Розробка циклу уроків "Тиск твердих тіл, рідин і газів"

 

 

 

 

 

 

РОЗРОБКИ ЦИКЛУ  УРОКІВ З  ТЕМИ

«ТИСК ТВЕРДИХ ТІЛ, РІДИН І ГАЗІВ»

 

 

 

 

 

ЗМІСТ

 

Урок 1.  Тема уроку «Тиск. Сила тиску» ………………….	3
Урок 2.  Тема уроку «Тиск рідин і газів. Закон Паскаля»	9
Урок 3.  Тема уроку «Сполучені посудини» ………………	14
Урок 4.  Тема уроку «Манометри. Насоси. Гідравлічні машини» ……………………………………………………….	22
Урок 5.  Тема уроку «Атмосфера Землі та атмосферний тиск» …………………………………………………………...	31
Урок 6.  Тема уроку «Виштовхувальна сила. Закон Архімеда» ……………………………………………………..	43
Урок 7.  Тема уроку «Плавання суден. Повітроплавання.» …………………………………………………………………	49
Урок 8.  Тема уроку «Гідростатичне зважування. Лабораторна робота№ 8 : Зважування тіл гідростатичним методом.» …………	57
Урок 9.  Тема уроку «:  Розв’язування задач на тиск твердих тіл, рідин і газів, закон Архімеда  та умови плавання тіл.» ……...	61
Урок 10.  Тематичне оцінювання з теми «Тиск твердих тіл, рідин і газів» ……………………………………………………………………	67
Міжпредметний семінар-конференція на тему  «Підкорення морів та океанів»  …………………………………………………….	73
ДОДАТКИ …………………………………………………….	85

 

 

 

 

Урок 1

Тема уроку «Тиск. Сила тиску»

Мета уроку:

• продовжувати формувати в учнів наукові знання та вміння, необхідні для розуміння взаємодії тіл, її результату – деформації та зміни швидкості;
• ввести поняття сили тиску та тиску як показника залежності дії сили від площі, до якої вона прикладена, вивчити формулу тиску та одиницю вимірювання – Паскаль;
• навчити встановлювати залежність між p, F та S, розрізняти поняття тиску та сили тиску та розв’язувати відповідні задачі;
• розкрити застосування знань про тиск в природі і техніці;
• розвивати винахідливість, логічне мислення, увагу конструкторські здібності;
• виховувати самостійність, колективність, вміння робити висновки та узагальнення, застосовувати закони фізики для задоволення власних потреб, в тому числі почуття власної безпеки; підвищувати пізнавальний інтерес до фізики як науки.

Обладнання: дерев’яні бруски, кнопки, олівці, ніж, кнопка, танк іграшковий, джип іграшковий, картки з завданнями для груп.

Тип уроку: Вивчення нового навчального матеріалу.

 

Хід уроку

І. Організаційний момент

Інтерактивна вправа «Оціни свій настрій»

ІІ. Актуалізація опорних знань.

Сьогодні  урок вивчення нового матеріалу то ж щоб дізнатись  тему уроку давайте об’єднаємося та  попрацюємо в групах (учнів класу об’єдную в групи). Кожна група за правильні відповіді отримує наклейку, яку фіксує на листі групи.

 

Склад групи
__________ __________ __________ __________

 

 Кожна група отримує завдання – відгадати кросворд (додаток А), а виділені букви кросворду вписати  в пусті клітинки, де зашифрована назва теми.

 

				.											.
7	1	13	9		6	5	10	3		8	2	4	11	12

 

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.

Отже,  тема сьогоднішнього уроку «Тиск. Сила тиску.»

Проблемна бесіда

Із повсякденного життя ми знаємо, що  вдома щоб відрізати скибочку хліба  ми  повинні взяти ніж.  Але який? Чому ніж повинен бути гострим? Чим різняться між собою гострий і тупий ніж? (учні відповідають)

IV. Вивчення нового матеріалу.

1.                             Візьміть у руки олівці і натисніть пальцем на основу олівця, а потім на загострений грифель.
   •     Чи однаковою є сила дії на олівець в першому і другому випадках? (Так.)
   •     А результат дії сили? (Ні, у другому випадку дія сили більша)
   •     Чим відрізнялися ці дві дії? (прикладалися до різної площі)

2.  Спробуйте натиснути на стіл долонею.

•   Чи вдалося вам побачити дію сили (зміну швидкості чи деформацію)?
•   А тепер візьміть кнопку і прикладіть таку ж саму дію.
•   Чи побачимо тепер результат дії сили? В якому вигляді? (Так, це деформація)
•   Чим відрізнялися ці дві дії? (прикладалися до різної площі)

3.     Давайте подивимося, як будуть рухатися іграшковий танк та автомобіль по піску?Що ми спостерігаємо?

4. А тепер погляньте на екран.

•   Чим відрізняються ці дівчата?
•   Як ви вважаєте, якій з них легше йти по снігу? Чому?

 

 

Зробимо висновок – від чого залежить результат дії сили?

Висновок: Результат дії сили залежить не тільки від її модуля, напрямку та точки прикладання, але й від площі тієї поверхні , до якої вона діє.

Фізична величина, яка визначається відношенням сили, що діє перпендикулярно до цієї поверхні називається тиском.

Запишимо «Тиск – це…»

Отже, ми зясували, що тиск, сила та площа – це величини, які взаємопов’язані між собою.

Тиск =	Сила	або	р=	F
	Площа			S

За допомогою правила трикутника давайте визначимо, як знайти площу та силу тиску з даної формули.

Але ми знаємо, що кожна фізична величина має свою одиницю вимірювання. Щоб з’ясувати одиницю вимірювання  «тиску»  пригадаємо деякі фізичні величини.

 

 

Гра «Відповідність»

Площа	h	м
Сила	ρ	с
Об’єм	t	кг
Маса	m	м²
Довжина	b	м³
Час	V	Н
Густина	F	м
Висота	S	кг/м³

 

Отже, одиниці вимірювання тиску -  Паскалі (1Па=1Н/1м²)

Давайте з’ясуємо основні та похідні одиниці вимірювання тиску.

 

 

 

 

 

 

Тиск в один паскаль є дуже незначним. У природі взаємодіють різні тіла, тому й числові значення тиску є різними.  В техніці, природі та побуті зустрічаються такі значення тисків:

 

 

 

 

Тиск у центрі вибуху водневої бомби	14 10  Па
Тиск у центрі Землі	13 10  Па
Тиск колеса вагона на рейки	9 3·10  Па
Тиск жала бджоли	7 5·10  Па
Тиск ковзаняра на лід	6 10  Па
Тиск людини під час ходьби	5 4·10  Па
Тиск повітря на висоті 800км	-8 10   Па

 

У більшості випадків збільшувати або зменшувати тиск, змінюючи силу тиску незручно, тому зазвичай змінюють площу поверхні, на яку діє сила. У разі збільшення площі тиск зменшується, а в разі зменшення – збільшується.

Давайте з’ясуємо у яких випадках необхідно збільшувати,  а в яких зменшувати тиск.

Кожна з груп заповнює таблицю, але одні   наводять приклади для техніки, другі для живої природи, а інші – повсякденного життя.

 

Коли тиск потрібно зменшувати	Коли тиск потрібно збільшувати
1._________________________ 2. ________________________ 3. ________________________	1._______________________ 2. ______________________ 3. ______________________

 

Молодці! Всі впоралися з завданнями. Давайте поаплодуємо собі за роботу.

V. Закріплення нового матеріалу.

Давайте подивимося на малюнок  і визначимо...

Задача 1:  Тиск вовка на пухкий сніг 1,5 Н/см², а тиск зайця – 1200 Па. Кому легше рухатись по снігу? Чому?

Задача 2: Який тиск чинить миша на кішку? Маса мишки 150г, а площа дотику однієї лапки    6 мм^2.

Задача 3: Порівняти тиск   української фігуристки Оксани Баюл (маса якої 40 кг), що рухається на одному коньку,   і …  корови (массою 240 кг)

В ході розв’язування задачі ми дізнаємося:

• яке фізичне явище спостерігаємо? (тиск)
• яка сила спричинює тиск? (вага)
• як визначити вагу?
• як перевести грами  в кілограми?
• як перевести мм² , см² в м²?

 

VI.  Підсумок уроку та оцінювання

Проведемо гру «Мої фізичні намистинки» (кожен по черзі називає, що нового дізнався на уроці).

Підраховують кількість отриманих наклейок на виставляють собі оцінки.

VII. Домашнє завдання

1) Вивчити параграф  §22

(підручник В.Д.Сиротюк. Фізика, 8 клас.– Київ, «Педагогічна преса», 2008), 

2) Визначити, який тиск ви спричиняєте на підлогу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Урок 2

 Тема уроку  «Тиск рідин і газів. Закон Паскаля»

Мета уроку:

• розширити і поглибити знання учнів з теми "Тиск";
• обґрунтовувати існування тиску в рідинах і газах на основі молекулярно-кінетичних уявленнях;

• узагальнити знання основних положень теорії тиску в твердих тілах, рідинах і газах;
• закріпити навички самостійності мислення учнів щодо застосуванню знань з певної теми в різних ситуаціях;
• розвивати вміння робити висновки зі спостережень;
• формувати інтерес до вивчення предмету фізика;
• виховати вміння працювати самостійно і в групі.

