Моим ученикам сообщающиеся сосуды
Статьи
Основное общее образование
Линия УМК А.В. Перышкина. Физика (7-9)
Физика
Все мы ежедневно пользуемся сообщающимися сосудами – это чайник, лейка, в общем, это любая система ёмкостей, в которых жидкость, к примеру, вода, может свободно перетекать из одной ёмкости в другую. В чайнике, например, такими ёмкостями являются корпус и носик или корпус чайника и специальная ёмкость для определения уровня воды в нём. Что особенного в сообщающихся сосудах? Каким свойством или свойствами они обладают? Чем заслуживают наше внимание?
26 апреля 2019
Закон сообщающихся сосудов
Сосуды соединенные между собой, жидкость в которых может свободно перетекать, имеющие общее дно, называются сообщающимися. В соответствии с законом Паскаля, жидкость передаёт оказываемое на неё давление во всех направлениях одинаково. В открытых сосудах, атмосферное давление над каждым из них одинаково, значит, и давление жидкости на стенки сосудов будет одинаковым на любом уровне. Так как давление жидкости прямо пропорционально её плотности и глубине, в случае одинаковой жидкости в сообщающихся сосудах на одинаковой глубине будет одинаковое давление, что и объясняет выравнивание уровней жидкости в них. В случае разных жидкостей, чтобы на одинаковой глубине было одинаковое давление, жидкость с меньшей плотностью должна иметь больший уровень в сравнении с жидкостью большей плотности. Т.е.
ρ1 / ρ2 = h2 / h1
Физика. 7 класс. Учебник
Учебник соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту основного общего образования. Большое количество красочных иллюстраций, разнообразные вопросы и задания, а также дополнительные сведения и любопытные факты способствуют эффективному усвоению учебного материала.
Купить
Свойство сообщающихся сосудов
Возьмем несколько различных по размеру и форме открытых сосудов, проделаем в каждом из них отверстие и соединим отверстия в сосудах трубками, чтобы жидкость, которую мы будем наливать в один из них, могла свободно перетекать из одного сосуда в другой. Для большего эффекта, пожмем трубки, которые их соединяют и наполним один из сообщающихся сосудов водой. Теперь откроем трубки и увидим, что когда жидкость перестанет перетекать, то, вне зависимости от формы и размера сосудов, уровни жидкости в каждом будут совершенно одинаковыми. Или проведём иной опыт – возьмём пластиковую бутыль и срежем донышко, а крышку плотно прикрутим, проделаем в ней небольшое отверстие и вставим в него небольшой шланг, место соединения шланга и крышки бутыли сделаем герметичным с помощью пластилина. Теперь закрепим бутыль вверх дном, а шланг расположим параллельно бутыли открытым концом чуть выше её срезанного дна. Заполним бутыль жидкостью, например, подкрашенной водой. И вновь мы увидим, что вне зависимости от высоты сообщающихся сосудов, уровень воды в бутыли будет точно таким же, как и уровень воды в шланге. В этом и заключается первое и основное свойство сообщающихся сосудов: в открытых сообщающихся сосудах уровни одинаковой жидкости будут одинаковыми. Это замечательное свойство нашло широкое применение в практике, но об этом поговорим чуть позже. А теперь возьмём U-образную стеклянную трубку. Это тоже сообщающиеся сосуды, их, в данном случае, называют коленами трубки. В правое колено нальём воду и она, конечно же, перетечёт в левое колено так, что уровни воды в обоих коленах будут одинаковыми – мы уже знаем, что так и должно быть, хоть пока что и не знаем, почему. А теперь в левое колено, очень аккуратно, чтобы жидкости не смешивались, нальём керосин или подкрашенный спирт. И мы увидим, что теперь верхние уровни каждой жидкости в коленах будут отличаться. Уровень спирта или керосина будет выше уровня воды. Заглянем заодно в таблицу плотности жидкостей и увидим, что плотность керосина или спирта меньше плотности воды, а уровень, наоборот, выше. Из этого эксперимента можно сделать вывод – если в открытых сообщающихся сосудах налиты две разные жидкости, то уровень будет выше у той, чья плотность меньше. Иными словами, плотности жидкостей и их уровни будут обратно пропорциональными. Настала пора объяснить, почему так получается.
