Давление на дно сосуда задачи

Разработки уроков (конспекты уроков)

Линия УМК А.В. Перышкина. Физика (7-9)

Физика

Внимание! Администрация сайта rosuchebnik.ru не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.

Тип урока: Урок открытия и первичного закрепления знаний.

Цель урока: получить выражение для расчёта давления жидкости на дно и стенки сосуда; проверка качества знаний учащихся при решении задач.

Задачи урока:

• Предметные: углубить и закрепить знания о давлении жидкости.
• Метапредметные: продолжить развивать внимание, память, логическое мышление, умение делать выводы.
• Личностные: способствовать формированию научного мировоззрения, активизировать учебно-познавательную деятельность учащихся, содействовать формированию самостоятельности, воспитанию интереса к предмету.

Оборудование к уроку: компьютер, видеопроектор, интерактивная доска, два стакана с водой, цилиндрические сосуды с основаниями различной площади, деревянный брусок, камень, два одинаковые пластмассовые груза, широкий сосуд, аквариум, удочка, каточки с заданиями, учебник по физике.

Ход урока

1.Организационный момент.

2. Актуализация имеющихся знаний.

Взаимопроверка в парах по вопросам. Слайд 1

1. Чем отличается процесс передачи давления в жидкости и газе от передачи давления твёрдыми телами? (давление твёрдыми телами передаётся в направлении действия силы, в жидкости и газе по всем направлениям одинаково)
2. Сформулируйте закон Паскаля. (давление, производимое на жидкость или газ, передаётся в любую точку без изменений во всех направлениях)
3. Мальчик выдувает мыльные пузыри. Почему они принимают форму шара? (они приобретают форму шара, так как давление в газе, согласно закону Паскаля передаётся одинаково по всем направлениям)
4. От чего зависит давление газа? (от объёма, массы и температуры газа)
5. Для космонавтов пищу изготавливают в полужидком виде и помещают в тюбики с эластичными стенками. Что помогает космонавтам выдавливать пищу из тюбиков? (Закон Паскаля)
6. Почему взрыв снаряда под водой губителен для живущих в воде организмов? (давление взрыва в жидкости, согласно закону Паскаля, передаётся одинаково по всем направлениям, и от этого животные могут погибнуть)
7. Почему пловец, нырнувший на большую глубину, испытывает боль в ушах? (с глубиной давление увеличивается; пловец испытывает боль в ушах, так как вода с большой силой давит на барабанные перепонки)

3. Открытие нового знания. Слайд 2

В три сосуда с одинаковой площадью дна, стоящие на столе, налили воды до одного уровня

1) В каком сосуде масса воды больше? Меньше?

2) Одинаковым ли будет давление воды на дно сосудов?

Вы уверены? Как рассчитать давление жидкости на дно сосуда? (Затруднение).

• Какая цель нашего урока? (Узнать, как рассчитать давление жидкости на дно сосуда)
• Какая тема урока? (Расчёт давления жидкости на дно и стенки сосуда) Слайд 3

Учащиеся записывают тему к себе в тетрадь.

Попытаемся вывести формулу для расчёта этого давления. Но какую же форму сосуда нам надо выбрать для расчёта нашей формулы? Я предлагаю взять форму прямоугольного параллелепипеда.

Для того чтобы упростить вывод формулы для расчета давления на дно и стенки сосуда, удобнее всего использовать сосуд в форме прямоугольного параллелепипеда (Рис. 2).

Рис. 2. Сосуд для расчета давления жидкости

Площадь дна этого сосуда – S, его высота – h. Предположим, что сосуд наполнен

жидкостью на всю высоту h. Чтобы определить давление на дно, нужно силу,

действующую на дно, разделить на площадь дна. В нашем случае сила – это вес жидкости P, находящейся в сосуде

Поскольку жидкость в сосуде неподвижна, ее вес равен силе тяжести, которую можно вычислить, если известна масса жидкости m.

P = mg

Напомним, что символом g обозначено ускорение свободного падения.

Для того чтобы найти массу жидкости, необходимо знать ее плотность ρ и объем V

m = ρV

Объем жидкости в сосуде мы получим, умножив площадь дна на высоту сосуда

V = Sh

Эти величины изначально известны. Если их по очереди подставить в приведенные выше формулы, то для вычисления давления получим следующее выражение:

В этом выражении числитель и знаменатель содержат одну и ту же величину S – площадь дна сосуда. Если на нее сократить, получится искомая формула для расчета давления жидкости на дно сосуда:

p = ρgh

Итак, для нахождения давления необходимо умножить плотность жидкости на величину ускорения свободного падения и высоту столба жидкости.

