Давление жидкости на стенки сосуда 7 класс

Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда

Котова Мария Леонидовна, учитель физики

Статья отнесена к разделу: Преподавание физики

«Кто смолоду больше делает и думает сам, тот становится потом надежнее, крепче, умнее». С. Нерис

Цели урока:

Образовательные:

активизировать знания учащихся о причинах возникновения давления жидкости,
создать условия для овладения учащимися формулы для расчета давления жидкости на дно и стенки сосуда,
продолжить работу по формированию навыков научного познания мира,
создать условия для овладения учащимися эвристическим методом представления наблюдаемого явления – методом графических образов.

Развивающие:

развивать экспериментальные умения, навыки логического мышления, умение обосновывать свои высказывания, делать выводы, выделять главное, представлять информацию в различных знаковых системах,
развивать у учащихся интерес к познанию законов природы и их применению;
развивать умение проводить рефлексию своей деятельности.

Воспитательные:

создать условия для приобретения убежденности учащихся в познаваемости окружающего мира,
приучать учащихся к доброжелательному общению, взаимопомощи, к самооценке.

Задачи урока:

изучение теоретического материала;
решение задач на расчет давления в жидкости и газе;
практическое значение знаний о давлении жидкости.

План урока:

Организационный момент. (1 мин.)
Актуализация знаний. (5 мин.)
Объяснение материала. (20 мин.)
Закрепление материала. (15 мин.)
Рефлексия. (2 мин.)
Домашнее задание. (2 мин.)

Ход урока

I. Организационный момент.

(На партах учащихся лежат рабочие карты урока, в которых представлены две самостоятельные работы и критерии выставления оценки; две ручки с разными стержнями, например синий и зеленый; таблицы плотностей веществ, учебники и тетради).

II. Актуализация знаний.

Самостоятельная работа (см. рабочую карту)

III. Объяснение нового материала

Провожу эксперимент: в пластмассовую бутылку с тремя отверстиями на разных уровнях по высоте наливаем подкрашенную воду.

Беседа с классом:

почему вода вытекает из сосуда?
сравните струи воды?
объясните, почему они разные?

Когда учащиеся объяснят, что столбы жидкости разные и давление на разной глубине разное, ставлю проблему: а нужно ли знать людям, чему равно давление жидкости на разных глубинах, на дно, на стенки сосуда?

Открываем тетради, записываем тему урока.

Ставим цель: вывести формулу для расчета давления жидкости на дно и стенки сосуда.

Давление жидкости

Вокруг нас много жидкостей. Одни из них движутся, например, вода в реках или нефть в трубах, другие – покоятся. При этом все они имеют вес и поэтому давят на дно и стенки сосуда, в котором находятся. Подсчет давления движущейся жидкости – непростая задача, поэтому изучим лишь как рассчитывать давление, создаваемое весом покоящейся жидкости. Оно называется гидростатическим давлением и вычисляется по следующей формуле.

p – давление слоя жидкости, Па

ρ – плотность жидкости, кг/м3

g – коэффициент, Н/кг

h – высота слоя жидкости, м

Рассмотрим, как выведена эта формула. Сила F, с которой жидкость давит на дно сосуда, является весом жидкости. Его мы можем подсчитать по формуле F тяж = mg, так как жидкость и ее опора (дно сосуда) покоятся. Вспомним также формулу m = ρV для выражения массы тела через плотность его вещества и формулу V = Sh для подсчета объема тела, имеющего форму прямоугольного параллелепипеда. В результате имеем равенство:

Это равенство иллюстрирует не только способ вывода формулы для вычисления гидростатического давления. Оно также показывает, что формула p = ρgh является частным случаем определения давления – формулы p = F/S.

Заметим также, что при выводе формулы совсем необязательно предполагать, что слой высотой h и плотностью ρ образован именно жидкостью. В наших рассуждениях ничего не изменится, если вместо давления жидкости мы рассмотрим давление твердого тела прямоугольной формы или даже газа, заключенного в соответствующий сосуд. Создаваемое ими весовое давление будет именно таким, как предсказывает формула p = ρgh.

