1. Хід уроку
2. II. Актуалізація знань.
3. III. Пояснення нового матеріалу
4. IV. Закріплення вивченого матеріалу.
5. V. Ставлю домашнє завдання:
6. Формула тиску на дно і стінки посудини
7. ! Застосування тиску на дно и стінкі Посудини
8. А що з приводу тиску газів?
9. Потрібна допомога в навчанні?

Візьмемо циліндричну посудину з горизонтальним дном і вертикальними стінками, наповнений рідиною до висоти (рис. 248).

Мал. 248. В посудині з вертикальними стінками сила тиску на дно дорівнює вазі всієї налитої рідини

Мал. 249. У всіх зображених судинах сила тиску на дно однакова. У перших двох судинах вона більше ваги налитої рідини, в двох інших - менше

Гідростатичний тиск в кожній точці дна посудини буде один і той же:

Якщо дно посудини має площу, то сила тиску рідини на дно посудини, т. е. дорівнює вазі рідини, налитої в посудину.

Розглянемо тепер судини, що відрізняються за формою, але з однаковою площею дна (рис. 249). Якщо рідина в кожному з них налита до однієї і тієї ж висоти, то тиск на дно. у всіх судинах одне і те ж. Отже, сила тиску на дно, що дорівнює

також однакова у всіх судинах. Вона дорівнює вазі стовпа рідини з підставою, рівним площі дна посудини, і висотою, рівній висоті налитої рідини. На рис. 249 цей стовп показаний у будь-якого судини штриховими лініями. Зверніть увагу на те, що сила тиску на дно не залежить від форми посудини і може бути як більше, так і менше ваги налитої рідини.

Мал. 250. Прилад Паскаля з набором судин. Перетину однакові у всіх судин

Мал. 251. Досвід з бочкою Паскаля

Цей висновок можна перевірити на досвіді за допомогою приладу, запропонованого Паскалем (рис. 250). На підставці можна закріплювати судини різної форми, які не мають дна. Замість дна знизу до посудини щільно притискається підвішена до коромисла терезів пластинка. При наявності рідини в посудині на платівку діє сила тиску, яка відриває платівку, коли сила тиску почне перевершувати вага гирі, що стоїть на іншій чашці терезів.

У судини з вертикальними стінками (циліндричний посудину) дно відкривається, коли вага налитої рідини досягає ваги гирі. У сусідів іншої форми дно відкривається при тій же самій висоті стовпа рідини, хоча вага налитої води може бути і більше (розширюється догори посудина), і менше (звужується посудину) ваги гирі.

Цей досвід схиляє до думки, що при належній формі судини можна за допомогою невеликої кількості води отримати величезні сили тиску на дно. Паскаль приєднав до щільно законопаченние бочці, налитої водою, довгу тонку вертикальну трубку (рис. 251). Коли трубку заповнюють водою, сила гідростатичного тиску на дно стає рівною вазі стовпа води, площа підстави якого дорівнює площі дна бочки, а висота дорівнює висоті трубки. Відповідно збільшуються і сили тиску на стінки і верхнє днище бочки. Коли Паскаль заповнив трубку до висоти в кілька метрів, для чого потрібно було лише кілька кухлів води, що виникли сили тиску розірвали бочку.

Як пояснити, що сила тиску на дно посудини може бути, в залежності від форми посудини, більше або менше ваги рідини, що міститься в посудині? Адже сила, що діє з боку судини на рідину, повинна врівноважувати вагу рідини. Справа в тому, що на рідину в посудині діє не тільки дно, але і стінки посудини. У розширенні догори посудині сили, з якими стінки діють на рідину, мають складові, спрямовані вгору: таким чином, частина ваги рідини врівноважується силами тиску стінок і тільки частина повинна бути врівноважена силами тиску з боку дна. Навпаки, в звужується догори посудині дно діє на рідину нагору, а стінки - вниз; тому сила тиску на дно виявляється більше ваги рідини. Сума ж сил, що діють на рідину з боку дна судини і його стінок, завжди дорівнює вазі рідини. Мал. 252 наочно показує розподіл сил, що діють з боку стінок на рідину в судинах різної форми.