Читайте также:
Проекты на уроках физики: плюсы и минусы
Что такое радуга?
Почему море соленое?
Почему небо голубого цвета?
Применение на практике
Благодаря своим свойствам, сообщающиеся сосуды нашли широкое применение в различных технических и бытовых устройствах. Перечислим некоторые из них:
- измерители плотности,
- жидкостные манометры,
- определители уровня жидкости (водомерное стекло, к примеру),
- домкраты,
- гидравлические прессы,
- шлюзы,
- фонтаны,
- водопроводные башни и т.д.
Свойство сообщающихся сосудов реализуется не только в физике. Такая известная поговорка «Если где-то прибыло, значит где-то убыло» фактически напрямую связана со свойством сообщающихся сосудов и означает, что в окружающем нас мире всё взаимосвязано, а значит – стремится к равновесию. Когда человек смещает это равновесие в одну сторону, это немедленно сказывается в чём-то другом. Над этим стоит задуматься, не так ли?
Материал по физике на тему «Сообщающиеся сосуды» для 7 класса.
Методические советы учителям
- При изучении этой темы обязательно необходима демонстрация. Описанные в статье эксперименты обязательно нужно показать детям в живом исполнении.
- Желательно продемонстрировать принцип действия фонтана (это также довольно не сложно сделать своими руками).
- Обратите внимание учащихся на формулу для двух жидкостей – это обратная пропорция. На нескольких примерах поясните смысл обратной пропорциональности.
- Рассмотрите ситуацию с тремя жидкостями (решите соответствующую задачу).
- А вот действие шлюзов лучше всего продемонстрировать с помощью видео.
#ADVERTISING_INSERT#
Источник
Всем известно, что нужно сделать с чайником, чтобы из его носика полилась вода, – просто наклонить. А вот вопрос, можно ли перевести корабль через гору в море или другой водоем, вызовет у нас сомнение. Чтобы ответить на него, сначала следует узнать, что из себя представляют сообщающиеся сосуды.
Закон сообщающихся сосудов
Сообщающиеся сосуды – это взаимодействующие друг с другом сосуды, которые имеют общее дно.
Рис. 1. Сообщающиеся сосуды
Закон сообщающихся сосудов гласит, что в таких сосудах, какую бы форму они не имели, поверхности однородных жидкостей в состоянии покоя находятся на одном уровне, то есть давление, оказываемое на стенки на любом горизонтальном уровне является одинаковым.
Если же в сосуде жидкости разные, то уровень выше в сосуде, в котором жидкость обладает меньшей плотностью. То есть, если в один сосуд налить жидкость, обладающую одной плотностью, а во второй – другой, то при равновесии их уровни не будут одинаковыми. Следовательно отсюда можно вывести формулу:
ρ1/ρ2=h2/h1
Где:
- ρ – плотность жидкости;
- h – высота столба.
Также для сообщающихся сосудов важной является формула:
p=gρh
Где:
- g – ускорение свободного падения;
- ρ – плотность жидкости (кг/куб.м);
- h – глубина (высота столба жидкости).
Этой формулой определяется давление жидкости на дно сосуда.
Древним римлянам было неизвестно определение сообщающихся сосудов, поэтому их акведуки – водопроводы занимали огромную протяженность над поверхностью земли и строились с равномерным уклоном вниз.
Свойства сообщающихся сосудов
В сообщающихся сосудах уровень жидкости одинаковый. Это происходит потому, что жидкость производит одинаковое давление на стенки сосуда. Достичь разного уровня однородной жидкости в сообщающихся сосудах можно с помощью перегородки между ними.
Перегородка перекроет сообщение между сосудами, и тогда можно в один из них долить жидкость, чтобы уровень изменился. В данной ситуации возникает напор – давление, производимое весом столба жидкости высотой, равной разности уровней. И если убрать перегородку, то именно это давление станет причиной тому, что жидкость будет перетекать в тот сосуд, где ее уровень ниже, до тех пор, пока уровни не станут одинаковыми.
