Конспект уроку з фізики "Сполученні посудини. Манометри"

Дата _____________

Тема. Сполученні посудини. Манометри

Мета уроку:

• Навчальна: формувати знання учнів про сполученні посудини, про рівень вільної поверхні рідини в сполучених посудинах для однорідної та неоднорідної рідин.

• Виховна: виховувати культуру поведінки; спонукати до вдосконалення уваги, пам’яті.
• Розвиваюча: прозивати вміння практично застосувати сполученні посудини; формувати вміння розв’язувати якісні та розрахункові задачі.

Основні поняття: сполучені посудини, манометри, тиск.

Обладнання: сполучені посудини різної форми, вода, олія.

Тип уроку: вивчення нового матеріалу.

Хід уроку

І. Організаційний момент

ІІ. Актуалізація опорних знань

Відгадайте загадку, та поясніть значення терміна – відгадки.

На стіні висить тарілка,

По тарілці ходить стрілка.

Стрілка ця наперед

Нам погоду пізнає. (Барометр)

Методом фронтального опитування з’ясувати уміння учнів пояснювати причину виникнення тиску в твердих тілах, рідинах, газах; вміння застосувати набуті знання для пояснень явищ природи; вміння правильно встановлювати залежність тиску від маси (ваги), висоти рівня рідини, густини рідини.

Фізичний диктант.

Варіант1

1. Яка залежність між гідростатичним тиском та висотою рідини в посудині?
2. Чому рідина піднімається за поршнем у насосах?
3. Яке значення тиску відповідає нормальному атмосферному?
4. Який тиск називають гідростатичним?
5. Запишіть формулу для розрахунку тиску на дно посудини.
6. Хто винайшов барометр?
7. Як зміниться атмосферний тиск з висотою поблизу поверхні Землі?
8. Як змінюється тиск всередині рідини на одному рівні?
9. Назвіть технічні засоби принцип яких оснований на законі Паскаля.
10. Яка залежність між гідростатичним тиском рідини та її густиною?
11. Як ви значити тиск твердих тіл на опору?
12. Що таке сила тиску?

Варіант2

1. Від чого залежить тиск рідини на дно посудини?
2. Що називають атмосферним тиском?
3. Як називають прилад для вимірювання атмосферного тиску?
4. Яка сила діє на дно будь – якої посудини з рідиною?
5. Назвіть відому вам позасистемну одиницю вимірювання тиску.
6. Назвіть відомі вам види барометрів.
7. Яка залежність існує між тиском і силою тиску7
8. Чи залежить гідростатичний тиск від форми посудини, в якій вона міститься? Поясніть чому.
9. У чому полягає відмінність тиску у рідині та газі?
10. Як значення тиску залежить від об’єму газу?
11.  Що є причиною виникнення тиску всередині рідини?
12. Яку назву має газова оболонка землі? На які частини її умовно поділяють?

ІІІ. Оголошення теми та мети уроку

Мешканці сучасного Риму досі користуються залишками водогону, що побудований ще давніми римлянами.

Для водогону вони використовували труби поверх землі, що можна було керувати поставкою води.

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 труб, Аква Марції, 100км, хоча пряма відстань між її кінцями набагато менша (майже 50км). Римляни надавали водогінним трубам рівномірного ухилу вниз на всьому шляху, тому часто доводилося прокладати труби в обхід. Півсотні кам’яної кладки прийшлося прокладати через незнання елементарного закону фізики.

ІV. Формування нових знань

Якщо дві або більше посудин сполучають між собою трубками або протоками, то вони утворюють сполученні посудини.

З’єднаємо дві посудини гумовою трубкою. Гумову трубку на середині затиснемо і в одну із трубок наллємо воду. Потім відкриємо затискач, і вода почне перетікати в другу посудину, доки поверхні води в обох трубках не будуть на одному рівні.

Тепер закріпимо одну з трубок в штативі, а другу будемо піднімати, опускати. Як видно із досліду: 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 частині (правій посудині):

Визначимо тиск у лівій посудині:

Оскільки обох посудинах тиск однаковий, то:

Або             .

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

В одну з сполучених посудин наповнену водою, наллємо деяку кількість олії. Рідини в посудинах установилися на різних рівнях. Чому?

Відповідно до закону Паскаля тиск обох стовпчиках однаковий.

Визначимо тиск у правій посудині:

 Визначимо тиск у лівій посудині:

Оскільки обох посудинах тиск однаковий, то:

           , або

.

При однакових тисках висота стовпчика рідини з більшою густиною буде менша за висоту стовпчика рідини з меншою густиною.

Сполучені посудини широко використовують в побуті і техніці. Послухайте вірш В.Бондаренко.

На плите пузатый чайник,

Нос задрал он, как начальник.

Чай на уровне одном

Будет в носике и в нём.