Мал. 252. Сили, що діють на рідину з боку стінок в судинах різної форми

Мал. 253. При наливанні води в лійку циліндр піднімається вгору.

У звужується догори посудині з боку рідини на стінки діє сила, спрямована вгору. Якщо стінки такого судини зробити рухливими, то рідина підніме їх. Такий досвід можна зробити на наступному приладі: поршень нерухомо закріплений, і на нього надітий циліндр, що переходить у вертикальну трубку (рис. 253). Коли простір над поршнем заповнюється водою, сили тиску на ділянках і стінок циліндра піднімають циліндр вгору.

«Хто змолоду більше робить і думає сам, той стає потім надійніше, міцніше, розумніші». С. Неріс

Мета уроку:

• освітні:
  1. активізувати знання учнів про причини виникнення тиску рідини,
  2. створити умови для оволодіння учнями формули для розрахунку тиску рідини на дно і стінки судини ,
  3. продовжити роботу по формуванню навичок наукового пізнання світу,
  4. створити умови для оволодіння учнями евристичних методом уявлення спостережуваного явища - методом графічних образів.
• Розвиваючі:
  1. розвивати експериментальні вміння, навички логічного мислення, вміння обгрунтовувати свої висловлювання, робити висновки, виділяти головне, представляти інформацію в різних знакових системах,
  2. розвивати в учнів інтерес до пізнання законів природи і їх застосування;
  3. розвивати вміння проводити рефлексію своєї діяльності.
• виховні:
  1. створити умови для придбання переконаності учнів у пізнаваності навколишнього світу,
  2. привчати учнів до доброзичливого спілкування, взаємодопомоги, до самооцінки.

Завдання уроку:

• вивчення теоретичного матеріалу;
• рішення задач на розрахунок тиску в рідині і газі;
• практичне значення знань про тиск рідини.

План уроку:

1. Організаційний момент. (1 хв.)
2. Актуалізація знань. (5 хв.)
3. Пояснення матеріалу. (20 хв.)
4. Закріплення матеріалу. (15 хв.)
5. Рефлексія. (2 хв.)
6. Домашнє завдання. (2 хв.)

Хід уроку

I. Організаційний момент.

(На партах учнів лежать робочі карти уроку, в яких представлені дві самостійні роботи і критерії виставлення оцінки; дві ручки з різними стрижнями, наприклад синій і зелений; таблиці щільності речовин, підручники та зошити).

II. Актуалізація знань.

Самостійна робота (див. Робочу карту)

III. Пояснення нового матеріалу

Проводжу експеримент: в пластмасову пляшку з трьома отворами на різних рівнях по висоті наливаємо підфарбовану воду.

Бесіда з класом:

• чому вода витікає з посудини?
• порівняйте струменя води?
• поясніть, чому вони різні?

Коли учні пояснять, що стовпи рідини різні і тиск на різній глибині різний, ставлю проблему: а чи потрібно знати людям, чому дорівнює тиск рідини на різних глибинах, на дно, на стінки посудини?

Відкриваємо зошити, записуємо тему уроку.

Ставимо за мету: вивести формулу для розрахунку тиску рідини на дно і стінки посудини.

Навколо нас багато рідин. Одні з них рухаються, наприклад, вода в річках або нафту в трубах, інші - спочивають. При цьому всі вони мають вагу і тому тиснуть на дно і стінки посудини, в якому знаходяться. Підрахунок тиску рідини, що рухається - непросте завдання, тому вивчимо лише як розраховувати тиск, що створюється вагою спочиває рідини. Воно називається гідростатичним тиском і обчислюється за такою формулою.

Розглянемо, як виведена ця формула. Сила F, з якою рідина тисне на дно посудини, є вагою рідини. Його ми можемо підрахувати за формулою F тяж = mg, так як рідина і її опора (дно посудини) покояться. Згадаймо також формулу m = ρV для вираження маси тіла через щільність його речовини і формулу V = Sh для підрахунку об'єму тіла, що має форму прямокутного паралелепіпеда. В результаті маємо рівність:

Це рівність ілюструє не тільки спосіб виведення формули для обчислення гідростатичного тиску. Воно також показує, що формула p = ρgh є окремим випадком визначення тиску - формули p = F / S.

