7 клас. Конспект уроку "сполучні посудини"

Урок: 46   Тема: «Сполучні посудини. Манометри»

Клас: 7   Дата:

Тип уроку: урок засвоєння нових знань. 

Мета.

Навчальна:  сформувати знання про сполучені посудини, з'ясувати закономірність встановлення рівня рідин у спо­лучених посудинах для однорідної та неоднорідної рідин; розглянути практичне застосування спо­лучених посудин; пояснити принцип дії водопроводу, шлюзів; формувати вміння розв’язувати якісні та розрахункові задачі.

Розвиваюча: розвивати творчі здібності, критичне мислення, увагу, пам’ять учнів; вміння формулювати висновки та робити узагальнення.

Виховна: виховувати культуру оформлення задач; акцентувати увагу на тому, що фізичні знання необхідні для розвитку техніки.

Обладнання: підручник, відео фрагменти, сполучні посудини різної форми, дві бутилки, з’єднані між собою гумовою трубкою, марганець, зеленка, вода, інтерактивний куб.

Основні поняття: сполучені посудини, мано­метри, тиск.

Література:

1.      Фізика: підруч. для 7 кл. загальноосвіт. навч. закл./ [В.Г. Бар’яхнтар, С.О. Довгий, Ф.Я. Божинова та ін.]; за ред.. В.Г. Бар’яхнтара, С.О. Довгого. – Х.: Вид-во «Ранок», 2015. – 256 с. : іл.., фот.
2.      Збірник задач з фізики (нова програма) для 7 кл. загальноосвіт. навч. закл./ І.М. Гельфгат, І.Ю. Ненашев. – Х.: Вид-во «Ранок», 2015. – 161 с.

План

1.      Організаційний етап.
2.      Перевірка домашнього завдання.
3.      Актуалізація опорних знань.
4.      Мотивація навчальної діяльності.
5.      Оголошення теми та завдань  уроку.
6.      Вивчення нового матеріалу.
7.      Формування знань, умінь і навичок.
8.      Підсумки уроку. Рефлексія.
9.      Домашнє завдання.

Хід уроку

1.      Організаційний етап.

Доброго дня, сідайте!

2.      Перевірка домашнього завдання.

№4 р=10*13600*0,001=136 (133,28) Па

№5 1) h=550мм = 0,55м       р=10*0,55*13600=74800 Па = 74,8 кПа

2.                h=p/g*ρ                  h=93324/(10*13600) =0,686м = 686 мм

Тест (По 2 бали за правильну відповідь)

1.      Газ, що перебуває у щільно закритій посудині, нагріли. Яка зміна відбулася при цьому з газом?
   1.    Його маса збільшилася.
   2.     Його щільність зменшилася.
   3.    Його тиск збільшився.
   4.     Його об’єм зменшився.
2.      Азот, що перебуває у закритій посудині, перекачали в балон меншого об’єму. До яких змін це призвело?

1.    Ніяких змін не відбулося.
2.     Маса азоту зменшилася.
3.    Тиск азоту збільшився.
4.     Тиск азоту зменшився.

3.      Який тиск чинить стовпчик ртуті заввишки 760 мм?

1. 100 кПа
2.    1013 кПа
3.   10,1 кПа.
4.   10130 кПа.

4.      Кульку надувають гелієм. При цьому вона набуває кулястої форми. Це відбувається завдяки:

1.    Притяганню до Землі.
2.     Архімедовій силі.
3.    Здатності газів передавати тиск у всіх напрямках однаково.
4.     Силі пружності кульки

5.      Атмосферний тиск вимірюють за допомогою:

1.    Динамометра
2.     Барометра
3.    Манометр
4.     Ваги

Відповіді до тесту: 1. В.    2. В.    3. А.    4. В.   5. Б.

3.      Актуалізація опорних знань.
   1.     Відгадати загадку

Для кожного учня закони фізичні

Завжди зрозумілі, відомі і звичні.

В науці достойні вони шанування.