На планете нашей всюду,

Как огромные сосуды,

Скажем прямо говоря,

Сообщаются моря.

Моря Черного просторы,

Например, с Эгейским морем

Сообщают с древних пор

Дарданеллы 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 котёл не разнесло,

Скажет сколько в нём воды,

Водомерное стекло.

Каждый дома утро рано

 Крутит в ванной ручку крана.

Льется, хоть и не всегда,

С крана тёплая вода.

Моем шею, чистим зубы –

В ванной – кран, в подвале – трубы.

Воду в трубы подает городской водопровод.

И ещё 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 причини оттискали,

Применив закон Паскаля:

Коль столбы одной длены,

Их давления равны,

как в игре ничейный счёт –

Жидкость больше не течёт.

То скажіть, де використовують сполучені посудини?

Наведіть свої приклади використання сполучених посудин. (Шлюзи, артезіанський колодязь, фонтани.)

Неподалік від С.-Петербурга знаходиться Петергоф – ансамбль парків, палаців і фонтанів. Це єдиний ансамбль у світі, фонтани якого (їх понад 100) працюють без насосів і складних водонапірних споруджень. Тут використовується принцип сполучених посудин – різниця в рівнях, на яких розташовані фонтани й ставки – водосховища.

У невеликих селах діють системи водогонів, які побудовані за принципом сполучених посудин. Обов’язковим елементом такої системи є водонапірна башта – резервуар води піднятий на таку висоту, щоб рівень води був вищий за житлові будинки.

За таким принципом працюють шлюзи, які дають можливість суднам під час руху за чи проти течії річки оминати перешкоди: пороги, мілини, греблі.

Рівень рідини в сполучених посудинах залежить від зовнішнього тиску. Це явище використано для побудови рідинних манометрів -  приладів для вимірювання тиску. Манометри для вимірювання тиску заповнюють ртуттю. Ними вимірюють тиск в межах від 100до 160мм.рт.ст. Манометри за допомогою яких вимірюють різницю тиску у межах від10 до 100мм.рт.ст. заповнюють іншою речовиною.

Манометр складається з скляної трубки, що має вигляд букви «U» в яку налита рідина. За допомогою гнучкої трубки одне з колін манометра з’єднують з круглою плоскою коробочкою,затягнутою гумовою плівкою.

Якщо тиску лівому коліні і правому однаковий, то рідина встановлюється на одному рівні. Якщо натиснути на плівку, то рівень рідини  в коліні манометра, з’єднаному з коробочкою, знизиться. А в іншому на стільки само підвищиться. Пояснюється це тим, що при натисканні на коробочку, тиск підвищується. За різницею висот стовпів рідини в манометрі можна побачити, на скільки тиск на плівку відрізняється від атмосферного.

У техніці використовують металеві манометри, основною частиною якого є плоска трубка, зігнута дугою невеликого радіуса. Один кінець запаяний, а інший з’єднаний з трубкою, що веде до резервуара, де вимірюється тиск. Якщо тиск у трубці буде зростати, то трубка почне розгинатися. Металеві манометри не такі чутливі, як водяні, але надійність їх значно вища. Такий манометр був вперше сконструйований і випробуваний  у 1848р. французьким вченим Е. Бурдоном.

V. Закріплення вивченого матеріалу

1. На дошці намалювати два чайники однакової ширини: один високий, другий низький, але верхня частина носиків на одному рівні. В який із чайників можна налити більший об’єм води?

2. Нижню частину сполучених посудин заповнили ртуттю. У ліве коліно налили гас,  а в праве – воду, висота стовпчика якої 48см.якої висоти має бути стовпчик гасу, щоб ртуть залишилась на тому самому рівні?
3. У лівому коліні заповнених водою сполучених посудин над водою знаходиться шар гасу висотою 10см. В якому з колін рівень води вище? На скільки? ()
4. В сполучених посудинах знаходяться в рівновазі вода висотою 10см і вершки. Визначити висоту вершків, і який тиск вони чинять на воду, якщо їх густина 960кг/м³?
5.  У сполучені посудини налито ртуть. Поверх ртуті у праве коліно налили воду, у ліве – іншу речовину. Знайти густину цієї рідини, якщо рівні в обох колінах залишаються незмінними, а висоти стовпів рідини і води відповідно дорівнюють 20см і 18см.

VІ. Підсумок уроку

Інтерактивна вправа «Своя опора».

Учні складають опорний конспект за матеріалом підручника. «Тиск твердих тіл, рідин та газів».

VІІ. Домашнє завдання

Опрацювати:

• §  21  П-1,
• §  26, 28  П-2,
• §  12 (п.4) П-3,
• §  32, 33 П-4.

Творче завдання:

Підготуйте та намалюйте креслення сполучених посудин