Зауважимо також, що при виведенні формули зовсім необов'язково припускати, що шар висотою h і щільністю ρ утворений саме рідиною. У наших міркуваннях нічого не зміниться, якщо замість тиску рідини ми розглянемо тиск твердого тіла прямокутної форми або навіть газу, укладеного в відповідний посудину. Створюване ними вагове тиск буде саме таким, як пророкує формула p = ρgh.

Формула p = ρgh показує, що тиск, що створюється шаром рідини, не залежить від її маси, а залежить від щільності рідини, висоти її шару і місця спостереження. При збільшенні товщини шару рідини або її щільності гідростатичний тиск буде зростати.

Отриманий нами висновок можна перевірити дослідами. Проробимо їх. Справа зображена скляна трубка з водою, дно якої затягнуте тонкою гумовою плівкою. Збільшуючи висоту шару налитої рідини, ми будемо спостерігати збільшення розтягування плівки. Цей досвід підтверджує, що при збільшенні висоти шару рідини створюване нею тиск збільшується.

На наступному малюнку зображено трубки з водою і "міцним" розчином солі. Видно, що рівні рідин знаходяться на одній і тій же висоті, але тиск на плівку в правій трубці більше. Це пояснюється тим, що щільність розчину солі більше, ніж щільність звичайної води.

На дошці намальований паралелепіпед висотою h і площею підстави S. Пропоную хлопцям уявити, що це акваріум, в якому налита вода. Спробуємо визначати тиск води Р на дно акваріума. Працюємо на магнітній дошці з картками, викладаючи по черзі формули, отримуючи ланцюжок: m = ρV, V = Sh, m = ρSh, P = gm, P = gρSh, ρ = P / S, p = ρgh.

Аналізуємо остаточну формулу: що ж потрібно знати, щоб розрахувати тиск рідини.

Чи залежить тиск від площі або форми посудини?

Вьполнять фронтальний експеримент: на кожній парті стоїть стакан з водою. Висота налитої води однакова.

Мета: визначити тиск води на дно склянки.

Один учень виконує біля дошки. Решта за партою. Звіряємо відповідь. Аналізуємо його: яку фізичну величину ми вимірювали? яку фізичну величину брали в таблиці? яке чисельне значення тиску отримали учні, які працюють за партою і біля дошки? велике це або маленький тиск?

IV. Закріплення вивченого матеріалу.

1. ~ Приведи приклади рухомих рідин.
2. І рухомі, і покояться рідини чинять тиск ...
3. Гідростатичний тиск - це ...
4. ~ Твір в правій частині формули для обчислення гідростатичного тиску являє собою ...
5. ~ За якою формулою ми зможемо підрахувати вагу спочиває рідини?
6. Обсяг шару рідини ми знайшли за допомогою твори ...
7. Вираз "p = ... = ρgh" представляє собою ...
8. ~ Про що говорить рівність p = ρgh?
9. Як можна підтвердити справедливість формули p = ρgh?
10. ~ Збільшення розтягування плівки свідчить, що ...
11. Описаний досвід ілюструє залежність гідростатичного тиску від ..
12. ~ Щільність розчину солі більше, ніж щільність води. Це призводить до того, що ...
13. Цей досвід ілюструє залежність тиску рідини від її щільності. Ця ілюстрація стала можливою завдяки тому, що ...

Розрахункові завдання

а) Висота стовпа води в склянці 8 см. Який тиск на дно склянки надає вода? Який тиск надавала б ртуть, якби вона була налита замість води?
б) Який тиск на дно посудини надає шар гасу заввишки 1,5 м?

якісні завдання

в) Вовк пливе під водою з дихальною трубкою. Які обмеження накладає на водолаза дихальна трубка? Відповідь знайдіть в підручнику стор. 95.

Завдання з відсутніми даними

г) Який тиск на глибині 1,5 м? Вирішити усно.