Врахуймо один як Землі притягання.  

(Закон тяжіння)

Коли на Землі, то боюсь я спіткнутись,

Щоб носом у землю раптом не ткнутись.

А в космосі ладен до крісла прилипнуть,

Але мене носить, немовби я привід.

Якая ж це сила мене захопила,

Що без повітря пручатись несила?     

(Невагомість)

То що це за сила мене захопила?

Кручусь я, стискаюсь, згинаюсь –

Пружині натомість пручатись несила:

Вирівнює, як не стараюсь.

Зім’яли мене і натикали ямок.

А потім скривили – ні форми, ні рамок.    

(Деформація)

На стіні висить тарілка,

По тарілці ходить стрілка.

Стрілка ця наперед

Нам погоду пізнає.           

(Барометр.)

2.     Відгадати ребус

   ньютон

   сила

  маса

   атом

динамометр

4.      Мотивація навчальної діяльності.

Мешканці сучасного Риму досі користуються залишками водогону, що побудований ще давніми римлянами. (Проілюструвати картину «Водогінні споруди давнього Риму в їх початковому вигляді».) Погляньте на картину і скажіть, чим відрізняється цей водогін від сучасного?

Звичайно, набагато простіше було прокладати труби в землі, але римські інженери в ті часи не зна­ли про закон сполучених посудин. Вони боялися, що у водоймищах, з’єднаних дуже довгою трубою, вода не встановиться на одному рівні. Довжина однієї з римських труб, Аква Марції, 100 км, хоча пряма відстань між її кінцями вдвічі менша. Римляни надавали водогінним трубам рівномір­ного ухилу вниз на всьому шляху, тому часто їм доводилося прокладати труби в обхід. Півсотні кілометрів камінної кладки довелося прокласти через незнання елементарного закону фізики.

5.      Оголошення теми та завдань  уроку.

Тож і ми сьогодні з вами дізнаємося про сполучні посудини. Запишіть у зошитах число, класна робота, тема: Сполучні посудини. Манометри.

Епіграфом нашого з вами уроку будуть наступні слова Г.С. Сковороди:

Не той дурний, хто не знає…,

але той, хто знати не хоче.

6.      Вивчення нового матеріалу.

1. Сполучені посудини

Якщо дві або більше посудини сполучають­ся між собою трубками або протоками, то вони утворюють сполучені посудини.

Дослід 1. Демонструємо дві бутилки, сполучені між собою гумовою трубкою. Гумову трубку на середині затиснемо і в одну із трубок наливаємо воду. Потім відкриємо затискач, і вода почне перетікати в другу трубку доти, доки поверхні води в обох трубках не будуть на одному рівні. Чому вода перетікає? Може, хтось зможе пояснити.

Тепер закріпимо одну трубку в штативі, а другу будемо піднімати, опускати.

Обґрунтування

Що ви спостерігаєте в цьому випадку? Як це можна пояснити?

Який висновок можна зробити? (У сполучених посудинах будь-якої форми поверхні однорідної рідини встановлюються на однаковому рівні.)

Оскільки рідина в спокої не переміщується з однієї посудини в іншу, отже, тиск її в обох посу­динах на будь-якому рівні однаковий.

Визначимо тиск у правій посудині:

p₁ = ρgh₁,

Визначимо тиск у лівій посудині:

p₂ = ρgh₂,

Оскільки тиск в обох посудинах однаковий, то: ρgh₁ = ρgh₂    або   h₁ = h₂

Ця формула справедлива у випадку, коли ріди­на однорідна і зовнішній тиск однаковий.

2. Різні рідини в сполучених посудинах

Просмотр відео 1.

Рідини в посудинах установилися на різних рівнях. Чому?

Обґрунтування

Відповідно до закону Паскаля тиск обох стовп­чиків однаковий:

p₁ = ρ₁gh₁,

p₂ = ρ₂gh₂

ρ₁gh₁ = ρ₂gh₂   

У відкритих сполучених посудинах стовпчик нерухомої рідини з меншою густиною буде вищим, ніж стовпчик нерухомої рідини з більшою густиною.