В жизни очень часто можно встретить естественный напор. И таких примеров довольно много. Например, им обладает вода в горных реках, когда падает с высоты. Плотина также является примером естественного напора. Чем она выше, тем больше будет напор воды, поднятой плотиной.
Применение закона о сообщающихся сосудах
Принцип действия сообщающихся сосудов используется при сооружении фонтанов, водопроводов, шлюзов. Чайник и его носик тоже являются сообщающимися сосудами, так как вода, налитая в чайник, заполняет носик и всю остальную часть до одинаковой высоты. Применение свойств таких сосудов, могут даже помочь провести корабль через гору. И для этого как раз понадобиться шлюз. Шлюз – это лифт для судов. Если водное пространство перегорожено плотиной, то уровень воды в водохранилище выше, чем в реке ниже по течению. И чтобы добраться до этого уровня, судно должно зайти в шлюз, который отгорожен двумя водными непроницаемыми воротами. Когда шлюз полностью заполняется водой, судно выходит из шлюза и продолжает свой путь (уровень воды в шлюзе и водохранилище выравнивается по закону сообщающихся сосудов).
Рис. 2. Шлюз
Что мы узнали?
Из этой темы по физики за 7 класс можно ясно понять, какие сосуды называются сообщающимися. Ими могут называться лишь те сосуды, обладающие общим дном, где жидкость может свободно перетекать из одного сосуда в другой. Также сообщающиеся сосуды играют огромную роль в нашей повседневной жизни, облегчая ее и помогая выходить из трудных ситуаций. Принципы сообщающихся сосудов лежат в основе различных чайников, кофейников, водомерных стекол на паровых котлах.
Тест по теме
Доска почёта
Чтобы попасть сюда – пройдите тест.
-
Полина Ананьева
10/10
Полина Борисенко
9/10
Алика Квегмайр
10/10
Яна Василькова
10/10
Елена Куренкова
9/10
Мария Егорова
8/10
Тимофей Черный
10/10
Максим Скарнович
10/10
Люба Музыченко
10/10
Владимир Шитов
9/10
Оценка доклада
Средняя оценка: 4.2. Всего получено оценок: 949.
Источник
Разработка открытого урока по физике в 7 Г классе
Учитель: Монгуш А.С.
МБОУ СОШ № 3 г.Кызыла имени Т.Б. Кечил-оола
Тема: Сообщающиеся сосуды
Дата проведения 28.01.2021
УМК: Учебник: Физика. 7 кл.: А.В. Перышкин. _ М.: Дрофа, 2018;
Оборудование: слайдовая презентация, различные виды сообщающихся сосудов, жидкости: вода, масло; штатив с лапкой и муфтой, фонтан.
План урока:
- Организационный момент
- Повторение изученного материала
- Постановка проблемы
- Изучение нового материала
- Поисково-исследовательский этап
- Физминутка
- Практический этап
- Рефлексивно-оценочный этап
Цель урока | Познакомить учащихся с понятием «Сообщающиеся сосуды», изучение закона Паскаля на примере однородных и разнородных жидкостей в сообщающихся сосудах, находить примеры сообщающихся сосудов в быту, технике, природе |
УУД | Личностные УУД: Установление связи между учебной целью и планируемым результатом, внутренняя позиция, мотивация. Регулятивные УУД: целеполагание, планирование, прогнозирование, саморегуляция, коррекция. Коммуникативные УУД: Осознанное и произвольное построение речевого высказывания в устной форме; участие в коллективном обсуждении проблемы; участие в коллективном осмыслении результатов эксперимента. Познавательные УУД: формулирование познавательной цели, структурирование знаний, построение логической цепи рассуждений, выдвижение гипотезы и ее обоснование, подведение под понятие. |