Формула p = ρgh показывает, что давление, создаваемое слоем жидкости, не зависит от ее массы, а зависит от плотности жидкости, высоты ее слоя и места наблюдения. При увеличении толщины слоя жидкости или ее плотности гидростатическое давление будет возрастать.

Полученный нами вывод можно проверить опытами. Проделаем их. Справа изображена стеклянная трубка с водой, дно которой затянуто тонкой резиновой пленкой. Увеличивая высоту слоя налитой жидкости, мы будем наблюдать увеличение растяжения пленки. Этот опыт подтверждает, что при увеличении высоты слоя жидкости создаваемое ею давление увеличивается.

На следующем рисунке изображены трубки с водой и “крепким” раствором соли. Видно, что уровни жидкостей находятся на одной и той же высоте, но давление на пленку в правой трубке больше. Это объясняется тем, что плотность раствора соли больше, чем плотность обычной воды.

На доске нарисован параллелепипед высотой h и площадью основания S. Предлагаю ребятам представить, что это аквариум, в котором налита вода. Попытаемся определять давление воды Р на дно аквариума. Работаем на магнитной доске с карточками, выкладывая поочередно формулы, получая цепочку: m=ρV, V=Sh, m=ρSh, P=gm, P=gρSh, ρ=P/S, p=ρgh.

Анализируем окончательную формулу: что же нужно знать, чтобы рассчитать давление жидкости.

Зависит ли давление от площади или формы сосуда?

Вьполняем фронтальный эксперимент: на каждой парте стоит стакан с водой. Высота налитой воды одинаковая.

Цель: определить давление воды на дно стакана.

Один ученик выполняет у доски. Остальные за партой. Сверяем ответ. Анализируем его: какую физическую величину мы измеряли? какую физическую величину брали в таблице? какое численное значение давления получили учащиеся, работающие за партой и у доски? большое это или маленькое давление?

IV. Закрепление изученного материала.

~ Приведи примеры движущихся жидкостей.
И движущиеся, и покоящиеся жидкости оказывают давление …
Гидростатическое давление – это …
~ Произведение в правой части формулы для вычисления гидростатического давления представляет собой …
~ По какой формуле мы сможем подсчитать вес покоящейся жидкости?
Объем слоя жидкости мы нашли при помощи произведения …
Выражение “p = … = ρgh” представляет собой …
~ О чем говорит равенство p=ρgh?
Как можно подтвердить справедливость формулы p=ρgh?
~ Увеличение растяжения пленки свидетельствует, что …
Описанный опыт иллюстрирует зависимость гидростатического давления от ..
~ Плотность раствора соли больше, чем плотность воды. Это приводит к тому, что …
Этот опыт иллюстрирует зависимость давления жидкости от ее плотности. Эта иллюстрация стала возможной благодаря тому, что …

Расчетные задачи

а) Высота столба воды в стакане 8 см. Какое давление на дно стакана оказывает вода? Какое давление оказывала бы ртуть, если бы она была налита вместо воды?
б) Какое давление на дно сосуда оказывает слой керосина высотой 1,5 м?

Качественные задачи

в) Волк плывет под водой с дыхательной трубкой. Какие ограничения накладывает на ныряльщика дыхательная трубка? Ответ найдите в учебнике стр. 95.

Задача с недостающими данными

г) Какое давление на глубине 1,5 м? Решить устно.

Качественные задачи, предполагающие работу с дополнительными источниками информации

д) Какое преимущество дает ныряльщику акваланг? Какие ограничения он накладывает? Ответ в учебнике.

е) В следующем сюжете мы видим глубоководный аппарат. Почему у него такая внешняя форма?

ж) Чтобы человек мог работать на больших глубинах он должен находиться в специальном скафандре. Найдите о нем информацию в учебнике.

з) Анализируя рис. 103 учебника давайте познакомимся с тем, что говорит нам учебник о глубоководных аппаратах. Какие ограничения в их использовании имеются?

и) Вычислите, какое давление в самой глубокой Мариинской впадине глубиной.
к) В просмотренном сюжете мы видели с вами глубоководных рыб. Какую длину лески нужно приготовить для лова рыбы камбалы, если она может выдерживать давление 400 кПа.