Обладнання:  куля Паскаля, повітряні кулі, пакет з водою,  скляна трубка з фіксованим клапаном та посудина з гарячою водою.

Тип уроку: комбінований.

 

Хід уроку

І. Організаційний момент

Ти перевір, на парті все

Те що потрібне над усе.

Тоді сьогодні разом ми

Рушаємо в непізнані  світи.

ІІ. Актуалізація знань

1. Із зазначених букв складіть слова, які найчастіше зустрічалися на попередньому уроці:

К,И,С,Т

Л,И,С,А

С,П,Ь,А,Л,К,А

2. А зараз  давайте занесемо ще одні фізичні значення до «Книги рекордів 8 класу».   Заносимо до книги прізвища тих  учнів, які отримали найбільші та найменші  числові значення під час виконання домашнього завдання (учні визначали силу тиску, площу та тиск стоп на підлогу).
3.  

	Сила тиску,  F	Площа стопи, S	Тиск, р
Найбільше значення
Найменше значення

 

Вийшов бичок на дорогу,

Наступив мурахі він на ногу.

І вічливо сказав він йому:

«Можешь і ти наступити на мою»     Чи однаковий побачимо результат?

4.  «Запитання-відповідь»

1. Що відбудеться, якщо кульки в кулькових ручках будуть робити меншого розміру? Чому?

 2. Чи може людині на кам'яному ліжку бути так само комфортно, як і на пуховій перині?

3.  Згадайте  казку" Принцеса на горошині", чому  вона відчувала дискомфорт, лежачи на перині, під  якими були  горошини?

4. Чому буря, яка літом валит живі дерева, часто не може звалити сухе дерево без листьев, яке стоїть поряд? Звичайно якщо воно не подгнило?

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності

Вчити треба не пасивно,
а гуртом, і інтенсивно!
Я навчаю всіх у класі,

і знання у вас всіх класні!

Пропоную виконати та пояснити експериментальні завдання.

Бажаючі надувають повітряні кульки.

•              Чому кулька збільшується в об’ємі?
•              Чи можна надути квадратну чи трикутну кульку?
•              Пригадайте властивості газів, як вони поводяться? А рідини?

 

 

IV. Виклад нового матеріалу

Молекули газів не перебувають у спокої, а хаотично (безладно) рухаються. При цьому вони, звичайно, стикаються зі стінками посудини. Цей дуже частий «барабанний дріб» ударів молекул газу і виявляє себе як постійна сила тиску на стінки посудини.

Повернемося до завдання з кулькою. Який висновок можна зробити?

Робимо підсумок : Тиск на стінки кульки в усіх напрямках однаковий.

А чи вдасться нам стиснути воду?  Проведемо наступний експеримент із  пакетом з водою.

 

Робимо підсумок:  Рідини нестискаються, порівняно з газами. Натискаючи на одну частину рідини, тиск передається всім іншим частинам.

Отже, тиск, який спричиняємо на рідину або газ, передається без зміни в кожну точку об’єму рідини чи газу. Це твердження називається законом Паскаля. (записуємо в зошити)

Давайте розрахуємо тиск, що спричиняє  напій «Живчик»  в пляшці?

 

Від яких величин залежить тиск рідини?

Давайте переконаємося в цьому провівши експеримент №3

 

V.Закріплення вивченого матеріалу

Запитання якісного рівня

1. Ми надуваємо мильні бульбашки. Чому вони набувають форми кулі?
2. Чому  вибух  динаміту  під водою згубний  для живих організмів в воді?
3. 3. Чому у глубоководних риб, при        витягуванні їх на поверхню, пузир видно із рота?

     Розрахункові задачі  (дидактичні матеріали)

Задача 1:  Площа озера Ханка. - 400 км. Мінімальний тиск на дно – 10 кПа, а максимальний  – 30кПа. Визначити найменшу та найбільшу глибину озера.

Задача 2:  Вовк з мультфільму “Ну, постривай!”   занурився на глибину 5м в море. Який тиск спричиняє морська вода на вовка?

VI.Підсумок уроку

Інтерактивна вправа «Мікрофон»

— На уроці ми вивчили...

— Гідростатичний тиск рідини залежить від...

— Мені найбільше сподобалося...

— Мені сьогодні не сподобалося...

 

VII. Домашнє завдання

1. Вивчити параграфи  §23,24

(підручник В.Д.Сиротюк. Фізика, 8 клас.– Київ, «Педагогічна преса», 2008), 

2. Визначити   який тиск спричиняє на вас вода, коли ви занурюєтесь в ванну під час купання.

 

 

 

 

 

 

Урок 3

 Тема уроку « Сполучені посудини».

Мета уроку:

• створити умови для сприйняття наукових знань про сполучені посудини, їх принцип дії та практичне застосування в техніці;

 –   сприяти розвитку творчої (уміння аналізувати і зіставляти об’єкти, що вивчаються), інформаційної (уміння створювати міні-проекти), самоосвітньої (уміння самостійно вибудовувати логічні ланцюжки з фізичних понять), комунікативної (розвиток монологічного мовлення) компетенцій;

 –     сприяти вихованню полікультурної (розуміння ролі науки в житті людини) та соціальної (виконувати правила роботи в групі) компетенцій.

Обладнання:  сполучені посудини,  пластикові пляшки різного розміру, гумові трубки,  U-подібна сполучена посудина.

Тип уроку: комбінований

 

Хід уроку

.  Організаційна частина

Вітання, фіксація відсутніх, готовність до уроку, план роботи на уроці.

. Актуалізація знань 

Роздаються індивідуальні  завдання для деяких  учнів (додаток Б ), а інша частина класу відповідає на запитання вчителя.

 

 

 

 

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.

Ми з вами знаємо, як поводить себе рідина в одній посудині. А що буде з рідиною, якщо її помістити у дві з’єднані посудини? У три сполучені посудини? Яке практичне застосування цих посудин у побуті і техніці, медицині?

Сьогодні, наприкінці  уроку, ми зможемо дати відповідь на ці запитання, адже тема сьогоднішнього уроку «Сполучені посудини.»

IV. Пояснення нового матеріалу.

Метод еврістичної бесіди

Як ви вважаєте, які посудини ми можемо назвати сполученими? Чому  вони мають таку назву?

Так, дійсно  посудини, які мають спільну частину (яка їх з’єднує) та яка заповнена   рідиною,  називаються сполученими.

Розглянемо випадок з життя:

Ми пішли в магазин купувати новий чайник.  Нам сподобалося два. Ширина їх однакова, а висота різна. В який із них можна налити більше води  для чаю і пригостити більше друзів?

Щоб дати відповідь на це запитання проведемо дослід.

Дослід №1: Візьмемо дві пластикові пляшки різного діаметру без дна. З’єднаємо їх між собою  гумовою трубкою, на якій  зафіксуємо зажим. В більшу пляшку налиємо підфарбовану воду, а після послабимо зажим.  Рівень води в пляшці більшого діаметру зменшиться, а меншого діаметри почне збільшуватися.

 

Який висновок ви можете зробити з досліду?

Висновок: однорідна рідина в сполучених посудинах встановлюється на одному рівні (закон сполучених посудин)

Чому ж рівень рідини в сполучених посудинах однаковий? 

Розглянемо U-подібну сполучену посудину. Ми знаємо, що на всі тіла на Землі діє сила тяжіння, не виняток і рідина. В першій посудині сила тиску рідини F1, а в другій – F2.  Тоді,

Отже, стає зрозуміло,  чому рівень рідини буде однаковий.

Тож давайте повернемося до купівлі наших чайників.  Знаючи закон сполучених посудин, перевагу якому чайнику ви надасте?

Еврістичне питання:

Що відбуватиметься в сполучених посудинах якщо рідини в колінах будуть різними?  Проведемо дослід №2

Дослід №2: В U-подібну сполучену посудину з одного боку налиємо воду, а з іншого – олію. Рівень рідин в посудині буде різний.

Висновок: У посудинах з різнорідними рідинами, які не змішуються, висота стовпів, нижче в тому коліні, у якого густина  рідини більша.

Для сполучених посудин з різними рідинами виконується співвідношення 

Але сполучені посудини ми можемо використовувати не лише вдома. До сполучених посудин ми можемо віднести: гейзери, фонтани, шлюзи, водопровід, гідравлічні машини, водомірне скло, артезіанський колодязь. До сполучених посудин ми можемо віднести і Світовий океан. (дидактичні матеріали 4)

Дія гейзерів та артезіанських колодязів (скважин) базується на законі  сполучених посудин (розповідь про добування артезіанської води). 

 

Подібний принцип роботи і фонтанів.

 Дослід №3:  Лійку та піпетку з’єднаємо між собою  гумовою  трубкою, з закріпленим на ній зажимом.  В лійку до верху налиємо води.  Піднявши піпетку вертикально вверх  і послабивши зажим ми побачимо, як б’є фонтан з піпетки.

