;

применять уравнение неразрывности и  уравнение Бернулли при решении экспериментальных, расчетных и качественных задач.

Привитие ценностей

Расширение кругозора учащихся, развитие функциональной грамотности, ответственности и самостоятельности в своем обучении.

Ход урока

Запланированные этапы урока

Запланированная деятельность на уроке

Ресурсы

Начало урока

0-2 мин

I.Организационный момент (Психологический настрой, сообщение темы урока и целей)

Середина урока                         2– 20 мин

II.Объяснение новой темы:                  

Уравнение неразрывности.

Пусть жидкость течет без трения по трубе переменного сечения. Иначе говоря, через все сечения трубы проходят одинаковые объемы жидкости, иначе жидкости пришлось бы либо разорваться где-нибудь, либо сжаться, что невозможно. За время t через сечение S₁ пройдет объем:

V₁ = S₁L₁ = S₁u₁t,

АчерезсечениеS₂ - объемV₂ = S₂L₂ = S₂u₂ t

Т.к. V₁= V₂,  тоS₁u₁= u₂S₂уравнение неразрывности струи или теорема Эйлера.

  (Слайд 2-4)

Произведение скорости течения несжимаемой жидкости и площади поперечного сечения одной и той же трубки тока постоянно.

Теорема о неразрывности широко применяется при расчетах, связанных с подачей жидкого топлива в двигатели по трубам переменного сечения. Зависимость скорости потока от сечения канала, по которому течет жидкость или газ, используется при конструировании сопла ракетного двигателя. В месте сужения сопла (рис.) скорость истекающих из ракеты продуктов сгорания резко возрастает, а давление падает, благодаря чему возникает дополнительная сила тяги.(Слайд-5)

Закон Бернулли

Закон Бернулли является следствием закона сохранения энергии для стационарного потока идеальной (то есть без внутреннего трения) несжимаемой жидкости:

ru²/2 +  r g h + Р = const

20-30мин

30 -37 мин

r— плотность жидкости,

u— скорость потока,

h— высота, на которой находится рассматриваемый элемент жидкости,

p— давление в точке пространства, где расположен центр массы рассматриваемого элемента жидкости,

g— ускорение свободного падения.

Давление Р называют статическим. Это давление, которое оказывают друг на друга соседние слои жидкости. Его можно измерить манометром, который движется вместе с жидкостью. Величину ρu²/2 называют динамическим давлением. Оно обусловлено движением жидкости. Гидростатическое давление ρgh - это давление, создаваемое весом вертикального столба жидкости высотой h.

Уравнение Бернулли формулируется следующим образом:

При стационарном течении идеальной жидкости полное давление, равное сумме статического, динамического и гидростатического давлений, одинаково во всех поперечных сечениях трубки тока.(Слайд-6)

Видео-2 Уравнение Бернулли

Применение уравнения Бернулли      (Слайд 7-10)

III.Закрепление материала

Проводится в виде решения и обсуждения качественных, расчетных и экспериментальных задач.

1) Почему, спускаясь на лодке по реке, плывут посредине реки, а поднимаясь, стараются держаться берега?

Это связано с тем, что скорость течения в разных точках различна: скорость течения реки посредине реки больше, чем у берегов. Поэтому при спуске плывут посредине реки, что облегчает спуск, т. к. к скорости лодки прибавляется скорость течения реки. При подъеме стараются держаться берега, чтобы течение реки не сильно сносило лодку, т.к. скорость движения лодки при этом уменьшается на величину скорости течения реки.

2) Почему сильный ветер вздымает высоко над землей сухие листья?

Благодаря большой скорости воздушного потока давление воздуха на поверхности этих предметов становится меньше атмосферного, т. к. чем больше скорость воздуха, тем меньше его давление. Под листьями давление атмосферное. Вследствие разности давлений возникает подъемная сила, которая и поднимает листья над землей.

3) Почему двум судам нельзя на близком расстоянии плыть параллельным курсом.

Капитаны морских и речных судов прекрасно знакомы с коварным проявлением уравнения Бернулли. Если два корабля идут параллельным курсом слишком близко один к другому, возникает гидродинамическая сила, толкающая их друг к другу, в результате чего может произойти кораблекрушение. Формула Бернулли позволяет понять, почему возникает эта сила: относительная скорость воды между судами будет больше, чем снаружи, давление воды на корабли в пространстве между ними окажется ниже, чем извне. Перепад давлений по разные стороны кораблей создает силу, толкающую их друг к другу.(Слайд-11)

Опыт 1.

Между двумя полосками бумаги продуваем воздух, они сближаются. Скорость воздуха внутри полосок больше, значит давление междулистами меньше, чем снаружи.

Опыт 2. (Обсуждение и рисунок)

В дождливую и ветреную погоду, наверное, каждый из вас замечал, что раскрытые зонтики иногда “выворачиваются наизнанку”. Почему это происходит?

Поток воздуха, набегающий на изогнутую поверхность зонта, движется по руслу своеобразной сужающейся трубы с большей скоростью, чем воздух в нижней части, следовательно, давление снизу больше, чем вверху, и зонт выворачивается! (Слайд-12)

IV.Решение задач

1.Вода течет по горизонтальной трубе переменного сечения. Скорость течения в горизонтальной части трубы равна 20 см/с. Определить скорость течения воды в узкой части трубы, диаметр которой в 1,5 раза меньше диаметра широкой части.(Слайд-13)

39 – 40 мин

Домашнее задание

(Слайд-14)

Пользуясь интернетом дополнить знания о применении уравнения Бернулли в природе и технике.

Дифференциация, – каким образом Вы планируете оказать больше поддержки? Какие задачи Вы планируете поставить перед более способными учащимися?

Оценивание – как Вы планируете проверить уровень усвоения материала учащимися?

Здоровье и соблюдение техники безопасности

Все учащиеся смогут формулировать понятия ламинарное и турбулентное течения жидкостей и газов;

Понимают принцип Бернулли и его применением в технике в природе и быту;

Некоторые учащиеся используют уравнение неразрывности и  уравнение Бернулли при решении экспериментальных, расчетных и качественных задач.

•          Взаимопроверка

•          Самопроверка.

•          Устный опрос

Здоровьесберегающие технологии.

Рефлексия по уроку

Были ли цели урока/цели обучения реалистичными?

Все ли учащиеся достигли ЦО?

Если нет, то почему?

Правильно ли проведена дифференциация на уроке?

Выдержаны ли были временные этапы урока?

Какие отступления были от плана урока и почему?

             37-39 мин рефлексия

Анализ урока учащимися

Назовите, чем вы занимались на уроке?

Какие трудности ты испытывал на уроке?

Какие формы работы на уроке тебе нравятся больше всего?                            

                                Поставь баллы от 1 до 5:

Индивидуальная -                             

 Работа в парах -

По карточкам -                                     

Самостоятельная работа -

Работа в группах - 

Коллективная работа –

Общая оценка

Какие два аспекта урока прошли хорошо (подумайте как о преподавании, так и об обучении)?

1:

2:

Что могло бы способствовать улучшению урока (подумайте как о преподавании, так и об обучении)?

1:

2:

Что я выявил(а) за время урока о классе или достижениях/трудностях отдельных учеников, на что необходимо обратить внимание на последующих уроках?