Планируемый Результат | Личностные: формирование познавательного интереса, самостоятельности в приобретении новых знаний и практических умений, ценностного отношения к творцам науки Предметные: экспериментальными методами исследовать вместе с учащимися строение и свойств сообщающихся сосудов. Метапредметные: анализировать и перерабатывать полученную информацию в соответствии с поставленными задачами, приобретение опыта самостоятельного анализа полученных опытных данных. |
Формы и методы обучения. | Метод мотивации учебной деятельности – создание проблемной ситуации, создание ситуаций занимательности. Методы организации и осуществления учебно-познавательной деятельности – эвристическая беседа, демонстрация, иллюстрация. Методы формирования новых умений – решение ситуационных задач. Методы контроля результатов обучения – устный опрос (индивидуальный, фронтальный) Методы стимулирования учебной деятельности – словесное (похвала, признание, благодарность), формальная оценка (баллы, отметка). |
Основные понятия | Сообщающиеся сосуды, шлюз. |
Межпредметные связи |
|
Формы работы |
|
Структура урока
№ | Этап урока | Деятельность учителя | Деятельность ученика | Время |
1 | Организационный этап | Приветствие, отметка в журнале отсутствую | Готовятся к уроку | 1 мин |
2 | Повторение изученного материала | Сообщение задания | Ответы на вопросы по слайдам | 8 мин. |
3 | Постановка учебной проблемы | Наводящие вопросы | Ответы на вопросы, формулировка цели урока | 2 мин. |
4 | Изучение нового материала | Беседа, эксперимент, демонстрации. | Записи в тетрадях, исследование зависимости уровня жидкости в сообщающихся сосудах | 15 мин. |
5 | Поисково-исследовательский этап | Вызов к доске ученика | Выводит закон теоретически | 5 мин. |
6 | Физкультминутка | Выполнение упражнений | Учащиеся, повторяют | 1 мин. |
7 | Практический этап. Применение сообщающихся сосудов в быту, технике, природе | Беседа по рисункам на слайде | Ответы на вопросы, беседа | 4 мин. |
8 | Рефлексивно-оценочный этап | Подведение итогов урока, оценивание результатов работы учащихся на уроке, запись домашнего задания на доске | Обсуждение и оценивание своих результатов работы на уроке, запись домашнего задания в дневниках. Выставление оценок Голосование смайлами | 4 мин. |
Ход урока
- Организационный этап.
Учитель и ученики приветствуют друг друга. Отметка отсутствующих в журнале.
- Повторение изученного материала. (1-4 слайды)
Учитель: Какую общую тему мы изучаем на последних уроках?
Учащиеся: Давление.
Учитель: Сегодня мы узнаем еще что-то новое о давлении, а сейчас давайте повторим пройденный материал.
1) Назовите физические величины и единицы измерения в системе СИ.
Р, S, F, h, ρ, p, m, g
2) По какой формуле рассчитывают давление жидкости на дно и стенки сосуда?
(P=ρgh)
3) От каких величин и как зависит давление жидкости на дно сосуда?
(От h, ρ)
а) Чем больше плотность, тем больше давление, если высота столба жидкости не изменяется.
б) Если жидкость однородная, то чем больше высота столба жидкости, тем больше давление.)
4) Сформулируйте закон Паскаля.
(Давление, производимое на жидкость или газ, одинаково передается по всем направлениям)
5) В сосудах, изображённых на рисунке, находятся жидкости. В первом сосуде вода, во втором керосин. Одинаково ли давление на дно?
А) в 1 больше
Б) во 2 больше
В) одинаково
6) В каком сосуде давление воды на дно больше?
А) в первом
Б) во втором
В) одинаково
- Постановка учебной проблемы.
Учитель. На чем основано действие фонтанов?
А чтобы ответить на этот вопрос мы изучим следующую тему.
- Изучение нового материала.
Учитель. Сегодня с вами мы будем изучать чудесные сосуды и откроем законы, которым подчиняются эти сосуды. Другими словами, у нас сегодня урок-исследование.