Ось таким способом постачається вода до приватних будинків в яких ви проживаєте. Але деяка частина із вас проживає в багатоповерхівках. Як же, наприклад,  вода доходить до третього поверху?

Розглянемо принцип роботи водопроводу (перегляд відео фрагменту «Водопровід»).

 

Ми проживаємо біля найбільшої річки України – Дніпра, тому  часто використовуємо слово «шлюзи».  П’ятий шлюз, третій шлюз…  А хто мені скаже, навіщо побудовані шлюзи?

Розглянемо принцип роботи шлюзів (анімація)

 

V. Закріплення вивченого матеріалу

Якісні задачі

1.               Під час переливання крові посудина з нею тримається значно вище від голки, за допомогою якої кров вводять в організм хворого. Для чого це робиться?
2.               Чому відвідні труби раковини мають колінчату форму?

Інтерактивна вправа «Хто більше»:

Учні перелічують на аркуші паперу терміни, які використовувались у даній навчальній темі. Через 2 хв. учні припиняють записування слів. Учитель пропонує одному з учнів зачитати записані ним слова, інші викреслюють назви, що повторюються. Учень, у якого найбільше термінів, перемагає.

VІ. Підсумки уроку

1) Інтерактивна вправа «Опитування-підсумок».

Що на уроці було головним?

Що нового дізналися сьогодні?

Чого навчилися? 

2) Оголошення оцінок .

VІІ. Домашнє завдання:

1. Вивчити параграфи  §25,26

(підручник В.Д.Сиротюк. Фізика, 8 клас.– Київ, «Педагогічна преса», 2008),  розв’язати на стр.105  №207, 208, 220, 229.

    2) Додаткове: накреслити  схему фонтана для  парку або вашого двору, пояснити його дію.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Урок 4

Тема уроку: Манометри. Насоси. Гідравлічні машини.

Мета уроку:

• розглянути будову, принцип дії та призначення відкритого рідинного та металевого манометра, гідравлічних машин та насосів;
• ознайомити учнів із використанням закону Паскаля в гідравлічних машинах, насосах та манометрах;
• експериментально підтвердити  вираз F₁/F₂ = S₁/S_2;
• ознайомити учнів із  застосуванням манометрів, насосів та гідравлічних машин в  народному господарстві;

• закріпити навички самостійності мислення учнів щодо застосуванню знань з певної теми в різних ситуаціях;
• розвивати вміння робити висновки зі спостережень;
• формувати інтерес до вивчення предмету фізика.

Обладнання: рідинні манометри, прищепки, повітряні кульки, два медичних шприца різного об’єму, металевий манометр, комп’ютерні моделі насосу та гідравлічних машин, листок паперу, кольорові сигнальні картки.

Тип уроку: урок-дослідження.

 

Хід уроку

 

І. Організаційний момент

Пропоную вам написати на полях зошита одне з слів, що визначає ваш настрій зараз із з тих, що я назву: стривожений, спокійний, роздратований, байдужий,  радісний. Наприкінці уроку ми з’ясуємо, чи змінився ваш настрій.

 

ІІ. Актуалізація знань

Проводимо гру «Ромашка» (додаток В), яку можна замінити на експрес-контроль

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності:

Як ви гадаєте, чи може людина підняти слона без важеля, маючи лише з’єднані між собою циліндри та невелику кількість рідини? Звісно, на перший погляд – ні. Але автолюбителі за допомогою невеликого гідравлічного пристрою (гідравлічного домкрата) піднімають свій автомобіль для зміни колеса або для ремонту, а на заводах працюють гідравлічні преси, які штампують деталі машин із металевих заготівок.

Сьогодні на уроці ви дізнаєтесь, як можна прикласти меншу силу, а отримати більшу; які прилади використовують для вимірювання тиску, яку будову ці прилади мають та як працюють.

ІV. Вивчення нового матеріалу:

Як ви знаєте, атмосферний тиск вимірюється барометром. А от для вимірювання тисків, більших або менших від атмосферного, використовують манометри (від грецьких слів «манос» - рідкий, щільний та «метрео» - вимірюю).

Манометри – це вимірювальні прилади, які призначені для вимірювання тиску або різниці тисків.

Манометри бувають: рідинні та металеві.

Розглянемо принцип роботи та будову відкритого рідинного манометра.

Експериментальне завдання:

Кожній парі учнів видається рідинний манометр з гумовою трубкою, прищепка та кулька.  Потрібно надути повітряну кульку та прикріпити її до одного з країв гумової трубки з прищепкою на ній. Після цього знімимо прищепку. Що ми спостерігаємо?

Якщо злегка натиснути пальцем на кульку, то рівень рідини в коліні манометра, сполученого з кулькою, знизиться, а в другому коліні – підвищиться.

Як ви гадаєте, чим це пояснюється? Від натискання на плівку кульки тиск повітря в ній збільшується. За законом Паскаля це збільшення тиску передається і рідині в тому коліні манометра. Тому тиск на рідину в цьому коліні буде більший, ніж у другому, де на рідину діє атмосферний тиск. Під дією сили надлишкового тиску рідина почне переміщатися: в коліні із стиснутим повітрям рідина опуститься, у другому – підніметься. Рідина буде в рівновазі (зупиниться), коли надлишковий тиск стиснутого повітря зрівноважиться тиском, що його чинить надлишковий стовп рідини в другому коліні манометра.

Таким чином, про зміну тиску можна робити висновки за висотою надлишкового стовпа.

А якщо до гумової трубки приєднати коробочку  та опустити її в посудину з рідиною, то можна виміряти тиск усередині рідини. Що ми будемо спостерігати?( відповідь учнів)

Скажіть, а чи зручні у використанні такі манометри? (Звісно, ні). Чому? (Тому що вони дозволяють отримати значення тиску не відразу, а лише після деяких обчислень, крім того, рідину необхідно наливати до певного рівня).

Ось тому в техніці використовують металеві деформаційні манометри, які відразу показують вимірюваний тиск. Він був сконструйованим в 1848р. французьким вченим Е.Бурдоном.

 

За яким принципом влаштований і діє металевий манометр?

Основною частиною металевого деформаційного манометра є зігнута в дугу металева трубка, один кінець якої запаяний, а інший з’єднується за допомогою крана з резервуаром, де вимірюється тиск. Коли тиск у трубці зростає, вона починає розгинатися. Важіль та зубчаста передача з’єднують трубку зі стрілкою, яка рухається і вказує тиск на шкалі. Якщо тиск зменшується, трубка завдяки своїй пружності повертається в попереднє положення, а стрілка – до нульової поділки шкали. Шкала проградуйована в паскалях або атмосферах.

 

Експериментальне завдання 2:

Візьмемо  листок паперу та скрутимо його в трубочку. Потім закрутимо  її  в спіраль.  В один із країв трубки починаємо дмухати. Такий  принцип роботи металевий манометр.

 

А чи ефективні металеві манометри у використанні? (Так).

Чому? (Тому що вони відразу вказують величину тиску і не потрібно робити обчислення. Причому металеві манометри стійкі до механічних ушкоджень і більш надійні, ніж рідинні, але менш чутливі від рідинних манометрів).

Чи вірите ви, що найпершими гідравлічними машинами, що застосовувалися ще в стародавні часи, були всмоктувальні та нагнітальні насоси?

Давайте розглянемо спочатку будову всмоктувального насосу (демонстрація комп’ютерної моделі з супроводом коментаря вчителя)

 

Отже, який принцип роботи всмоктувального насоса?

А тепер розглянемо будову нагнітального  насосу (насос з повітряною камерою). (демонстрація комп’ютерної моделі з супроводом коментаря вчителя з допомогою учнів).

Як ви гадаєте, на яку максимальну висоту або з якої глибини можна підняти воду за допомогою таких насосів? Поршневим рідинними насосами можна качати воду лише з глибини до 10 м.

Поршневий компресор – це теж нагнітальний повітряний насос, поршень якого приводиться в дію двигуном. Компресор подає стиснене повітря в пневматичні інструменти (демонстрація анімації  моделі компресора).

Ми з вами розглянути насоси, що створила людина.

Чи знаєте ви які насоси, створила жива природа?

Наше серце є насосом, бо воно працює впродовж життя людини. Під час скорочення серцевого м’яза кров під тиском виштовхується із серця в артерії (спеціальні клапани не пускають її назад). Коли ж серцевий м’яз розслабляється, він заповнюється венозною кров’ю. (Читаємо: Це цікаво знати… ст.104)

А яким приладом вимірюють кров’яний тиск? (Тонометром.)

(демонстрація тонометрів та вимірювання тиску в одного з учні)

      

Ще один приклад застосування закону сполучених посудин є гідравлічні машини. Слово «гідравлічні» походить від грецького слова «гідравлікос» - водяний, але частіше в гідравлічних машинах використовують мінеральне масло.

Гідравлічні машини – це машини, в основі дії яких лежать закони руху і рівноваги рідин.

Основною частиною будь-якої гідравлічної машини є два циліндри різного діаметра, що з’єднані трубкою. Циліндри заповнені рідиною і закриті поршнями, які щільно прилягають до стінок циліндрів. Висоти стовпів рідини в обох циліндрах однакові, доки на поршні  не діють сили.

