Сообщающие сосуды 7 класс
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
Урок «Сообщающиеся сосуды».
Цель: продолжить формирование понятия давления жидкости на дно и стенки сосуда и изучение закона Паскаля на примере однородных и разнородных жидкостей в сообщающихся сосудах; формировать интеллектуальные умения анализировать, сравнивать, находить примеры сообщающихся сосудов в быту, технике, природе.
Оборудование: стеклянные трубки, соединенные резиновой трубкой с зажимом, штативы, сообщающиеся сосуды разной формы, модель фонтана, фотографии шлюзов, фонтанов, компьютерная презентация «Сообщающиеся сосуды», компьютер, проектор, экран.
Организационный этап. Актуализация знаний.
К новым знаниям спешим.
По давленью повторим.
Фронтальный опрос.
Работа по индивидуальным карточкам – 3 человека.
Объяснение нового материала.
Чтобы нам продолжить путь,
Надо знанья почерпнуть.
Мы тетради открываем
И сосуды изучаем.
А сосуды эти внизу сообщаются,
Опыты прекрасные с ними получаются!
Сосуды, имеющие сообщение, заполненное жидкостью, называются сообщающимися.
Если в сообщающиеся сосуды налить однородную жидкость, то она в них установиться на одном уровне.
Демонстрируются сосуды. Опыт.
Д
оказательство:
P1=P2
так как жидкость покоиться
gρвh1= gρвh2
так как ρв=ρв
h1= h2
Закон сообщающихся сосудов.
В сообщающихся сосудах поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне.
Задание:
Известно, что в правом колене изогнутой трубки жидкость находится возле точки С. Сделайте в тетради такой же рисунок и покажите на нем расположение свободных поверхностей жидкости в обоих коленах трубки.
Если в сообщающиеся сосуды налиты разнородные жидкости, то столб жидкости меньшей плотности будет выше.
Демонстрация опыта.
Д
оказательство:
P1=P2
так как жидкость покоиться
gρвh1= gρкh2
так как ρв>ρк
h1< h2
Закон сообщающихся сосудов.
При равенстве давлений высота столба жидкости с большей плотностью будет меньше высоты столба жидкости с меньшей плотностью.
Задание.
В сообщающиеся сосуды налили ртуть и воду. Как расположатся жидкости?
Задачи:
В сообщающиеся сосуды налили ртуть и воду. Как располо
жатся жидкости? (Вода будет выше ртути (по давление на дно
в обоих случаях будет одинаковое.))Рассмотрите рис. а—в и ответьте на вопрос: что произойдет
с жидкостью, если открыть кран? (На рис. а – из правого колена
жидкость будет перетекать в левое, пока уровень жидкости в
сосудах не уравняется; на рис. б – из левого колена жидкость
будет перетекать в правое, пока уровень жидкости в обоих ко
ленах не станет равным; на рис. в — жидкость перетекать не
будет.)
Кофейники равны по объему. В какой кофейник можно налить больше жидкости?
Загадки:
1. Из горячего колодца
Через нос водица льется. (Чайник.)
Является ли чайник примером сообщающихся сосудов? (Да.)
2. Хоть и задрал он кверху нос,
Но это вовсе не всерьез.
Ни перед кем он не гордится,
Кто пить захочет – убедится. (Чайник.)
Нарисуйте схематично, как располагается вода в чайнике и носике чайника.
3. Если речка по трубе
Прибегает в дом к тебе
И хозяйничает в нем –
Как мы это назовем? (Водопровод.)
Является ли водопровод примером сообщающихся сосудов? (Да.)
Мойдодыру я родня,
Отверни, открой меня.
И холодною водою
Живо я тебя умою. (Кран.)
Применение сообщающихся сосудов.
Устройство шлюза. ( по фотографиям из личного альбома)
Фонтаны. (по фотографиям из личного альбома)
Устройство фонтана (на модели)
Водомерное стекло
Артезианский колодец
Лейка
Чайник
Сообщения учащихся о шлюзах, фонтанах, водопроводах.
Из «Книги рекордов Гиннеса»
Шлюзы
– Самый большой шлюз – в Бельгии, в г. Зеебрюгге. Его объем 655 300 м3, размеры 500 х 57 хх 23 м. Шлюз Берендрехт в Антверпене такой же длины, но шириной 68 м, глубиной 13,5 м и объемом 459 000 м3.
– Самый глубокий шлюз – Карапатело – в Португалии, на реке Дару. Он способен принимать суда с осадкой 35 м.
– Самый большой перепад уровней (~ 68,58 м) – в шлюзовой камере на канале Шарлеруа в г. Брюгге (Бельгия). Два 236-колесных кессона грузоподъемностью 1350 т каждый, по наклонной плоскости перемещают судно на 1432 м в течение 22 мин.
Фонтаны.
– Самый высокий фонтан – на Фаунтин-Хиллз (США) – был по строен по заказу одной очень крупной фирмы и обошелся ей в 1,5 млн долл. При максимальном напоре 26,3 г/см? и расходе 26 500 л/мин высота струи составляет 170 м.Масса воды в ней более 8 т, скорость течения 236 км/ч.