Полученная выше формула называется формулой гидростатического давления. Согласно этой формуле гидростатическое давление не зависит от формы сосуда, в котором находится жидкость и от площади его сечения. Оно зависит от высоты столба жидкости и от плотности жидкости.

Возвратимся к нашему вопросу: Одинаковым ли будет давление воды на дно сосудов? (одинаковым)

Данная формула позволяет найти давление на дно сосуда. А как рассчитать давление на боковые стенки сосуда? Чтобы ответить на этот вопрос, вспомним, что на прошлом уроке мы установили, что давление на одном и том же уровне одинаково во всех направлениях. Это значит, давление в любой точке жидкости на заданной глубине h может быть найдено по той же формуле.

Возвратимся к нашему вопросу: Одинаковым ли будет давление воды на дно сосудов?

4. Физминутка (под медленную, спокойную мелодию)

– Я предлагаю вам, ребята, выполнить дыхательную гимнастику:

1-е упр. Набрать воздух в лёгкие (вдыхаем медленно, но как можно больше воздуха),

Медленно выдохнуть

2-е упр. Руки медленно поднимаем вверх и делаем (одновременно) глубокий вдох.

Руки опускаем – выдох.

3-е упр. Глубоко вдохнуть, садясь за парту, медленно выдыхаем (гимнастика проводится под спокойную музыку).

– Сейчас вы выполнили дыхательную гимнастику, которую врачи рекомендуют проводить 3-4 раза в день.

– А какой физический закон лежит в основе дыхательной гимнастики, как он называется? (в основе дыхательной гимнастики лежит закон Паскаля)

5. Закрепление материала.

Решение задач.

а) Проведение игры «рыбалка»

Качественные задачи:

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 литровую бутылку)
2. Какие из жидкостей: вода или керосин оказывает меньшее давление на дно сосудов одной формы, если объёмы жидкостей одинаковы? (керосин)
3. Как изменится давление воды на дно доверху наполненного стакана, если в воду опустить камень? (не изменится)
4. В цилиндрический сосуд, частично наполненный водой, опустили деревянный брусок. Как изменится давление воды на дно сосуда? (увечится)
5. Два одинаковых предмета были опущены в цилиндрические сосуды с основаниями различной площади. В цилиндрических сосудах уровень воды до погружения предмета одинаков. В каком сосуде гидростатическое давление больше? (в сосуде меньшей площади)

Ответы на задачи подтверждаются опытами.

б) Расчётные задачи:

1. упр. 17(2)
2. Определите высоту столба керосина, который оказывает давление на дно сосуда равное 8 кПа. Слайд 4

Самостоятельная работа по решению задачи упр.17(1) по рядам?

6. Подведение итогов урока. Рефлексия.

Подведём итоги.

Давайте вспомним, что сегодня делали на уроке, что узнали?

Мне очень важно, с каким настроением вы уходите с урока. Поэтому я прошу вас заполнить лист самоанализа, который находится столах у каждого из вас.

Лист самоанализа (нужное подчеркнуть)

Чувствую вдохновение, подавленность .

Интересно, неинтересно.

Не устал(ла), устал(ла).

Доволен(довольна), недоволен(недовольна).

Вызвало затруднения(перечислить)…

7. Домашнее задание. Слайд 5

п. 40, упр.17(3), задания на с.118

Источник

Урок физики в 7 классе по теме

«Решение задач на давление жидкости на дно и стенки сосуда»

Урок-путешествие, Урок первичного закрепления материала. Урок решения задач.

I. Организационный момент Слайды №1, №2

Учитель:Здравствуйте, ребята. Слышите, шумит морской прибой? (Звучит запись морского прибоя) А на причале нас уже ждёт корабль. Вы готовы к путешествию? Мы с вами совершим сегодня увлекательное путешествие в страну знаний, а чтобы путешествие было удачным, вам нужно на практике применить все знания, полученные при изучении темы «Давление». Но сначала проверим, не забыли ли вы захватить с собой багаж.

II. Актуализация ранее изученных знаний

Учитель проводит фронтальный опрос: (Двое учащихся за 1-й партой отвечают на вопросы теста) Ответы к вопросам теста:1. 10 000 Па; 2. Давление одинаково; 3. 78м

1. От чего зависит результат действия силы?

2. Что такое – давление?

3. Записать на доске формулу, по которой вычисляют давление, выразить из неё другие величины.

4. Поясните значение величин, входящих в эту формулу.

5. В каких единицах измеряют давление?

6. Какими свойствами обладают газы и жидкости?

7. Чем объяснить давление газа на стенки сосуда, в котором он находится?

8. Как можно увеличить давление воздуха внутри воздушного шарика?

9. Как передаётся давление в жидкостях и газах?

10. Чем это объяснить?