Експериментальне завдання 3:

Візьмемо два  медичних шприца і з’єднаємо їх між собою гумовою прозорою трубкою. В більший шприц набираємо підфарбовану рідину. Після починаємо тиснути  на поршень.  Ми бачимо, що  рідина в меншому шприці піднімається набагато швидше ніж у першому. Поясни, чому поршень великого шприца пересунувся на відстань меншу , ніж поршень маленького шприца .(Відповідь учнів)

Ось у цьому і полягає принцип роботи гідравлічної машини.

 

 

 

 

 

 

 

Розглянемо гідравлічну  машину. Нехай перший поршень має площу S₁, а другий – S₂, тоді F₁ та F₂ – сили, що діють на поршні. Тиск під малим поршнем (першим) дорівнює , а під великим (другим) дорівнює . За законом Паскаля тиск у всіх точках нерухомої рідини однаковий, тобто  р₁=р₂,  або .

 Користуючись властивістю пропорції, цьому співвідношенню можна надати такого вигляду: .

Отже, дивлячись на останнє рівняння, скажіть, за якої умови гідравлічна машина дає виграш у силі?

Гідравлічна машина  має виграш у силі у стільки разів, у скільки площа її великого поршня більша за площу малого.

Практичним застосуванням цього правила є гідравлічний прес, підйомник та безліч інших пристроїв.

Гідравлічний прес – це гідравлічна машина, призначена для пресування (стискування) пористих тіл (всередині яких є пустота).

Розглянемо будову та принцип дії гідравлічного преса. (демонстрація відеофрагменту «Гідравлічний прес»).

Де використовують гідравлічні преси? (Їх використовують під час виготовлення сталевих валіз і кузовів машин, залізничних коліс, соку виноградного та олії із соняшникового насіння, халви).

VI. Узагальнення знань

Інтерактивна вправа «Світлофор»

Учитель зачитує твердження. Учні відповіда­ють за допомогою сигнальних кольорових карток:

 

•    зелений колір (з) — правильно;

•    червоний (ч) — ні;

•  жовтий (ж) — твердження не стосується теми.

Твердження:

1. Гідравлічна машина складається з двох спо­лучених циліндрів різного діаметра, з яких викачано повітря і закрито рухомими поршнями. (ч)

2. За допомогою гідравлічної машини малою силою можна зрівноважити велику силу. (з)

3.  Максимальна висота, на яку можна підняти воду за допомогою насоса, визначається діаметром труби, по якій підіймається вода. (ч)

4. Сила тиску рідини, що діє на поршень, обернено пропорційна площі поршня. (ч)

5. Дію гідравлічної машини можна пояснити, спираючись на закон Паскаля. (з)

6. Гідравлічний домкрат складається з двох циліндрів різних діаметрів і поршнів, розміще­них у них. Поршень малого діаметра одночасно є і поршнем насоса, який нагнітає масло в циліндр великого діаметра. (з)

7. За допомогою гідравлічного домкрата підій­мають автомобіль масою 1 т, прикладаючи силу 500 Н. Отже, площа великого поршня більша від площі малого у два рази, (ч)

VII. Домашнє завдання

Вивчити параграфи  § 25, 28, 29  (підручник В.Д.Сиротюк. Фізика, 8 клас.– Київ, «Педагогічна преса», 2008),  розв’язати № 190, 201.

 

 

 

 

Урок 5

Тема уроку: Атмосфера Землі та атмосферний тиск.

Мета уроку:

• Сформувати поняття про атмосферний тиск, пояснити його існування  на підставі молекулярно-кінетичних уявлень.
• Навчити учнів розпізнавати явища природи, обумовлені атмосферним тиском.
• Розвивати логічне мислення, формувати інформаційну компетентність.

Обладнання: мультимедійна дошка, склянка з водою, лист паперу, дві пляшки, тарілка, монета, спиртівка, скляна пляшка з широкою горловиною, варене яйце, барометр-анероїд.

Тип уроку: Вивчення нового навчального матеріалу.

 

Хід уроку

.  Організаційна частина

Вітання, фіксація відсутніх, готовність до уроку, план роботи на уроці.

. Актуалізація знань 

Експрес-контроль учнів, який завершується взаємоперевіркою та виставленням оцінок.

 

     

     

     

     

     

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності

Тиск, температура і густина – найважливіші характеристики будь-якого газу, в тому числі і повітря, з якого складається атмосфера.

Будь-який газ, що міститься в посудині, тисне на її стінки. Це відбувається тому, що молекули газу рухаються і створюють тиск – діють з певною силою на стінки посудини. Коли температура підвищується, а об’єм газу не змінюється, швидкість руху молекул збільшується і тиск зростає.

На стіни кімнати, в якій ми знаходимося, теж тисне повітря. Якщо кімната не дуже щільно закрита і повітря надходить через вікна і щілини, тиск всередині і зовні легко вирівнюється. Тому тиск всередині кімнати майже не відрізняється від тиску під відкритим небом.

Сьогодні ми з вами більше дізнаємося про атмосферний тиск та його вплив на тіла на Землі.

ІV. Вивчення нового матеріалу:

Як відомо, повітря оточує всю Землю у вигляді кулястого шару, тому повітряну оболонку Землі називають атмосферою (грецьк. «атмос» — пара, повітря; «сфера» — куля). Як і будь-яке інше тіло, що має масу, атмосфера притягується до Землі. Діючи на тіла своєю вагою, вона створює тиск, що називається атмосферним тиском.

Повітря знаходиться в постійному русі, його маса над певною точкою поверхні безперервно змінюється, тиск підвищується там, де повітря стає більше, і знижується там, звідки повітря переходить в іншу точку. Головна причина руху повітря – зміна його температури. Нагріваючись від поверхні Землі, повітря розширюється і піднімається вгору, розтікаючись в сторони, в результаті біля поверхні Землі тиск знижується. Охолоджуючись над холодною поверхнею, повітря згущується і опускається вниз; у верхніх шарах густина зменшується, і туди спрямовується повітря зі сторони. Кількість повітря збільшується, і тиск над холодною поверхнею зростає.

 

 

В цілому на земній кулі формується кілька поясів атмосферного тиску. На екваторі, який інтенсивно нагрівається Сонцем, тиск постійно знижений. Тут нагріте від земної поверхні повітря піднімається і розтікається до тропічних широт. На висоті воно охолоджується, опускається вниз, створюючи в тропіках області підвищеного тиску.

Над полюсами температура постійно низька, тут холодне повітря опускається і згущується, в ці райони надходить повітря з помірних широт. Над полюсами встановлюється високий тиск, а над помірними широтами – низький.

Пояси високого і низького тиску не розподіляються над поверхнею Землі рівними смугами, бо материки і океани по-різному поглинають і віддають сонячне тепло, та й розташовуються на земній кулі нерівномірно. До того ж земна вісь нахилена до площини орбіти нашої планети і півкулі нагріваються неоднаково.

 

Атмосферний тиск: історія відкриття

Ще в давнину людина помічала, що повітря чинить тиск на наземні предмети, особливо під час негоди і ураганів. Вона користувалася цим тиском, змушуючи вітер рухати вітрильні судна, обертати крила вітряних млинів. Однак довго не вдавалося довести, що повітря має масу. Тільки в XVII столітті був поставлений дослід, який довів наявність маси у повітря. Приводом до цього послужила випадкова обставина.

В Італії в 1640 році герцог Тосканський задумав влаштувати фонтан на терасі свого палацу. Воду для цього фонтану повинні були накачувати із сусіднього озера, але вода не йшла вище 32 футів (10,3 м). Герцог звернувся за роз'ясненнями до Галілея, тоді вже глибокого старця. Великий вчений був збентежений і не відразу не знав як пояснити це явище. І тільки учень Галілея Торрічеллі після довгих досліджень, довів, що повітря має масу, і тиск атмосфери врівноважується стовпом води в 32 фути, або 10,3 м. Він пішов у своїх дослідженнях ще далі і в 1643 році винайшов прилад для вимірювання атмосферного тиску.

За допомогою досліду Торрічеллі вдалося не тільки підтвердити існування атмосферного тиску, але й виміряти його. У досліді Торрічеллі висота стовпчика ртуті становила 760 мм. Це послужило підставою для твердження, що нормальний атмосферний тиск дорівнює тиску стовпчика ртуті висотою 760 мм.

Тиск 1 мм рт. ст = 133,3 Па. Спостерігаючи щодня за висотою ртутного стовпа в трубці, Торрічеллі виявив, що ця висота змінюється, тобто атмосферний тиск може збільшуватися й зменшуватися.

Швидкості руху молекул, що входять до складу повітря, неоднакові.

У певної частини молекул швидкість набагато вище, ніж у переважної більшості. За рахунок цього вони можуть підніматися над Землею на значну висоту. Відносна кількість таких молекул з висотою зменшується. Відповідно зменшується й створюваний ними тиск.

Атмосферний тиск зменшується при збільшенні висоти над поверхнею Землі. Залежність атмосферного тиску від висоти над поверхнею Землі вперше виявив Блез Паскаль.