— Самая высокая водонапорная башня (64 м) была построена в 965 г. в г. Юнион, США. Ее емкость 9 462 000 л.
Водопровод
– Самый протяженный в мире водопровод (563 км) проходит от г. Прета (Австралия) до золотогоприиска г. Калгурли. Был сооружен в 1903 г.
– Самая протяженная водопроводная сеть (8 тыс. км) в нашей стране – в Москве. Её строитель которого началось в 1781 г. с 16-километрового Мытищинского водопровода, вступившего в строй в 1804 г.
Итог урока.
Окончен на сегодня путь,
Пора немного отдохнуть.
Расстроены ребята? Нет!
Тогда для вас ларец конфет!
Домашнее задание:
§ 39, упр 16 (1,2)
* Изготовить модель сообщающихся сосудов.
Источник
Цель урока: сообщающиеся сосуды, закон
сообщающихся сосудов, применение закона
сообщающихся сосудов в жизни человека
Задачи урока:
- образовательная
- развивающая
- воспитательная
– продолжить формирование
понятия давления жидкости на дно сосуда и
изучение закона Паскаля на примере однородных и
разнородных жидкостей в сообщающихся сосудах;
– формировать интеллектуальные
умения анализировать, сравнивать, находить
примеры сообщающихся сосудов в быту, технике,
природе, развивать навыки самостоятельной
работы с дополнительной литературой;
– воспитание аккуратности,
бережного отношения к оборудованию кабинета,
умения слушать и быть услышанным.
Оборудование: различные виды сообщающихся
сосудов, два стеклянных сосуда, соединенных
резиновой трубкой, презентация “Сообщающиеся
сосуды”, диск “Фонтаны С-П”.
Средства обучения: учебник,
карточки-инструкция.
Тип урока: эвристическая беседа.
Структура урока
| № | Этап урока | Деятельность учителя | Деятельность ученика | Время |
| 1 | Постановка учебных проблем. | Сообщение. | Запись темы урока в тетради. | 2 мин. |
| 2 | Изучение нового материала. | Беседа, эксперимент, демонстрация Приложений 1–4. | Записи в тетрадях, исследование зависимости уровня жидкости в сообщающихся сосудах. | 15 мин. |
| 3 | Применение сообщающихся сосудов в быту, технике, природе. | Демонстрация Приложений 5–8, обобщение сообщений учащихся. | Сообщения учащихся о применении сообщающихся сосудов в быту, технике. | 18 мин. |
| 4 | Закрепление материала. | Демонстрация Приложений 9–10, обобщение ответов учащихся. | Решают поставленные учителем задания, делают записи в тетрадях. | 7 мин. |
| 5 | Итоги урока. | 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. | 3 мин. |
Ход урока
1. Мотивационный этап
Учитель. Здравствуйте! Сегодня речь пойдет
сосудах, с которыми встречаемся каждый день дома
и в школе, когда наливаем чай или поливаем цветы
из лейки.
Демонстрация: Лека, чайник. Такие сосуды
получили название сообщающиеся сосуды
(Учащиеся записывают дату и тему урока в тетради).
Научное открытие свойства сообщающихся
сосудов датируется 1586 г. (голландский ученый
Стевин). Но оно было известно еще жрецам древней
Греции. Археологи обнаружили в Грузии водопровод
(XIII в), работающий по принципу сообщающихся
сосудов.
2. Формирование умений и навыков
Учитель. Что общего у этих предметов? (Cлайд
1)
Учащиеся. Вода, налитая, например, в чайник,
стоит всегда в резервуаре чайника и в боковой
трубке на одном уровне. Боковая трубка и
резервуар соединены между собой в нижней части.
Учитель. Правильно. Сообщающимися сосудами
называют сосуды, соединенные между собой в
нижней части. (Учащиеся записывают определение
в тетради).
С сообщающимися сосудами можно проделать
простой опыт. Возьмем две стеклянные трубки,
соединенные резиновой трубкой. Сначала
резиновую трубку в середине зажимают и в одну из
трубок нальем воды. Что произойдет, если открыть
зажим?
Учащиеся. Жидкость установиться в обоих
сосудах на одном уровне.
Учитель. Как поведет себя жидкость, если одну
из трубок поднять?
Учащиеся. Жидкость установиться в обоих
сосудах на одном уровне.
Учитель. Как поведет себя жидкость, если одну
из трубок опустить?
Учащиеся. Жидкость установиться в обоих
сосудах на одном уровне.
Учитель. Как поведет себя жидкость, если одну
из трубок наклонить?
Учащиеся. Жидкость установиться в обоих
сосудах на одном уровне.
Учитель. Однородная жидкость в сообщающихся
сосудах устанавливается на одном уровне. (Слайд
2)
(Учащиеся записывают закон в тетради).
Изменится ли уровень жидкости, если правый
сосуд будет шире левого? уже левого? если сосуды
будут иметь разную форму?
Учащиеся. Нет, жидкость установиться в обоих
сосудах на одном уровне.