Відношення висот стовпчиків рідин обернено пропорційне до відношення їхніх густин: 

Рідина з більшою густиною завжди опускається на дно. h₁ ˃ h₂  ;   p₁ ˂ p₂

3. Використання сполучених посудин

Сполучені посудини широко використовуються в побуті й техніці. Ось послухайте вірш про спо­лучені посудини:

На плите пузатый чайник,

Нос задрал он, как начальник.

Чай на уровне одном

Будет в носике и в нем.

На планете нашей всюду,

Как огромные сосуды,

Скажем, прямо говоря,

Сообщаются моря.

Моря Черного просторы,

Например, с Эгейским морем

Сообщают с древних пор

Дарданелли и Босфор.

Очень часто у котла

Сбоку трубка из стекла.

Под котлом огонь и жар,

А в котле – вода и пар.

Чтобы не было беды,

Чтоб котел не разнесло,

Скажет, сколько в нем воды,

Водомерное стекло.

Каждый дома утром рано

Крутит в ванной ручку крана.

Льется, хоть и не всегда,

С крана теплая вода.

Моем шею, чистим зубы  –

В ванной – кран, в подвале – трубы.

Воду в трубы подает городской водопровод.

И еще примеров есть,

Но их всех не перечесть.

Знают люди испокон

И используют закон,

Что один и тот же всюду

Стоит уровень в сосудах,

Если их соединить.

Как же это объяснить?

А причины отыскали,

Применив закон Паскаля:

Коль столбы одной длинны,

Их давления равны,

Как в игре ничейный счет —

Жидкость больше не течет.

В. Бондаренко

То скажіть, де використовуються сполучені по­судини?

Давайте подивимось наступні відео і побачимо який принцип дії шлюзів, артезіанського колодязя та водонапірної башні.

 Демонстрація видео.

4.      Манометри

Атмосферний тиск вимірюється барометром. А от для вимірювання тисків, більших або менших від атмосферного, використовують манометри.

Манометри – це вимірювальні прилади, які призначені для вимірювання тиску або різниці тисків. Вони бувають: рідинні та металеві.

Рідинний манометр

Рівень рідини в сполучених посудинах зале­жить від зовнішнього тиску. Це явище використано для побудови рідинних манометрів – приладів для вимірювання тиску. Рідинний манометр складається з металевого або дерев’яного вертикального корпусу, на якому закріплена U-подібна скляна трубка й шкала для вимірювання висоти рівня рідини в кожному коліні трубки. Тож за допомогою U-подібної трубки з рідиною та лінійки можна визначити тиск повітря:

якщо р_пов ˂ р_атм  , то р_пов = р_атм - ρgh

якщо р_пов ˃ р_атм  , то р_пов = р_атм + ρgh

Металеві манометри

Металеві деформаційні манометри відразу показують вимірюваний тиск. При збільшенні тиску газу усередині трубки її кінці розпрямляються й викликають зміщення стрілки вправо по шкалі. При зменшенні тиску під дією сил пружності, що діють у стінках трубки, стрілка зміститься у зворотному напрямку.     

Шкала манометра проградуйована в Паскалях, кілоПаскалях або атмосферах (атм).

У техніці застосовують металеві манометри. Основною части­ною манометра є плоска трубка, зігнута дугою невеликого радіуса. Один кінець запаяний, а інший з’єднаний із трубкою, що веде до резервуара, де ви­мірюється тиск. Якщо тиск у трубці буде зростати, то трубка починає розгинатися. Металеві манометри не такі чутливі, як водяні, але надійність їх значно вища.

5.      Для допитливих.

    Наукове відкриття властивостей сполучених посудин датується 1586 р., описані голландським ученим-інженером Сімоном Стевіном. Але ці властивості  були відомі ще в стародавній Греції та в античному Римі,  де велося будівництво водопроводів, водоочисних споруд, фонтанів, купальнь, спеціальних акваріумів для розведення морських і річкових риб, а також будівництво каналів водовідведень.