Якісні завдання, які передбачають роботу з додатковими джерелами інформації

д) Яку перевагу дає нирцеві акваланг? Які обмеження він накладає? Відповідь в підручнику.

е) У наступному сюжеті ми бачимо глибоководний апарат. Чому у нього така зовнішня форма?

ж) Щоб людина могла працювати на великих глибинах він повинен знаходитися в спеціальному скафандрі. Знайдіть про нього інформацію в підручнику.

з) Аналізуючи рис. 103 підручника давайте познайомимося з тим, що говорить нам підручник про глибоководних апаратах. Які обмеження в їх використанні є?

і) Розрахуйте, який тиск в найглибшій Маріїнській западині глибиною.
к) У переглянутому сюжеті ми бачили з вами глибоководних риб. Яку довжину волосіні потрібно приготувати для лову риби камбали, якщо вона може витримувати тиск 400 кПа.

V. Ставлю домашнє завдання:

параграф з підручника, вправа на вирішення завдань і повідомлення:

1. «Людина вивчає підводний світ».
2. «Підводні човни, батисфери і батискафи».
3. «Тваринний світ океанських і морських глибин».
4. «Водолази за перлами».

Тема: Тиск твердих тіл , Рідин і газів

Урок: Розрахунок тиску рідини на дно і стінки посудини

Для того щоб спростити висновок формули для розрахунку тиску на дно і стінки посудини, найзручніше використовувати посудину у формі прямокутного паралелепіпеда (Рис. 1).

Мал. 1. Посудина для розрахунку тиску рідини

Площа дна цього судини - S, його висота - h. Припустимо, що посудину наповнений рідиною на всю висоту h. Щоб визначити тиск на дно, потрібно силу, діючу на дно, розділити на площу дна. У нашому випадку сила - це вага рідини P, що знаходиться в посудині

Оскільки рідина в посудині нерухома, її вага дорівнює силі тяжіння, яку можна обчислити, якщо відома маса рідини m

Нагадаємо, що символом g позначено прискорення вільного падіння.

Для того щоб знайти масу рідини, необхідно знати її щільність ρ і обсяг V

Обсяг рідини в посудині ми отримаємо, помноживши площу дна на висоту судини

Ці величини спочатку відомі. Якщо їх по черзі підставити в наведені вище формули, то для обчислення тиску отримаємо такий вираз:

У цьому виразі чисельник і знаменник містять одну і ту ж величину S - площа дна посудини. Якщо на неї скоротити, вийде шукана формула для розрахунку тиску рідини на дно посудини:

Отже, для знаходження тиску необхідно помножити щільність рідини на величину прискорення вільного падіння і висоту стовпа рідини.

Отримана вище формула називається формулою гідростатичного тиску. Вона дозволяє знайти тиск на дно посудини. А як розрахувати тиск на бічні стінки судини? Щоб відповісти на це питання, згадаємо, що на минулому уроці ми встановили, що тиск на одному і тому ж рівні однаково в усіх напрямках. Це означає, тиск в будь-якій точці рідини на заданій глибині h може бути знайдено за тією ж формулою.

Розглянемо кілька прикладів.

Візьмемо дві посудини. В одному з них знаходиться вода, а в іншому - соняшникова олія. Рівень рідини в обох судинах однаковий. Однаковим чи буде тиск цих рідин на дно судин? Безумовно, немає. У формулу для розрахунку гідростатичного тиску входить щільність рідини. Оскільки щільність соняшникової олії менше, ніж щільність води, а висота стовпа рідин однакова, то масло буде надавати на дно менший тиск, ніж вода (Рис. 2).

Мал. 2. Рідини з різною щільністю при одній висоті стовпа надають на дно різні тиску

Ще один приклад. Є три різних за формою судини. У них до одного рівня налита одна і та ж рідина. Чи буде однаковим тиск на дно судин? Адже маса, а значить, і вага рідин в посудинах різний. Так, тиск буде однаковим (Рис. 3). Адже у формулі гідростатичного тиску немає жодної згадки про форму судини, площі його дна і вазі налитої в нього рідини. Тиск визначається виключно щільністю рідини і висотою її стовпа.