11. Каким образом создаётся давление в жидкостях?

12. Как изменяется давление жидкости с глубиной?

13. Что вы можете сказать о давлении жидкости на одном уровне?

14. От чего зависит давление жидкости?

15. Запишите формулу, по которой можно рассчитать давление жидкости на дно сосуда, выразите из неё другие величины.

16. Поясните, что означают буквы в этой формуле.

17. Как давление жидкости зависит от плотности жидкости и от высоты столба жидкости?

Все учащиеся заносят первые результаты работы в бортовой журнал в соответствии с критериями.

III. Решение задач: Слайд №3

Учитель: В-основном, багаж с собой, срочно на корабль, начинается отлив, мы отплываем! Откроем наши бортовые журналы, запишем дату нашего отправления и обозначим цель нашего путешествия. Как вы думаете, с какой целью мы сегодня будем путешествовать?

Целеполагание: Правильно, мы должны за время путешествия узнать что-то новое, интересное, научиться применять на практике наши знания, то есть, научиться решать задачи по теме «Давление жидкости на дно и стенки сосуда». А, значит, тема нашего урока «Решение задач». Счастливого плавания!

Проблема: Слайд №4

Что это такое? Полундра! В подводной части нашего судна на глубине 2 метра появилась пробоина площадью 0,5м2. Как быть? Нужно срочно что-то делать. Ваши предложения. Нам даже нечем заделать пробоину. У нас есть только кусок паруса размером 1м2.

Учащиеся предлагают пути решения этой проблемы.

Учитель: Молодцы, вы хорошо придумали! Но для верности рассчитаем силу, с которой будет прижиматься кусок паруса к пробоине силой давления морской воды:

Ученик решает задачу у доски: Чем давление отличается от силы давления?

Решение: p = F/S;F = pS F = S =1030 кг/м3/кг2м0,5м2= 10300 Па

Проверьте, ребята, решение и ответ – на экране Слайд №5

Учитель:Молодцы, ребята, благодаря вашему верному решению задачи корабль удалось починить. Мы продолжаем наше путешествие. Прямо по курсу терпит бедствие баржа, на борту которой находится цистерна с нефтью. Мы с вами можем спасти баржу, если решим задачу самостоятельно в тетрадях: Слайд №6

Ученики решают задачу самостоятельно в тетрадях: Определите давление нефти на дно цистерны, если уровень её находится в 10 метрах от дна. Плотность нефти 800 кг/м3.

Решение: p= 800 кг/м3/кг 10м = 80 000 Па.

Учитель:Работа в парах: А теперь поменяйтесь тетрадями и проверьте решение задачи. Слайд №7

Молодцы, ребята, вы не только спасли баржу от кораблекрушения, но и предотвратили экологическую катастрофу, грозящую нашему морю нефтяным загрязнением. Обсуждение проблем экологии. Дискуссия.

Ребята, как вы думаете, что бы произошло, если бы мы не успели предотвратить эту катастрофу? Стенки цистерны с нефтью рассчитаны на давление атмосферы. Если бы произошло погружение баржи на дно моря, давление бы значительно возросло, прочность металлической оболочки цистерны не рассчитана на давление, которому она подверглась бы на дне моря. Рассчитаем давление жидкости на дно мензурки на практике. Работаем в парах.

Работа в парах: Слайд №8

У вас на столах стоят мензурки с водой. Ваша задача – измерить давление, производимое водой на дно мензурки. Что вам нужно для измерения этих величин? Линейка, значение плотности воды и коэффициент g. Где вы можете взять значение плотности воды? В таблице плотностей на парте. Результаты измерений и вычислений занесите в свой бортовой журнал:

Учитель: Справились? А теперь сравним полученные результаты измерений. (Отчёт исследовательских групп) Сделаем выводы: какова зависимость между высотой жидкости и её давлением?

Учитель: Кто из вас не мечтал увидеть подводный мир воочию! И теперь, ребята, нам предстоит подводное погружение. Слайд №9

Перед погружением необходимо выполнить дыхательную гимнастику Включить музыку!

(Учащиеся, стоя за партами, выполняют дыхательную гимнастику.): Слайд №10

1-е упр. Набрать воздух в лёгкие (вдыхаем медленно, но как можно больше воздуха),

Медленно выдохнуть

2-е упр. Руки медленно поднимаем вверх и делаем (одновременно) глубокий вдох.

Руки опускаем – выдох.

3-е упр. Глубоко вдохнуть, садясь за парту, медленно выдыхаем. (гимнастика проводится под спокойную музыку)

Учитель: Ну вот, теперь вы готовы к погружению. Осталось выбрать оборудование. А чтобы правильно выбрать оборудование по таблице, необходимо определить глубину погружения. Для этого решим задачу по карточке. Решение задач по карточкам. Слайд №11

1. На какой глубине давление воды в море равно 9,8 МПа?