Учитель. При изменении формы сосудов может
изменяться лишь высота уровня воды в сосудах,
отмеренная от уровня стола (из-за того, что
изменяется объем сосудов). Однако уровни воды в
сообщающихся сосудах не зависят от формы сосудов
и останутся равны. (Демонстрация опыта с
сообщающимися сосудами различной формы).
(Слайд 3)
Что произойдет, если в сообщающиеся сосуды
налить две несмешивающиеся жидкости разной
плотности?
Учащиеся. Высота столбов жидкостей в сосудах
будет разной.
Учитель. 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 ваш результат.
(Слайд 4)
По закону Паскаля p1 = p2, по
определению гидростатического давления p1 =
g 
1h1, p2
= g 2h2,
отсюда g 1h1
= g 2h2,
т.е h1: h2 = 2:1.
Высоты столбов разнородных жидкостей
сообщающихся сосуда обратно пропорциональны их
плотностям. (Учащиеся записывают в тетради).
Применение сообщающихся сосудов в быту,
природе, технике.
Закон сообщающихся сосудов люди используют в
разных технических устройствах: водопроводах с
водонапорной башней; водомерных стеклах;
гидравлическом прессе; фонтанах; шлюзах; сифонах
под раковиной, “водяных затворах” в системе
канализации.
Закон сообщающихся сосудов люди используют в
водопроводах с водонапорной башней.
Водонапорная башня и стояки водопровода
являются сообщающимися сосудами, поэтому
жидкость в них устанавливается на одном уровне.
В водомерном стекле парового котла, паровой
котел (1) и водомерное стекло (3) являются
сообщающимися сосудами. Когда краны (2) открыты,
жидкость в паровом котле и водомерном стекле
устанавливается на одном уровне, так как
давления в них равны.
В устройстве гидравлических машин
используется свойство сообщающихся сосудов. (Демонстрируется
гидравлический пресс). Так, большой и малый
цилиндры гидравлического пресса являются
сообщающимися сосудами. Высоты столбов жидкости
одинаковы, пока на поршни не действуют силы.
Видео “фонтаны города С-П” Каскады
падающей воды украшают многие города, а
действуют фонтаны благодаря закону сообщающихся
сосудов. Виды знаменитых фонтанов Петродворца.
Фонтаны в парке “Победы”, Тбилиси. Фонтаны на
площади “Дружбы”, Ташкент. Фонтаны Еревана. И
конечно знаменитые фонтаны С-П.
Действие артезианских колодцев и гейзеров
основано на законе сообщающихся сосудов.
(Слайд 6) Горячий фонтан в местечке
Гейзер в Исландии. От названия этого местечка
возник термин “гейзер”.
(Cлайд 7) Римлянам был неизвестен закон
сообщающихся сосудов. Для снабжения населения
водой они возводили многокилометровые акведуки,
водопроводы, доставлявшие воду из горных
источников. Инженеры древнего Рима опасались,
что в водоемах, соединенных очень длинной трубой,
вода не установится на одинаковом уровне. Они
полагали, что если трубы проложены в земле,
следуя уклонам почвы, то в некоторых участках
вода ведь должна течь вверх, – и вот римляне
боялись, что вода вверх не потечет. Поэтому они
обычно придавали водопроводным трубам
равномерный уклон вниз на всем их пути. Одна из
римских труб, Аква Марциа, имеет в длину 100 км,
между тем как прямое расстояние между ее концами
вдвое меньше. Полсотни километров каменной
кладки пришлось проложить из-за незнания
элементарного закона физики!
3. Систематизация умений и навыков
Учитель. Повторим изученное. Приведите
примеры использования закона сообщающихся
сосудов в природе, быту и технике.
Учащиеся. Это гейзеры, фонтаны, шлюзы,
водопровод с водонапорной башней,
гидравлический пресс, водомерные стекла,
артезианские колодцы, сифоны под раковиной.
Учитель. (Слайд 7) Используя схему
устройства шлюза и схему шлюзования судов,
объясните принцип действия шлюзов.
Учащиеся. В работе шлюзов используется
свойство сообщающихся сосудов: жидкость в
сообщающихся сосудах находится на одном уровне.
Когда ворота 1 открываются, вода в верхнем
течении и шлюзе устанавливается на одном уровне
и т.д., когда последние ворота откроются, уровень
воды в шлюзе и нижнем течении сравняется, корабль
будет опускаться вместе с водой и сможет
продолжить плавание.
4. Итоги урока
Учитель. Сегодня на уроке мы познакомились с
сообщающимися сосудами, в которых жидкость
устанавливается на одном уровне. Мне очень
интересно было работать с вами. Вы показали
отличный уровень подготовки к уроку. Теперь вы
знаете, что закон сообщающихся сосудов люди
используют в разных технических устройствах:
водопроводах с водонапорной башней; водомерных
стеклах; гидравлическом прессе; фонтанах; шлюзах;
сифонах под раковиной, “водяных затворах” в
системе канализации.
5. Домашняя работа
Всем спасибо за работу. Записываем домашнее
задание.
Обязательное: изучить §32 (Учебник, автор
Белага В.В. Ломанченков И.А. Панебратцев Ю.А.)
Создать модель фонтана.
(Учащиеся записывают домашнее задание в
дневники)
Источник