 Група його учнів піднялася на гору То-де-Дом (Франція) і виявила, що на вершині гори стовп ртуті на 7,5 см коротше, ніж біля її підніжжя. Експериментально встановлено, що біля поверхні Землі при невеликих змінах висоти (у кілька сотень метрів) тиск змінюється на 1 мм рт. ст. кожні 11 м висоти.

 

 

 

 

 

 

 

 

Для більших висот — наприклад, висот гір — потрібно враховувати, що зі збільшенням висоти зменшується густина повітря, внаслідок чого тиск зі збільшенням висоти зменшується повільніше.

Скажімо, при підніманні з рівня моря на 2 км тиск зменшується приблизно на 20 кПа, а при підніманні з 8 км до 10 км тиск зменшується тільки на 9 кПа.

На верхніх поверхах багатоповерхового будинку тиск повітря на кілька міліметрів ртутного стовпа менше, ніж на нижніх поверхах, — це можна помітити за допомогою звичайного барометра анероїда.

Подивіться на малюнки і скажіть чи правильні вони?

 

 Щоранку в прогнозах погоди передаються дані про атмосферний тиск в мм.рт.ст. над рівнем моря. Чому ж атмосферний тиск, виміряний на суші, найчастіше пров’язують до рівня моря? Справа в тому, що атмосферний тиск зменшується з висотою, і досить істотно. Так на висоті 5000 м він вже приблизно в два рази нижчий. Тому для отримання уявлення про реальний просторовий розподіл атмосферного тиску і для порівнянності його величини в різних місцевостях і на різних висотах, для складання синоптичних карт тощо, тиск приводять до єдиного рівня, тобто до рівня моря.

На самопочуття людини, яка досить довго проживає в певній місцевості, звичайний, тобто характерний для цієї ж місцевості тиск не повинен викликати особливого погіршення самопочуття, а збій відбувається найчастіше при різких неперіодичних коливаннях атмосферного тиску, і як правило  2-3 мм.рт.ст./3 години. У цих випадках навіть у практично здорових людей падає працездатність, відчувається важкість у тілі, з'являється головний біль. Вплинути на погоду ми не в змозі. Але ось допомогти своєму організму пережити цей важкий період зовсім нескладно.

 

Як людина переносить різну висоту?

1,5 – 2 км (гора Ай-Петрі)

Це безпечна або індиферентна зона, в якій не спостерігається жодних суттєвих змін фізіологічних функцій організму.

2 – 4 км

Зона повної компенсації: спостерігаються деякі порушення в діяльності серцево-судинної системи, органів відчуттів та ін., які завдяки мобілізації резервних сил організму швидко зникають.

4 – 5 км (гора Ельбрус)

Зона неповної компенсації: спостерігається погіршення загального самопочуття.

6 – 8 км

Критична зона: спостерігаються серйозні функціональні розлади життєдіяльності організму.

Більше 8 км (гора Джомолунгма)

Смертельна зона: людина може знаходитися на цій висоті без дихального апарату лише деякий час – 3 хвилини. На висоті 16 км – 9 секунд, після чого настає смерть.

 

Ми дізнались, що атмосферний тиск – це фізична величина, яка має свої одиниці вимірювання. Але як і будь-яка інша величина вона вимірюється певним приладом. 

 

Гра «Анаграма»

 

 

Атмосферний тиск вимірюють за допомогою ртутного барометра, в якому тиск стовпа ртуті врівноважується атмосферним тиском. Запаяну з одного кінця скляну трубочку опускають вільним кінцем у посудину із ртуттю. Стовпчик ртуті піднімається і опускається в залежності від зміни тиску повітря на відкриту ртуть в посудині. За спеціальною шкалою визначають величину атмосферного тиску. Середній тиск на рівні моря близько 760 мм ртутного стовпа.

Ртутний барометр незручний у користуванні, крім того, пара ртуті є дуже шкідливою для організму людини. Тому вчені виготовили новий прилад – барометр-анероїд (анероїд – безрідинний).

Анероїд – гофрована коробочка, з якої викачали повітря. 
Її закріплюють у пружній скобі. При збільшені тиску коробочка стискується, розтягуючи пружину. Коли тиск зменшується, коробочка навпаки, розпрямляється. Її рух через передавальний механізм викликає поворот стрілки. Шкалу приладу градуюють у міліметрах ртутного стовпчика або гектопаскалях. 

Барометри використовують метеорологи. На стіні фізичного кабінету ви також бачите барометр і можете прослідкувати за зміною погоди. 
Відомий вислів: «барометр падає» не слід розуміти у прямому значенні. Це означає, що тиск знижується, тому, виходячи з дому, про всяк випадок необхідно взяти з собою парасольку.

V. Закріплення вивченого матеріалу

 Поясніть досліди 

Пропонуємо вам пояснити декілька цікавих дослідів. 
Ви успішно виконаєте завдання, якщо зрозуміли тему уроку.

 

 

    

 

 

VІ. Підсумки уроку

1) Інтерактивна вправа «Закінчити речення»

Ми дізналися, що …:

• Повітря має…
• Із-за цього виникає…
• З підйомом в гори атмосферний тиск…
• В верхніх шарах атмосфери густина повітря…
• Дія піпетки, шприца ґрунтується…

 2) Оголошення оцінок .

VІІ. Домашнє завдання:

1. Вивчити параграфи  §27, розв’язати №206-210

(підручник В.Д.Сиротюк. Фізика, 8 клас.– Київ, «Педагогічна преса», 2008), 

    2) Підготувати повідомлення про «Атмосферний тиск в живій природі»

 

 

 

Урок 6

Тема уроку: «Виштовхувальна сила. Закон Архімеда»

Мети уроку:

• Обґрунтувати існування виштовхувальної сили;
• формувати вміння пояснювати причини виникнення виштовхувальної сили;
• навчати учнів експериментально визначати цю силу та встановлювати її залежність від густини рідини, об’єму тіла;
• сформувати уявлення про закон Архімеда та його застосування;
•  розвивати науковий світогляд учнів;
• розвивати творчі здібності учнів, спонукаючи їх до самостійного отримування висновків при виконанні певних дослідів та розв’язанні якісних задач.

Обладнання: тіла різного об’єму, динамометр, склянки з водою, сіль ложка, відливна посудина.

Тип уроку: Вивчення нового навчального матеріалу.

 

Хід уроку

І.  Організаційний момент. Перевірка домашнього завдання.  - 4 хв.

ІІ. Актуалізація опорних знань учнів. – 5 хв.

Розгадайте кроссворд

1.  Предмет, за допомогою якого можна отримати краплину рідини. (Піпетка)
2. Предмет, яким користувався Торрічеллі при вимірюванні атмосферного тиску. (Трубка)
3. Повітряна оболонка, що оточує Землю. (Атмосфера)
4. Прізвище бургомістра, який експериментально довів існування атмосферного тиску. (Геріке)
5. На стіні висить тарілка
   По тарілці ходить стрілка.
   Ця стрілка наперед
   Нам погоду впізнає. (Барометр)

6. Прилад, що служить для взяття проб різних рідин. (Лівер)
7. Одиниця сили. (Ньютон)

 

 

 

ІІІ. Мотивація  навчальної діяльності

Під водою ми можемо з легкістю підняти важкий камінь, який із зусиллями підіймаємо на повітрі. Якщо взяти в руки корок та занурити його у воду, а потім відпустити, то він спливе. Чому ж так відбувається? Про це ми согодні і поговоримо.

Дослід 1:  Підвісимо до динамометра вантаж та визначимо показання динамометра.  Сила, з якою вантаж розтягує пружину динамометра виявилась рівною 0,5 Н.  Тепер опустимо цей вантаж у воду, динамометр показує силу, з якою тіло у воді розтягує пружину – 0,3Н. Отже сила, з якою тіло розтягує пружину динамометра, в рідині менше, ніж у повітрі.   Куди ж зникла сила у 0,2Н?

F=P-P₁

Дослід 2: Розглянемо інший приклад. Дерев`яний брусок плаває на поверхні води. Якщо брусок знаходиться в стані спокою, то значить сили, що на нього діють, врівноважують одна одну.  Одна з сил – це спрямована вниз сила ваги, що діє на брусок з боку Землі, інша, вочевидь, спрямована вверх, і діє на брусок з боку води, виштовхуючи його. Тому цю силу і називають виштовхувальною.

Дослід 3:Якщо до динамометра підвісимо невелике тіло  та  зануримо це тіло в ємність, що заповнена водою до відливною трубки, можна побачити, що частина рідини виливається в склянку.  Отже, можна зробити висновок, що виштовхувальна сила, що діє на тіло, занурене в рідину, дорівнює вазі рідини в об’ємі, зайнятому тілом.

V_т=V_р

Уперше це було встановлено Архімедом, давньогрецьким вченим, який вперше вказав на існування виштовхувальної сили та розрахував її значення. Тому це твердження називають Законом Архімеда, а виштовхувальну силу Архімедовою силою.