Ансамбль парків, палаців, фонтанів Петергоф - єдиний, що працює без насосів і складних водонапірних споруд, використовуючи принцип сполучених посудин.

Система безперервної подачі чорнила у принтерах. СНПЧ - це Система Безперервної Подачі Чорнила із зовнішніх ємностей в друкуючу голову струминного принтера. Принцип роботи СНПЧ - це принцип сполучених посудин - посудина-донор і посудина-акцептор (друкуюча головка) з'єднані спеціальним еластичним капіляром, через який надходять чорнило в міру його використання в процесі друку.

6.      Формування знань, умінь і навичок.

Розв’язування задач

Задача 1. В сполучені посудини спочатку налили води, а потім в одне з колін долили гасу. Висота стовпа гасу 20см. На скільки відрізнятимуться рівні рідин?

Дано:    Розв’язання:

ρ₁ = 800 кг/м³            

ρ₂ = 1000 кг/м³ 

h₁ = 0,2 м  ∆h = h₁ – h₂

∆h - ?   h₂ = м

   ∆h = 0,2 м – 0,16 м = 0,04 м

Відповідь: ∆h = 0,04 м

7.      Підсумки уроку. Рефлексія.

Інтерактивна вправа «Кубування»

Об’єктами вивчення є сполучені посудини

Кубик можна зробити з невеличкої коробки з довжиною ребра від 15 до 20 см, обклеївши її папе­ром. На кожному боці кубика написана вказівка.

Учні викладають на папері власні думки на тему вказівки протягом 2-4 хв.

Вказівки на гранях куба

Опишіть це. Розгляньте уважно об’єкт та опишіть, що ви бачите, відзначаючи колір, форму та розміри.

Порівняйте це. На що це схоже? Від чого це від­різняється?

Встановіть асоціації. Про що це змушує вас дума­ти? Що спадає вам на думку? Це можуть бути схожі або несхожі речі, місця чи люди. Звільніть вашу уяву і подивіться, які асоціації у вас виникають з об’єктом.

Проаналізуйте це. Скажіть, яким чином це зроб­лено. Вам не обов’язково це знати. Ви можете це вигадати.

Знайдіть застосування цьому. Яким чином це може бути застосовано?

Запропонуйте аргументи за або проти цього. Займіть певну позицію. Використовуйте повний діапазон аргументів: від логічних до безглуздих.

Після того, як письмове завдання виконане, учні діляться результатами своєї роботи. Один з учас­ників зачитує написане, а інші оцінюють кожний пункт, ставлячи схвалення (с) або запитання (з). Слід наголосити, що оцінки мають відповідати конкретній думці, тобто треба, щоб учні не казали просто «це було добре», а пояснювали, що саме їм сподобалось і чому.

Питання:

1.      Що таке сполучені посудини? (Сполучені посудини – посудини, які з'єднані між собою і між якими може перетікати рідина)
2.      Де зустрічаються зі сполучними посудинами? (шлюз, чайник, фонтан, водонапірна башня)
3.      Порівняйте як поводяться рідини різної густини? (рідина з меншою густиною буде вище, ніж рідина з більшою густиною. Рідина з більшою густиною завжди опускається на дно)
4.      Порівняйте рідинний і металевий манометр.
5.      Що таке манометр? (Манометри – це вимірювальні прилади, які призначені для вимірювання тиску або різниці тисків)
6.      В наслідок  чого у сполучених посудинах вільні поверхні встановлюються на одному рівні? (зовнішній тиск однаковий)
7.      Коли ми можемо спостерігати однаковий рівень у стовпцях? (якщо в нас однорідна рідина)
8.      Чому у деяких рідин різна висота стовпця? (різна густина)

8.      Домашнє завдання.

П. 26, впр. 26 № 3, 4