Учитель. Для того чтобы определить тему сегодняшнего урока, посмотрите на предметы на слайде. Какие предметы вы видите? (чайник, лейка, сосуды различной формы)
Учитель. Что общего между ними? (имеют соединения)
Итак, сегодня на уроке мы будем говорить о сообщающихся сосудах. Откройте тетради и запишите сегодняшнее число и тему урока: Сообщающиеся сосуды. (Учащиеся записывают тему урока; учитель записывает тему на доске)
(цель) Таким образом, целью нашего урока является изучение какого объекта? (сообщающихся сосудов)
(1 – задача урока) Для изучения их, нам необходимо определить предмет нашего изучения, т. е. дать определение сообщающимся сосудам
Во первых, это что? Сосуды. Чем они отличаются от других сосудов? (Ученики предлагают свои варианты определений сообщающихся сосудов) Записываем определение в тетрадь.
(Сосуды, имеющие общую (соединяющую их) часть, называются сообщающимися)
(2 – задача урока) В виде чего в физике формулируются результаты изучения, исследования? (Опыты) Как называются такие утверждения? Например, как называется открытие, которое сделал Блез Паскаль? (формула, закон Паскаля)
Таким образом, следующей задачей урока является: формулировка закона сообщающихся сосудов.
А зачем нам нужно что-то изучать? Для чего нам нужно знать законы физики?
(чтобы применить их на практике)
Итак, третья задача урока: узнать, как на практике применяются сообщающиеся сосуды
Учитель. Переходим к выполнению второй задачи урока. Я налью в один из сосудов подкрашенную воду (всю)
Учитель. Что происходит? (жидкость стала перетекать). И как долго она будет перетекать? (До тех пор, пока давления справа и слева не станут равными.)
Зарисуйте положение уровней однородной жидкости у себя в тетради.
Учитель. Что будет происходить, если наклонить сосуды? Как меняют свое положение уровни жидкости в сосудах при наклоне?
Ученики. Уровни тоже расположатся на одном уровне.
Учитель. Зарисуйте положение предполагаемых уровней жидкости при наклоне конструкции.
Учитель. Зависит ли положение уровня жидкости в сообщающихся сосудах от ширины сосуда и от формы сосуда? Давайте это выясним. Я налью окрашенную жидкость в сосуды с разной формой, что вы наблюдаете?
Ученики. Уровни тоже расположатся на одном уровне.
Какой вывод сделаем?
Учащиеся делают ВЫВОД 1: (в сообщающихся сосудах любой ширины и формы однородная жидкость устанавливается на одном уровне)
Учитель. Запишите вывод в тетрадях.
А можно ли вывод обосновать теоретически?
- Поисково-исследовательский этап.
Учитель. Сформулируйте закон Паскаля. Каковы давления столбов жидкости в обоих сосудах?
(По закону Паскаля давление во всех точках жидкости одинаковое), т.е. давление в левом колене равно давлению в правом колене: p1= p2
По какой формуле вычисляется давление столба жидкости? (p= ρgh)
Распишем давления столбов жидкости по формуле.
Давления столбов жидкости в левом и правом коленьях: p1= ρgh1; p2=ρgh2.Приравняем правые части: ρgh1=ρgh2;
Какие множители сокращаются? (ρ, g)
Сократим общие множители: ρgh1=ρgh2; Получим:h1=h2.
Учитель. Что и требовалось доказать.
Учитель. Что произойдет, если в сообщающиеся сосуды налить две несмешивающиеся жидкости разной плотности? А это мы узнаем чуть позже.
- Физкультминутка.
А теперь сделаем кратковременный перерыв. Встали все ровно между рядами.
Учитель: Как можно увеличить давление на опору?
Ученик: Уменьшить площадь опоры.
Учитель: А теперь увеличим давление на пол – встанем на левую ногу. А теперь постоим на правой. Снова уменьшим давление – встанем на обе ноги.
А теперь сделайте вдох, выдох.
Садитесь.
Учитель. Итак, что же произойдет, если в сообщающиеся сосуды налить две несмешивающиеся жидкости разной плотности? Давайте посмотрим на опыте в один сосуд нальем масло подсолнечное. Что вы наблюдаете?
Учащиеся. Высота столбов жидкостей в сосудах будет разной.
Учитель. Как располагаются уровни различных жидкостей в сообщающихся сосудах?