А цікаво знати, що спонукало давньогрецького вченого до відкриття цього закону. Легенду про Архімеда та його відкриття нам проілюструє відео

Відео №1 «Архімед»

Експеримент 1:Підвісимо до динамометра по черзі тіла, що виготовлені з однієї речовини, але при цьому мають різний об’єм, та опустимо в посудину з водою.  Який висновок ми можемо зробити? Який взаємозв’язок між об’ємом тіла та виштовхувальною силою?

Експеримент 2:   В посудину з водою насиплемо  декілька ложок солі  та перемішаємо до часткового її розчину. Знову  опустимо тіла в утворений розчин. Які зміни ми спостерігаємо?

Як ви вважаєте, від чого залежить зміна величини виштовхувальної сили?

Так, правильно від густини рідини в яку занурили тіло та його об’єму. Цю залежність записують у вигляді:

 

F_А= ρ_р V_тg

 

IV. Перевірка знань учнів 

   Вікторина

      1. Герой роману О.Беляєва «Людина-амфібія» розповідає: «Дель­фіни на суші значно важчі, ніж у воді. Взагалі, у вас тут усе важче, навіть власне тіло.» Чи має рацію герой роману?      (Так, бо у воді частина ваги тіла зрівноважується архімедовою си­лою.)

     2. Водорості мають тонкі, довгі стебла. Чому вони не потребують товстіших і міцніших?      (Під дією архімедової сили стебла водоростей досить стійко збері­гають вертикальне положення, тому міцність стебла зайва.)

     3. Чому деякі рослини перед дощем «плачуть»?      (Волога виділяється у зв 'язку зі зменшенням зовнішнього атмосфер­ного тиску і збільшенням у результаті цього кореневого тиску.)

     4. Чи має рибина у воді вагу?     (Ні, оскільки середня густина живої рибини дорівнює густині води, в якій вона знаходиться.)

     5. Крокодили іноді ковтають камінці, маса яких складає близько 1 % маси тіла тварини. Для чого вони це роблять?      (Каміння служить баластом, який дає змогу крокодилу ходити по дну водойми і швидко затягувати свою жертву під воду.)

     6. Чому людина повинна вчитися плавати, а тварини відразу плавають, уперше ввійшовши у воду?       (Тварини плавають завдяки сильному роздуванню тулуба.)

     7. Чому гуси і качки, плаваючи у воді, виходять сухими, а кури тонуть?   (Гуси і качки змащують своє пір 'я жиром зі спеціальної залози, яка міститься в куприку, що дає змогу втримати прошарок повітря, який зменшує вагу      птаха. Кури не мають таких залоз.)

     8. Хто краще ходить болотом — корова чи кінь?     (Корова, бо вона парнокопитна: коли нога її грузне, ратиця роздво­юється і стає ширшою. При підніманні ноги ратиця звужується, під неї легко заходить повітря. Якщо з в 'язкого      болота витягує ногу кінь, під його копитом утворюється розрідження, і зовнішній тиск утруд­нює піднімання ноги.)

     9. У слона коротка шия, він не може нагнутися до води, щоб напитися. Як же він п'є воду?     (Він несвідомо використовує атмосферний тиск, опускає у воду хо­бот і втягує в себе повітря. Під дією атмосферного тиску хобот наповнюється водою.)

     10. Як утримуються черевоногі молюски на поверхні інших тіл? 
    (За рахунок атмосферного тиску під ногою утворюється розрідження.)

     11. Чому ми набираємо якомога більше повітря в легені під час плавання?     (Зі збільшенням об 'єму грудної клітки збільшується об 'єм води, який витісняється тілом, а отже, збільшується архімедова сила.)

     12. Чому під час піднімання на високу гору нормальна діяльність суглобів порушується — руки й ноги стають «неслухняними», легко може статися вивих?      (Унаслідок розрідження повітря в горах зменшується атмосфер­ний тиск, отже, зменшується тиск на з'єднання суглоба і він стає порівнянним з тиском у суглобовій сумці, в результаті чого нормаль­на діяльність суглоба порушується.)

 V. Розв'язування задач

      № 245,266 ( підручник В.Д.Сиротюк. Фізика, 8 клас.– Київ, «Педагогічна преса», 2008)

VI. Підсумок уроку Оголошення оцінок.

 VII. Домашнє завдання.

1. Вивчити параграфи  §30, розв’язати №246,258

(підручник В.Д.Сиротюк. Фізика, 8 клас.– Київ, «Педагогічна преса», 2008),

2. Пригадати  судоходні географічні відкриття .

 

 

Урок 7

Тема уроку: Плавання суден.  Повітроплавання.

Мета уроку:

• з'ясувати умови, за яких можливе плавання тіл; показати практичне застосування  закону Архімеда;
• розглянути застосування умов плавання тіл у житті та техніці;
• розвивати логічне мислення, пам'ять, навики виконання та осмислення експерименту;
• розвивати вміння спостерігати, аналізувати й пояснювати фізичні явища, застосовувати     набуті знання для розв’язання розрахункових, якісних та експериментальних задач;
• виховувати зацікавленість до предмета.

Тип уроку:    вивчення нового матеріалу.

 

Хід уроку

І.  Організаційний момент.

ІІ. Актуалізація опорних знань учнів  (фізичний диктант).

ІІІ. Мотивація  навчальної діяльності

На столі стоїть склянка з водою, в якій плаває яйце.

- Погляньте сюди діти. Бачите яйце, але воно не просте і не золоте – воно розумне. Вміє виконувати мої бажання. Я тобі яєчко піділлю водички, а ти яєчко пливи (підливається солона вода). Знову піділлю водички, а ти яєчко тони (підливається чиста вода).   Ну то як слухняне в мене яйце?

Ми знаємо, що на всяке тіло, що знаходиться у рідині діє сила Архімеда. Але одні тіла плавають, інші тонуть, а треті спливають на поверхню. Чому так відбувається допоможе розібратись матеріал сьогоднішнього уроку, де ми встановимо умови плавання тіл, з’ясуємо фізичні основи повітроплавання, розглянемо приклади плавання тіл в житті та техніці.

Умови плавання тіл

На тіло, що занурено в рідину діють дві сили: сила тяжіння, що спрямована вертикально вниз, та архімедова сила, що спрямована вертикально вверх.

Розглянемо, що буде відбуватися з тілом під дією цих сил, якщо спочатку воно було нерухоме:

1. Якщо сила тяжіння більше архімедової сили, то тіло буде занурюватись на дно, тонути;
2. Якщо сила тяжіння дорівнює архімедовій силі, то тіло може знаходитися в рівновазі в будь-якому місці рідини, тобто плавати;
3. Якщо сила тяжіння менше архімедової сили, то тіло будо підійматися із рідини, тобто спливати.

Коли ж тіло, що спливає, досягне рідини, то при подальшому його русі вверх, архімедова сила буде зменшуватися. Тому що буде зменшуватися об’єм частини тіла, що занурено в рідину,  а архімедова сила дорівнює вазі рідини в об’ємі тіла, що в неї занурено.  Коли архімедова сила стане дорівнювати силі тяжіння, тіло зупиниться і буде плавати на поверхні, частково занурившись в рідину.

Відео 1: Підводний човен

 

З іншого боку в залежності від порівняння густин тіла та рідини, тіло може по різному себе поводити:

ρ_тіла   <   ρ_рідини         тіло спливає,

ρ_тіла  =   ρ_рідини        тіло плаває на певній глибині,

ρ_тіла   >  ρ_рідини        тіло тоне.

 

Двоє різних тіл беремо, в рідину їх покладемо.

Тут же випливе одне, друге вмить піде на дно.

В нас та сама рідина, в чому справа – хто це зна?

 

Відео 2: Плавання тіл

 

А де ми зустрічаємось з умовами плавання або їх використовуємо у житті, побуті, науці і техніці?

   З’ясувати це питання допоможе нам подорож на науковому кораблі. Під час подорожі ми відвідаємо декілька гаваней, де ви дізнаєтесь, як удосконалювалось судноплавство, як люди здійснили мрію подорожувати у повітряному просторі. І так в подорож:

1.Гавань біологічна.

Густина живих організмів, які населяють водяне середовище (китів, дельфінів, риб), дуже мало відрізняється від густини води. У китів це досягається за рахунок товстого жирового шару, який міститься під шкірою. Цікаву роль відіграє плавальний міхур у риб, який може стискуватись. Змінюючи об’єм міхура, риба змінює об’єм свого тіла. Завдяки цьому вона може регулювати глибину свого занурення. Кити регулюють глибину занурення, змінюючи об’єм легень.

Природа наділила риб повітряним міхурцем. Основна його функція – гідростатична. Він допомагає рибі залишитись на певній глибині, де вага витісненої води дорівнює вазі самої риби. Якщо риба опускається нижче, то зовнішній тиск води стискає її тіло і повітряний міхурець зменшує об’єм (а при зменшенні об’єму сила Архімеда буде зменшуватись і риба буде упускатись вниз.) При підйомі на поверхню об’єм міхурця – збільшується, отже збільшується F_а, що виштовхує рибу наверх. Таким чином повітряний  міхур забезпечує розташування риби на певній глибині.