Решение:h= p/ρgh=9800000Па/1030кг/м310Н/кг 952 м

2. На какой глубине давление воды в море равно 412 кПа?

Решение:h= p/ρgh=412000Па/1030кг/м310Н/кг = 40 м

3. На какой глубине давление воды в море равно 4,12 МПа?

Решение:h= p/ρgh=4120000Па/1030кг/м310Н/кг = 400 м

4. На какой глубине давление воды в море равно 2,575 МПа?

Решение:h= p/ρgh=2575000Па/1030кг/м310Н/кг = 250 м

5. На какой глубине давление воды в море равно 10,3 кПа?

Решение:h= p/ρgh=10300Па/1030кг/м310Н/кг = 1 м

Учитель: Слайд №12

А теперь определимся с группой погружения. Сейчас встают те, кто выбрал трубку для дайвинга, акваланг, водолазный скафандр, подводную лодку и батисферу. Набрали воздух. Погружаемся.

Определимся с географией. Ребята, мы на дне Керченского пролива. Слайд №13 Где он находится? Правильно, в Чёрном море. По-моему, недалеко мост через пролив строится. Он уже почти готов. Какие берега соединяет этот мост? А Крым на территории какой страны находится? Верно, 18 марта 2014 года по результатам референдума Крым вошёл в состав России. Кто из водолазов испытывает большее давление?

Учащиеся отвечают на поставленный вопрос.

Учитель:Молодцы. Посмотрите на дно. Вода очень прозрачная, на дне видим огромную рыбу. Она круглая, плоская и глаза у неё с одной стороны. Что это за рыба? Правильно! А как правильно ставить ударение? Молодцы. А почему она такой формы? Верно, она живёт на большой глубине.

Задача про камбалу или камбалу? Слайд №14

На глубине 900 метров при погружении обнаружили камбалу площадью 3 м2.. Определите силу давления морской воды на поверхность камбалы.

Решение: p= F/S;F= pS F= S=1030 кг/м3/кг 900 м 3 м2 = 27810000 Па = 27,81 МПа Слайд №15

Теперь понятно, почему камбала такая плоская?

Учитель:Мы с вами путешествовали по Чёрному морю. А теперь вспомним об Азовском море. Где расположено Азовское море?! Молодцы, знаете географию! Как вы думаете, во всех ли морях вода имеет одинаковую плотность? А от чего зависит эта величина? А теперь найдём плотность воды в Азовском море. Слайд №16

Какова плотность воды в Азовском море, если на глубине 5 метров аквалангист испытывает давление, равное 51 кПа.

Решение:ρ = p/ hg=51000Па/5м10Н/кг = 1020кг/ м3

Сравните его с табличным значением. Слайд №17

Какую силу давления испытывает каждый квадратный метр площади поверхности вашего водолазного костюма при погружении в морскую воду на глубину 10 метров?

Решение: p= 1030 кг/м3/кг 10м = 103 000 Па = 103 кПа

Учитель:Ребята, нам пора возвращаться в наш родной порт. Наше путешествие приближается к концу. Ребята, вспомним, какие задачи мы ставили перед собой перед отплытием. (показать.) Проверим, достигли ли мы того, к чему стремились. Для этого ответьте на вопросы в ваших бортовых журналах. Слайды № 18,19,20,21,22

Проверьте правильность выполненных заданий и оцените свою работу в соответствии с критериями.

1.D 2.D 3.C 4.A 5.C

Слайд № 23

Надеюсь, путешествие было полезным и плодотворным. Прошу вас выполнить последнее задание и сдать свои бортовые журналы.

Домашнее задание – на слайде.

Домашнее задание: Упр. 17 № 2 и № 3; Задание № 1 на стр. 118. Слайд № 24

Рефлексия: Ребята, поделитесь, пожалуйста, своими впечатлениями о нашем путешествии.

Вопросы рефлексии: Слайд № 25

А теперь оценим наш урок:

1. Оценка урока:

– Понравилось ли тебе работать на уроке?______________________________

– Что было самым интересным? _________________________________

– Что оказалось самым трудным?_______________________________

– Чему ты научился?________________________________________

– Что узнал? __________________________________________-

– Чему удивился?________________________________________

– Что понял?_________________________________

– Что ещё хотел бы узнать?____________________________

– Чему хотел бы научиться?______________________________

– Какое открытие для себя сделал?

– Как ты думаешь, достиг ли ты цели, какую ставил в начале урока?___________________

– С каким настроением ты уходишь с урока?_____________________________

Счастливого плавания!Слайд № 26

Источник