Мал. 3. Тиск рідини не залежить від форми посудини

Ми отримали формулу для знаходження тиску рідини на дно і стінки посудини. Цією формулою можна користуватися і для розрахунку тиску в об'ємі рідини на заданій глибині. Вона може бути використана для визначення глибини занурення аквалангіста, при розрахунку конструкції батискафів, підводних човнів, для вирішення безлічі інших наукових і інженерних задач.

Список літератури

1. Перишкін А. В. Фізика. 7 кл. - 14-е изд., Стереотип. - М .: Дрофа, 2010 року.
2. Перишкін А. В. Збірник завдань з фізики, 7-9 кл .: 5-е изд., Стереотип. - М: Видавництво «Іспит», 2010.
3. Лукашик В. І., Іванова Є. В. Збірник завдань з фізики для 7-9 класів загальноосвітніх установ. - 17-е изд. - М .: Просвещение, 2004.

1. Єдина колекція цифрових освітніх ресурсів ().

Домашнє завдання

1. Лукашик В. І., Іванова Є. В. Збірник завдань з фізики для 7-9 класів №504-513.

Формула тиску на дно і стінки посудини

Тиск рідини обумовлено її вагою і, відповідно сила цього тиску F дорівнює вазі рідини P. Вага рідини можна визначити, знаючи її масу m. А масу можна обчислити за формулою: m = ρV. Обсяг рідини в прямокутному посудині легко розрахувати. Позначимо висоту судини h, а площа дна буквою S. Тоді обсяг буде дорівнює: V = Sh. Формула маси в такому випадку приймає вид: m = ρV = ρSh. Вага рідини буде дорівнює: P = gm = gρSh. щоб розрахувати тиск, нам потрібна сила цього тиску. А ми вже говорили, що сила тиску в даному випадку дорівнює вазі рідини, тому формула тиску приймає наступний вигляд:

p = P / S = gρSh / S або p = gρh

Тобто в підсумку ми прийшли до дуже цікавого моменту - тиск не залежить від обсягу і форми посудини. Воно залежить тільки від щільності і висоти стовпа конкретної рідини в даному випадку. З чого випливає, що, збільшивши висоту судини, ми можемо при невеликому обсязі створити досить високий тиск. Для тиску газу на дно і стінки посудини формула буде мати такий самий вигляд.

! Застосування тиску на дно и стінкі Посудини

Ще один цікавий момент Полягає в тому, что відповідно до закону Паскаля Тиск розподіляється рівномірно НЕ только на дно и стінкі, а й в напрямку вгору. Тобто, якщо ми погрозами якесь тіло на певну глибину, то на нього знизу буде діяти сила, яка дорівнює силі тиску на даній глибині, як би виштовхуючи тіло на поверхню. Саме завдяки цьому явищу можливо плавання кораблів. Незважаючи на досить значну вагу, вода виштовхує судно внаслідок ефекту тиску води на стінки посудини, якими в даному випадку є борту корабля. Зі зниженням глибини тиск збільшується. Люди навчилися використовувати це явище, роблячи борта кораблів в формі звужуються донизу конусів. Саме тому нас є підкорення морів і океанів.

А що з приводу тиску газів?

Що стосується газів, то для них розрахунок буде абсолютно таким же. Відповідно, найбільшу вагу навколишнього нас газу - повітря, буде біля поверхні Землі. А зі збільшенням висоти буде зменшуватися як середній тиск, так і щільність навколишнього газу. Тому повітря на висоті дуже розріджене. Там дуже важко як дихати, так і літати, тому що крил літаків нема на що спиратися. Саме тому набирати дуже велику висоту літальні апарати можуть тільки на дуже високій швидкості, збільшуючи таким чином кількість повітря під крилом у одиницю часу.

Потрібна допомога в навчанні?

Попередня тема: Тиск в рідині і газі
Наступна тема: & nbsp & nbsp & nbspСообщающіеся судини

Розглянемо, як можна розрахувати тиск рідини на дно і стінки посудини. Вирішимо спочатку завдання з числовими даними. Прямокутний бак наповнений водою (рис. 96). Площа дна бака 16 м2, висота його 5 м. Визначимо тиск води на дно бака.