Чому птахи не тонуть, а плавають на воді?

Значну роль у тому, що  лебеді, гуси, качки дуже мало занурюються у воду відіграє товстий шар пір’я і пуху, в якому міститься багато повітря. Цей товстий шар не пропускає воду і має дуже малу густину. За рахунок цього середня густина птиці значно менша від густини води.

 

2. Гавань історична.  

Першими спробами людей пересовуватись по воді – це були уламки дерев. Пізніше з’явились плоти та човни з видовбаним поглибленням, в якому розташовувалась людина. Потім приблизно за 3000 років до нашої ери з’явились вітрило. перші вітрила виготовляли зі шкур тварин.                          

Згодом людина застосовувала для переміщення лодки виготовленні як з дерева так і з заліза. Хитрість заключалася в тому, що корпус лодки який занурюється у воду, роблять об’ємним, а  всередині лодки є великі порожнини, заповнені повітрям, які сильно зменшують щільність лодки. Обсяг води що витісняється збільшується, що збільшує F_А. Цю властивість використовують у судноплавстві.

Але в кораблі використовували не тільки для перевезень і торгівлі, але й для наукових досліджень, відкриття нових земель

 -  Що ви пригадаєте про географічні відкриття , пов 'язані з суднами ?

Сучасні кораблі це надзвичайно великі споруди які добре тримаються на воді.  Пластинка з жерсті або фольги тоне у воді. Але, якщо додати фользі форму коробки (або кораблика), то коробка буде плавати. Це явище лежить в основі будови сучасних судів, для виготовлення яких використовуються різні матеріали. Корпус корабля звичайно роблять зі сталевих листів, всі внутрішні кріплення, що надають судам міцність, також виготовляють із металів.

 На спорудження судів ідуть десятки інших матеріалів, що мають, порівняно з водою, як більшу, так і меншу густину. Але за рахунок того, що об’єм судна досить великий, його середня густина менше густини води. Завдяки цьому й виникає більша виштовхувальна сила.

 

Відео 3: Чому кораблі плавають

Осадка - глибина занурення судна на певну глибину.  Ватерлінія (з голланд. ватер - вода) - найбільш допустима осадка, яку позначають на корпусі судна червоною лінією. За висотою ватерлінії над поверхнею води завжди можна визначити, завантажене судно чи йде порожняком.

Також на суднах роблять інші позначки, наприклад визначають рівень занурення судна в різних морях і океанах (в різних місцях Світового океану густина води різна) та залежно від пори року (густина води залежить ще й від температури води, бо влітку густина менша, ніж узимку). 

Масу води, що витісняється повністю завантаженим кораблем, називають водотонажністю судна.

Водотонажність судна збігається з його власною масою (разом з вантажем) і звичайно виражається в тонах. Наприклад, водотонажність танкера-гіганта становить більше 640 тис. тон.

 Водотонажність океанського пасажирського лайнера — десятки тисяч тон, а невеликої яхти — кілька тон.

Вантажопідйомність судна дорівнює різниці між водотонажністю судна й масою цього судна без вантажу. Вантажопідйомність показує вага вантажу, перевезеного судном.

 3. Гавань пригодницька.

Густина людини співрозмірна з густиною води, тому людина також може перебувати під водою. Для тривалого перебування вона використовує підводні апарати: водолазні костюми, батисфери та батискафи.

Водолазні костюми мають масу до і більше 50 кг (їх підошви роблять свинцевими, щоб збільшити вагу водолаза і надати йому більшої стійкості під час роботи у воді), завдяки значному об'єму костюма (виштовхувальна сила води зрівноважує майже всю його вагу), водолаз має можливість вільно пересуватися у воді, а користуючись аквалангом (його винайшов відомий дослідник морських глибин французький учений Жак-Ів Кусто), людина може довго перебувати у воді й вільно плавати.

Батисфера (з грец. батис - глибокий і сфера) - це дуже міцна сталева куля з ілюмінаторами (вікнами) з товстого скла, її опускають на сталевому тросі, усередині кулі перебувають дослідники для досліджень морів і океанів, які підтримують зв'язок з кораблем.

Батискаф (з грец. батис - глибокий; скафос - судно) не утримується на тросі, адже має власний двигун і може вільно переміщатися на великих глибинах (до 11 км) у будь-яких напрямах.

 

4. Гавань повітряна.  Двісті років назад маленьке французьке містечко стало відоме всьому світу. Там було запущено першу повітряну кулю! Придумали цей винахід – брати Монгольфье.

    5 травня 1783 року посередині площі на стовпах висить величезна повітряна куля. Внизу зроблено великий отвір, під яким знаходиться жаровня з гарячим вугіллям.  Нагріте повітря в кулі збільшило її об’єм, вона стала легшою і піднялась вверх, а незабаром зникла в хмарах. Пізніше на зміну повітряним кулям прийшли дирижаблі, рухом яких можна керувати. Застосовуються повітряні кулі та дирижаблі для дослідження верхніх шарів атмосфери, для метеорологічних прогнозів, перевезення вантажів, установки опорних ліній електропередачі.

Відео 4: Повітряна куля

 

5.Небезпечна гавань. Ви знаєте, що Антарктида вкрита товстим шаром льоду, від якого відриваються великі уламки – айсберги. А чим небезпечні айсберги?

Подивіться на рисунок: гарне явище — айсберг, що плаває в океані. Однак чи знаєте ви, що нашим очам з’являється лише 1/10 частина всього айсберга, а 9/10 — сховані водою.

 У зв'язку з тим, що густина льоду дорівнює 920 кг/м³, а морської води приблизно 1025 кг/м³, зазвичай біля 90% об'єму айсбергу знаходиться під водою, тому її важко уявити, від чого й пішов вираз «верхівка айсбергу», який означає труднощі або проблеми, які є частиною набагато більшої біди.

Айсберг може легко пошкодити металевий корпус судна. Течіями вони заносяться на морські шляхи і являють собою небезпеку для судноплавства. Найвідомішим випадком фатального пошкодження айсбергом корпусу судна є випадок з пасажирським судном «Титанік» 14 квітня 1912 року.

 

V. Підсумки уроку.

Рефлексія:

Жив на півдні Китаю Мудрець. Ішли до нього люди за порадою, і слава про його розум сягала далеко за межі країни. Та почув він, що на сході  є інший,  і люди почали топтати стежку до нього.  Тож задумав він повернути собі славу. Упіймав метелика і вирішив спитати: «У мене в руках живе чи мертве?» Якщо той скаже живе – то стисну долоні, а якщо скаже мертве – то розіжму і метелик полетить . Зустрілися вони,  а він і питає : « Живе чи мертве?»

• «Усе в твоїх руках» - відповів той.

Так і у вас діти ,  все у ваших руках. Тож борітеся за знання і поборите!

VI. Домашнє завдання.

1. Вивчити параграфи  §31, №266, №263 розв’язати (підручник В.Д.Сиротюк. Фізика, 8 клас.– Київ, «Педагогічна преса», 2008)
2. Пояснити фізичний зміст прислів’я: 
   а) «Як камінь у воду»
   б)  Великому кораблю – велике плавання.

 

 

 

 

 

 

Урок 8

Тема уроку: Гідростатичне зважування.

Лабораторна робота№ 8 : Зважування тіл гідростатичним методом.

Мета уроку:

• Ознайомити учнів з методом гідростатичного зважування та сформувати вміння вимірювати густину твердого тіла і рідини методом гідростатичного зважування; удосконалювати експериментальні навички та навички проведення віртуальних дослідів.
• Розвивати пізнавальну активність, творчі здібності, вміння мислити в стандартних і нестандартних ситуаціях.
• Виховувати свідоме розуміння значення знань у житті людини, готовність до колективних форм діяльності, зацікавленість учнів у результатах своєї роботи, відповідальність за здобуття ЗУН, впевненість при прийнятті рішень, навички раціонального використання часу.

Обладнання:  динамометр або пружина; вимірювальний циліндр або мензурка; тіло невідомої маси; штатив; посудина з водою; лінійка вимірювальна.

Тип уроку. Урок формування практичних навичок, умінь, знань.

 

 

Хід уроку

І. Організаційна частина

Вітання, фіксація відсутніх, готовність до уроку, план роботи на уроці.

. Актуалізація знань 

Інтерактивна вправа «Збери пазл».

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності

Якщо вправа виконана правильно, то для перегляду відкриється фрагмент мультфільму «Коля, Оля і Архімед».

Після перегляду обговорюємо спосіб, який Архімед використав для розв’язання поставленого царем завдання.

Суть методу гідростатичного зважування  полягає в тому, що густина твердих тіл визначається подвійним зважуванням: спочатку тіло зважують у повітрі (при цьому в багатьох випадках нехтують виштовхувальною силою, що діє на тіло у повітрі), а потім - у рідині, густина якої відома (наприклад, у воді). Гідростатичне зважування з давніх часів застосовується для визначення густини різних речовин. Для цього використовують закон Архімеда.

Підводне (гідростатичне) зважування

Цей метод вважається «золотим стандартом», так як має + / — 1,5% похибки. Таким способом  вимірюють відсотковий  вмісту жиру в організмі людини.