Ученики формулируют ВЫВОД 2. При равенстве давлений высота столба жидкости большей плотности меньше, чем высота столба жидкости меньшей плотности. (Учащиеся записывают в тетради).
Попробуйте доказать это, используя закон Паскаля и определение гидростатического давления.… Проверим результат. Вызвать к доске ученика.
Найдем, как относятся высоты h1 и h2.
Обе жидкости покоятся, значит, давление столбов должны быть равны, т.е.:
p1 = p2 ;
p1=ρ1 ∙ g ∙ h1;
p2= ρ2 ∙ g ∙ h2,
следовательно, ρ1 ∙ g ∙ h1=ρ2 ∙ g ∙ h2. Сокращаем g и получается
ρ1 ∙ h1 = ρ2 ∙ h2;
Отсюда следует, что ρ1>ρ2 , то h12.
ВЫВОД 3. Высоты столбов разнородных жидкостей в сообщающихся сосудах обратно пропорциональны их плотностям.
- Практический этап.
Учитель: Переходим к выполнению третьей задачи урока – узнаем, каковы возможности использования сообщающихся сосудов.
А для этого нам необходимо обобщить опыт, накопленный человеком.
Теперь поработаем с учебниками. В учебнике в § 41 стр. 122-123, в задачах, заданиях найдите примеры применения сообщающихся сосудов и выпишите в тетрадь. Минута времени вам на работу. Ученики работают.
Учитель: Я думаю, все готовы.
Расскажите, в каких устройствах используются сообщающиеся сосуды?
Учащиеся перечисляют: Это различные предметы посуды, гейзеры, фонтаны, шлюзы, водопровод с водонапорной башней, гидравлический пресс, водомерные стекла, артезианские колодцы, сифоны под раковиной, водомерная трубка. (слайды )
Петродворец – всемирно известный своими фонтанами дворцово-парковый ансамбль.
В годы Великой Отечественной войны гитлеровские войска разворовали и уничтожили художественные ценности Петергофа. Статуя “Самсон, раздирающий пасть льва ” была похищена немцами. После окончания войны заминированный Петродворец возродили вновь и золочёная бронзовая статуя “Самсон, раздирающий пасть льва” заняла своё место.
А Теперь возвратимся к вопросу который я задавала в начале урока. На чем основано действие фонтанов?
Давайте проделаем простой опыт. (Демонстрация принципа действия фонтанов) Итак, на чем основано действие фонтанов? (Действие фонтанов основано на принципе сообщающихся сосудов)
Резерв. Посмотрите на слайде, как происходит открытие шлюзов.
Судоходный шлюз – гидротехническое сооружение на водных путях. Используют для обеспечения перехода судов на плаву из одного водного объекта в другой.
Принцип работы: входные ворота открываются, и судно заходит внутрь камеры. Открывается перепускной клапан, вызывая падение или подъем уровня воды в камере с находящимся в ней судном. Выходные ворота открываются, судно выходит из камеры.
Запись домашнего задания. Прочитать § 41, Упражнение 18 (1,2).
- Рефлексивно-оценочный этап.(3-5 мин)
Мы вместе прошли трудный путь от гипотез, догадок, к подлинно научной теории и поучаствовали в своем открытии уже известного и открытого закона сообщающихся сосудов. (15 с)
Итак, что мы узнали на уроке? . Дополните предложения. (слайд)
Сообщающимися называются cосуды, …………………………………
В сообщающихся сосудах любой ширины и формы однородная жидкость устанавливается на……
При равенстве давлений высота столба жидкости с большей плотностью будет…………………. (выше или ниже)высоты столба жидкости с меньшей плотностью.
Высоты столбов разнородных жидкостей в сообщающихся сосудах …………… …………. ………………………………………………… их плотностям
(прямо или обратно пропорциональны)
Поставьте оценку себе 1 балл, если вы справились с заданием. Посчитайте количество баллов – это будет вашей оценкой за урок.
Начинается голосование смайлами.
Если на уроке вам было комфортно, интересно, то голосуете веселым смайлом, если нет – грустным.
Учитель: Всем спасибо за работу. Молодцы! Выставление оценок в журнал.
Источник