V. Задаю домашнее задание:

параграф из учебника, упражнение на решение задач и сообщения:

«Человек изучает подводный мир».
«Подводные лодки, батисферы и батискафы».
«Животный мир океанских и морских глубин».
«Ныряльщики за жемчугом».

Рабочая карта урока

Ф.И. Класс:

Самостоятельная работа № 1

1.Вставьте пропущенные слова в формулировке закона Паскаля:

Давление производимое на …………………… или …………. , передается в любую точку ………………………. во всех направлениях.

2. Вставьте пропущенные слова:

Внутри жидкости существует……………. и на одном и том же уровне оно………………. по всем направлениям. С глубиной …………………. увеличивается.

3. Запишите формулу для расчета давления жидкости на дно и стенки сосуда (гидростатическое давление):………………………………..

4. Запишите единицы измерения физических величин, входящих в формулу для расчета гидростатического давления:…………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………………..

5.Перечислите, от каких величин зависит давление жидкости на дно и стенки сосуда:

………………………………………………………………………………………………………

Критерий оценки:

Если вы выполнили 5 заданий без ошибок, то ставим оценку «5»,

Если вы выполнили 4 задания без ошибок, то ставим оценку «4».

Если вы выполнили 3 задания без ошибок, то ставим оценку «3».

Если вы выполнили менее 3 заданий, то ничего не ставим.

____________ ОЦЕНКА ЗА С.Р. №

___________ ОЦЕНКА ЗА УРОК

Источник

Сценарий урока «Давление в жидкости и газе. Расчёт давления жидкости на дно и стенки сосуда», Полянских А.В. Физика 7 класс.

Тема урока: Давление в жидкости и газе. Расчёт давления жидкости на дно и стенки сосуда.

Тип урока: урок изучения нового материала

Оборудование: компьютер, телевизор, набор демонстрационного оборудования «Давление в жидкости», видеоролики и презентации.

Учащиеся владеют:

регулятивными УУД:

– формулировать вопросы по теме на основе опорных слов;

познавательными УУД;

– выделять и структурировать информацию, существенную для решения проблемы, под руководством учителя;

личностные УУД:

– осуществляют рефлексию своего отношения к содержанию темы по заданному алгоритму.

У учащиеся недостаточно сформированы:

коммуникативные УУД:

– эффективно сотрудничать, осуществляя взаимопомощь и взаимоконтроль.

Цели урока: познакомить учащихся с понятием давления в жидкости и газе, выяснить от чего оно зависит и как его можно рассчитать.

Задачи:

образовательные: расширить представление о давлении в жидкости газе;

развивающие: формирование УУД у учащихся при решении задач;

воспитательные: политехническое воспитание через изучение способов измерения давления, уважение труда и точки зрения одноклассников.

План урока:

Мотивационно-целевой этап
Ориентировочный этап
Поисково-исследовательский этап
Практический этап
Рефлексивно-оценочный этап

МОТИВАЦИОННО-ЦЕЛЕВОЙ ЭТАП

Учитель. Здравствуйте ребята! Сегодня мы свами продолжим знакомиться с понятием ДАВЛЕНИЕ. Давайте для начала вспомним то что мы уже знаем о давлении.

Проводится фронтальный опрос.

От чего зависит давление тела на поверхность? (F, S)
Назовите формулу для расчета давления тела на поверхность. (p=F/S)
Чем создается давление газа в сосуде? (ударами молекул о стенки сосуда)
Как можно изменить давление газа в сосуде? (изменить: объем сосуда, температуру газа, количество молекул в сосуде)
Как передается давление в жидкостях и газах? (без изменений во всех направлениях, закон Паскаля)
Как передается давление в твердых телах? (в направлении действия силы)

Учащиеся заполняют таблицу «Знаю. Хочу знать. Узнал», графу «Знаю».

Учитель. А теперь давайте перейдем к новой теме. Для этого проведём небольшой опыт.

Демонстрирует опыт: Сосуд, заполненный водой, имеет три отверстия, на разных уровнях. Отверстия закрыты пробками. Если убрать пробки, то образуется три струи с разным напором воды.

Учитель. Сформулируйте вопросы, которые у вас возникают в результате наблюдения и запишите их в таблицу в графе «Хочу знать».