Сила, з якою вода тисне на дно посудини, дорівнює вазі стовпа води заввишки 5 м і площею підстави 16 м2, інакше кажучи, ця сила дорівнює вазі всієї води в баку.

Щоб знайти вага води, треба знати її масу. Масу води можна обчислити за обсягом і щільності. Знайдемо обсяг води в баку, помноживши площу дна бака на його висоту: V = 16 м2 * 5 м = 80 м3. Тепер визначимо масу води, для цього помножимо її щільність p = 1000 кг / м3 на обсяг: m = 1000 кг / м3 * 80 м3 = 80 000 кг. Ми знаємо, що для визначення ваги тіла треба його масу помножити на 9,8 Н / кг, так як тіло масою 1 кг важить 9,8 Н.

Отже, вага води в баку дорівнює P = 9,8 Н / кг * 80 000 кг ≈ 800 000 Н. З такою силою вода тисне на дно бака.

Розділивши вагу води на площу дна бака, знайдемо тиск p:

p = 800000 H / 16 м2 = 50 000 Па = 50 кПа.

Тиск рідини на дно посудини можна розрахувати, користуючись формулою, що значно простіше. Щоб вивести цю формулу, повернемося до задачі, але тільки вирішимо її в загальному вигляді.

Позначимо висоту стовпа рідини в посудині буквою h, а площа дна посудини S.

Обсяг стовпа рідини V = Sh.

Маса рідини т = pV, або m = pSh.

Вага цієї рідини P = gm, або P = gpSh.

Так як вага стовпа рідини дорівнює силі, з якою рідина тисне на дно посудини, то, розділивши вагу P на площу S, отримаємо тиск р:

p = P / S, або p = gpSh / S

p = gph.

Ми отримали формулу для розрахунку тиску рідини на дно посудини. З цієї формули видно, що тиск рідини на дно посудини прямо пропорційно щільності і висоті стовпа рідини.

За цією формулою можна обчислювати і тиск на стінки, судини, а також тиск всередині рідини, в тому числі тиск знизу вгору, так як тиск на одній і тій же глибині однаково в усіх напрямках.

При розрахунку тиску за формулою:

p = gph

треба щільність p висловлювати в кілограмах на кубічний метр (кг / м3), а висоту стовпа рідини h - в метрах (м), g = 9,8 Н / кг, тоді тиск буде виражено в, паскалях (Па).

Приклад. Визначити тиск нафти на дно цистерни, якщо висота стовпа нафти 10 м, а щільність її 800 кг / м3.

Питання. 1. Від яких величин залежить тиск рідини на дно посудини? 2. Як залежить тиск рідини на дно посудини від висоти стовпа рідини? 3. Як залежить тиск рідини на дно посудини від щільності рідини? 4. Які величини треба знати, щоб розрахувати тиск рідини на стінки посудини? 5. За якою формулою розраховують тиск рідини на дно і стінки посудини?

Вправи. 1. Визначте тиск на глибині 0,6 м у воді, гасі, ртуті. 2. Обчисліть тиск води на дно однією з найглибших морських западин, глибина, якій 10 900 м, Щільність морської води 1030 кг / м3. 3. На малюнку 97 зображена футбольна камера, поєднана з вертикально розташованої скляною трубкою. У камері і трубці знаходиться вода. На камеру покладена дощечка, а на неї - гиря масою 5 кг. Висота стовпа води в трубці 1 м. Визначте площу зіткнення дощечки з камерою.

Завдання. 1. Візьміть високий посудину. У бічній поверхні його по прямій, на різній висоті від дна зробіть три невеликі отвори. Закрийте отвори сірниками і налийте в посудину до верху води. Відкрийте отвори і простежте за цівками витікання води (рис. 98). Дайте відповідь на питання: чому вода витікає з отворів? З чого випливає, що тиск збільшується з глибиною? 2. Прочитайте в кінці підручника параграфи «Гідростатичний парадокс. Досвід Паскаля »,« Тиск на дні морів і океанів. Дослідження морських глибин ».