Ученики записывают вопросы: Почему струи воды на разных уровнях имеют разный напор? От чего зависит давление в жидкости на разных уровнях? Как рассчитать давление в жидкости?

Учитель. Исходя из ваших вопросов, сформулируем тему нашего урока.

Ученики совместно с учителем формулируют тему урока.

ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ ЭТАП

Учитель. Давайте подумаем, где мы можем найти информацию для ответа на те вопросы, которые вы записали.

Ученики отвечают, что информацию можно найти в учебнике, в энциклопедии, интернете, спросить у учителя, провести эксперимент.

Учитель. Хорошо. Предлагаю вам следующий порядок работы: каждый из вас получит задание – провести эксперимент и объяснить его.

Ученики соглашаются с предложенным порядком работы.

ПОИСКОВО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЭТАП

Учитель выдает каждому задание с описанием опыта. Инструктирует по ходу работы.

Ученики знакомятся с опытом, проводят его, демонстрируют и объясняют результаты одноклассникам.

Учитель просит зафиксировать результаты опытов, которые являются ответами на поставленные вопросы, задавать вопросы если, что то, не ясно.

Ученики записывают в полученную информацию в тетрадь, задают при необходимости вопросы.

Учитель. Мы узнали, что давление зависит от плотности жидкости и оот глубины погружения или от высоты столба жидкости. Давайте теперь выведем формулу для расчёта давления на дно и стенки сосуда.

Ученики совместно с учителем выводят формулу для расчёта давления на дно и стенки сосуда.

ПРАКТИЧЕСКИЙ ЭТАП

Учитель. Ребята, давайте обобщим полученные знания. Для этого ответим на несколько вопросов.

Как меняется давление в жидкости с глубиной погружения? (с увеличением глубины давление в жидкости возрастает)
Одинаковое ли давление действует в разных направлениях в жидкости на одном и том же уровне? (да)
Зависит ли давление жидкости на дно сосуда от площади дна? (нет)
От чего зависит давление жидкости на дно и стенки сосуда? (от плотности жидкости и высоты столба жидкости)

Ученики отвечают на вопросы.

Учитель предлагает выполнить тест (Приложение). Ученики выполняют тест и обсуждают ответы.

Учитель дает ученикам решить задачу на применение формулы для расчета давления жидкости на дно и стенки сосуда, показывает алгоритм решения.

Задача: Высота столба жидкости в стакане 8 см. Какое давление на дно стакана оказывает вода? Какое давление оказала бы ртуть, налитая до того же уровня?

Ученики решают задачу по алгоритму.

РЕФЛЕКСИВНО-ОЦЕНОЧНЫЙ ЭТАП

Учитель. А теперь давайте подведем итоги. Заполните в вашей таблице графу «Узнал» и определите получили ли вы ответы на все поставленные вопросы.

Ученики заполнят таблицу и оценивают степень достижения цели урока.

Учитель задает домашнее задание (§39, §40, упр. 17, написать в каких областях человеческой деятельности необходим расчет давления жидкости и газа) и дает инструкции по его выполнению. Ученики записывают домашнее задание и слушают инструкции учителя.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Тест

Источник

Слайд 1

«Величие человека состоит в его мысли»

Слайд 2

Физический диктант

Слайд 3

Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда

Слайд 4

Проверка знаний буквенных обозначений формул и единиц измерения физических величин Практическая часть работы. Вычислить давление на дно сосуда Физкультминутка Самостоятельная работа Рефлексия

Слайд 5

Физический диктант. Верно ли утверждение. 1 . Давление газа обусловлено беспорядочным движением и их ударами о стенки сосуда. 2 . Чем выше температура газа тем давление газа меньше. 3 . С голубиной давление в жидкости растет. 4 . Жидкость на боковую поверхность не давит. 5. Давление га з а и жидкости измеряется в Ньютонах .

Слайд 6

Проверка знаний буквенных обозначений формул и единиц измерения физических величин 1 Буквенное обозначения давления 1 ρ 2 Буквенное обозначения плотности 2 g 3 Буквенное обозначения высоты столба жидкости 3 Ρ 4 Буквенное обозначения постоянной величины 9,8 Н/кг 4 h 5 Единицы измерения давления 5 м 6 Единицы измерения высоты столба жидкости 6 Па 7 Единицы измерения плотности 7 кг/м 3 8 Формула расчета давления жидкости 8 9 9 Формула расчета высоты столба жидкости 10 p=gph 11 1 Буквенное обозначения давления 1 ρ 2 Буквенное обозначения плотности 2 g 3 Буквенное обозначения высоты столба жидкости 3 Ρ 4 Буквенное обозначения постоянной величины 9,8 Н/кг 4 h 5 Единицы измерения давления 5 м 6 Единицы измерения высоты столба жидкости 6 Па 7 Единицы измерения плотности 7 кг/м 3 8 Формула расчета давления жидкости 8 9 9 Формула расчета высоты столба жидкости 10 p=gph 11

Слайд 7

Практическая часть работы. Вычислить давление на дно сосуда Задание В сосуд налита вода. Вычислить давление воды на дно сосуда. Плотность воды 1000 кг/м 3 Ваши действия А Б В Вычисления Ответ:

Слайд 8

Самостоятельная работа Задача Водолаз в жестком скафандре погружается на глубину 250 м, а искусный ныряльщик на 20 м. Определить давление воды на этих глубинах. Плотность морской воды 1030 кг/м 3 1 вариант для водолаза 2 вариант для ныряльщика Дано Решение h =250 м p=gph=2523500 Па g=9,8Н/кг p=1000 кг/м 3 Р-? Ответ: 2523500 Па Дано Решение h =20 м p=gph=201880 Па g=9,8Н/кг p=1000 кг/м 3 Р-? Ответ: 201880 Па

Слайд 9

Рефлексия Ты достиг своей оценки за урок Выполнили мы поставленные на уроке задачи? Чему вы научились и можете научить других? Я понял, что … Теперь я могу … У меня получилось … Я приобрел …

Слайд 10

25-23 бала -5 18-22 бала – 4 13-18 балов -3 Менее13 балов

Слайд 11

Практическая часть работы. Вычислить давление на дно сосуда Задание В сосуд налита вода. Вычислить давление воды на дно сосуда. Плотность воды 1000 кг/м 3 Ваши действия А Б В

Слайд 12

Физический диктант. Верно ли утверждение. 1 . Давление газа обусловлено беспорядочным движением и их ударами о стенки сосуда. ДА 2 . Чем выше температура газа тем давление газа меньше. НЕТ 3 . С голубиной давление в жидкости растет. ДА 4 . Жидкость на боковую поверхность не давит. НЕТ 5. Давление газа и жидкости измеряется в Ньютонах . НЕТ

Слайд 13

Слайд 14

Проверка знаний буквенных обозначений формул и единиц измерения физических величин 1 Буквенное обозначения давления 1 Ρ 2 Буквенное обозначения плотности 2 ρ 3 Буквенное обозначения высоты столба жидкости 3 h 4 Буквенное обозначения постоянной величины 9,8 Н/кг 4 g 5 Единицы измерения давления 5 Па 6 Единицы измерения высоты столба жидкости 6 м 7 Единицы измерения плотности 7 кг/м 3 8 Формула расчета давления жидкости 8 9 Формула расчета высоты столба жидкости 9 1 Буквенное обозначения давления 1 Ρ 2 Буквенное обозначения плотности 2 ρ 3 Буквенное обозначения высоты столба жидкости 3 h 4 Буквенное обозначения постоянной величины 9,8 Н/кг 4 g 5 Единицы измерения давления 5 Па 6 Единицы измерения высоты столба жидкости 6 м 7 Единицы измерения плотности 7 кг/м 3 8 Формула расчета давления жидкости 8 9 Формула расчета высоты столба жидкости 9

Слайд 15

Спасибо за урок 1. Инд. Задание – подготовить презентацию «давление на дне океанов. Исследование морских глубин» 2. Исследовать, что происходит с давлением воды на дно если воду из стакана перелить в кастрюлю. Составить план действия. Домашняя работа

Слайд 16

Физкультминутка. – Давайте сделаем так, чтобы давление на стул уменьшилось. Встали. Постоим на одной ноге, на другой. Встали на цыпочки, потянулись. Как изменилось давление на пол? Молодцы! Садитесь.

Источник