Дослідження виглядає так: людина сідає в крісло, підвішене до терезів, видихає, і його занурюють у резервуар з водою. Приблизно 10 секунд, поки йде підводне зважування, не можна дихати. Вся процедура повторюється кілька разів. По трьох максимальних результатах розраховують середнє значення. На його підставі з допомогою кількох складних формул обчислюється відсоток жиру в  тілі.
Зважаючи на те, що кістки і м'язи більш щільні, ніж вода, то людина з великим процентним вмістом жиру буде важити більше у воді і мати більш низький відсоток жиру тіла.  Точність вимірювання тут залежить від видиху повітря з легенів під час процедури. Процес займає близько 20-30 хвилин, коштує близько $ 100-150, і доступний кожному в науково-дослідних лабораторіях, університетах і лікарнях

Плюси
• Висока точність.

Мінуси
• Непрактичність.

• Висока вартість.

• Можливість частого використання (якщо Вам, звичайно, не сподобалося неодноразово занурюватися в бак і витрачати $ 150).

При зважуванні жінок і літніх людей він не відрізняється особливою точністю із-за того, що формули, добре «працюють» на чоловіків, тут дають значні похибки. Причина в різній щільності кісткових і м'язових тканин — у одних вони щільні, а у інших  менш щільні.

Якщо Ви дуже хочете отримати найбільш точну цифру своїх жирових відкладень в організмі, або Ви культурист або модель, чітко відстежуєте зміни в організмі, тоді гідростатичне зважування має сенс. В іншому випадку, це дуже непрактично.

Розглянемо приклад. Зважимо за допомогою динамометра тіло та запишемо значення ваги тіла Р=8Н.  Тепер зануримо повністю дане тіло у воду та знову зафіксуємо показник динамометра Р₁ =5Н. Визначимо густину тіл, якщо вважати, що густина води дорівнює 1000 кг/м³.

Сила Архімеда  визначається  F_a=P-P₁

Звідки        gρV= P-P₁

Оскільки   Р=mg=gρ_тV,  то

Підставимо це у вираз для архімедової сили, одержимо ,   звідки і випливає шукана формула для  визначення густини речовини твердого тіла:      

Підставимо наші значення у формулу

ρ= 1000*(8/(8-5))=2600 кг/м³.  За таблицею густин визначимо матеріал з якого виготовлено тіло – це граніт.

ІV.Формування практичних навичок та вмінь

Лабораторна робота виконується відповідно до інструкції, поданої в підручнику «Фізика», 8 клас Д.Сиротюк.. на с.117  (додаток Г )

VI. Домашнє завдання.

1. Вивчити параграф  §32

 (підручник В.Д.Сиротюк. Фізика, 8 клас.– Київ, «Педагогічна преса», 2008)

2. Дати відповідь на запитання:

1.  Чому жир у гарячому супі збирається на поверхні?
2. Чому порожня скляна пляшка плаває на поверхні води, а наповнена водою тоне?
3. Чому мильна бульбашка, наповнена повітрям і опущена у вуглекислий газ, не падає на дно?
4. Дерев'яний брусок, що плаває у воді, витісняє 0,5 л води.
   Яка вага бруска?
5. На поверхні води у відрі плаває мідна каструля. Чи зміниться рівень води у відрі, якщо каструля потоне? Чому?
6. Тіло, маса якого дорівнює 2,5 кг, повністю занурили у воду. Маса витісненої води виявилася 2 кг. Потоне це тіло в рідині чи спливе на поверхню?
7. Як визначити масу дерев'яної кульки, маючи мензурку з водою?
8. Теплохід переходить із річки в море. Порівняйте виштовхувальні сили, які діють на нього в річці і морі.

 

Урок 9

Тема уроку:  Розв’язування задач на тиск твердих тіл, рідин і газів, закон Архімеда  та умови плавання тіл.

Мета уроку:  

• Формувати вміння застосовувати здобуті знання при розв’язуванні адач; повторити основні фізичні поняття та їх застосування на практиці;
• Виховувати наполегливість, уважність, відповідальність, інтерес до фізики, почуття колективізму, самостійність;
• Продовжувати розвивати логічне мислення, вміння аналізувати, робити висновки.

Тип уроку:   Урок узагальнення та систематизації знань.

Форма уроку:  урок – змагання  - Сходження на вершину «Знань»  

                                          

Хід уроку

 

І.Організація класу.

Привітання класу, побажання учням хорошого настрою і плідної роботи. Перевірити готовність учнів до уроку, відмітити відсутніх.

ІІ.    Мотивація навчання

Спинись, миттєвість, гарна ти!

Доступна, масова, красива!

Пізнати всі нові світи.

Нам на уроці так важливо!

            Тож будемо ловити кожну митть, не гаяти жодної хвилинки, будемо наполегливо працювати, допомагати один одному та залишаємося  допитливими.

            Сьогодні ми проведемо урок у вигляді гри «Сходження на вершину Знань»  з раніше вивчених тем.

 

Тож уявіть собі, що ми знаходимося біля підніжжя гори і нам потрібно піднятися на вершину знань. Зробити це буде не легко, але можливо, якщо ви матимете наполегливість, уважність. бажання. Щоб піднятися на вершину знань, треба подолати ряд етапів. На кожному етапі вам треба виконати певний вид завдань, з якими ви повинні справитися.   Зрозуміло, до вершини йти самотужки важко і ризиковано, тому ви об’єднаємося в групи.

Готові? Тож рушаймо!

ІІІ.    Актуалізація опорних знань.

 

1. Інтерактивна гра «Фізичний волейбол»
2.                         Чи зміниться тиск води на дно посудини, якщо її пе­релити з вузької склянки в широку каструлю?
3.                         У посудині з водою розчинили кухонну сіль. Чи зміниться тиск на дно посудини?
4.                         Чому повітряні кулі й мильні бульбашки мають куля­сту форму?
5.                         Які сполучені посудини є у вас удома? Наведіть при­клади.
6.                         М'яч, винесений узимку з кімнати на вулицю, стає слабко надутим. Чому?
7.                         Чому плавець, що пірнув на велику глибину, відчуває біль у вухах?
8.                         Яким чином за допомогою невеликої кількості води можна створити великий тиск?
9.                         Для чого відвідним трубам раковини на кухні надають колінчату форму?
10.           Сидячи біля багаття, можна ба­чити, як від полін, що горять, із тріском розлітаються іскри. Чому відскакують іскри?
11.           У романі Олександра Бєляєва «Людина-амфібія» є такі рядки: «Іхтіандр поринав усе глибше й глибше в присмеркові глибини океану. Йому хотілося побути на самоті, оговтатися від нових вражень, розібратися у всьому тому, що він дізнався і побачив... Він пори­нав усе повільніше. Вода густішала, вона вже тиснула на нього, дихати ставало дедалі важче. Його оточили густі зелено-сірі сутінки..» Чи може значно змінюватися густина води із глиби­ною?
12.           Поясніть явище, описане у книжці Жака-Іва Кусто «У світі безгоміння»: «На глибині шести футів  уже було тихо й спокійно, але вали, що котяться нагорі, давали про себе знати до глибини у двадцять футів ритмічним посиленням тиску на барабанні перетинки».
13.           Чому вибух снаряда під водою згубний для організмів, що живуть у воді?
14.           3 якою метою залізничні шпали кладуть на сипучий баласт (пісок, гравій, щебінь), а не безпосередньо на твердий ґрунт залізничного полотна?
15.           Чи справедливий закон сполучених посудин за умов невагомості? Поясніть чому.
16.           Чому в людини, що швидко піднімається вгору, на­приклад, на літаку чи у швидкісному ліфті, закладає вуха?
17.           Чи буде гідравлічний прес працювати на Місяці? Чи буде яка-небудь відмінність в його роботі на Місяці порівняно з роботою на Землі?
18. Чому верблюди з важкою ношею не провалюються в пісок?
19. Для чого будують фундамент при спорудженні будинків?
20. Для чого в рюкзаках роблять широкі лямки?
21. Чому по тонкому льоду небезпечно ходити та кататися на ковзанах?
22. Чи залежить тиск, що здійснюється автомобілем на землю, від того, як сильно накачані його колеса?
23. Чому водонапірна башта повинна бути вище будинків, які забезпечуються водою із цієї вежі?
24. Чому пасажирам у літаках далекого прямування авторучки із чорнилом треба поміщати в спеціальні поліетиленові пакетики?
25. Чому тоне корабель, що одержав пробоїну?

 

 Отже ми піднялися на деяку висоту. Трохи перепочили і знову в путь до наступної зупинки. Шлях стає важчим, тому будьте уважними! Щоб його успішно подолати, нам треба знайти рішення   в певних завданнях

 

2. Гра «Хто першим скаже «Еврика!»

Команди повинні розв'язати по 3 задачі,  які мають якісний, експериментальний і конструкторський характер.

Пропонуються задачі такого типу:

1.​ Перемістіть картоплину з дна посудини на поверхню води, не торкаючись, до неї руками. Поясніть дослід. (Обладнання: посудина з водою, на дні якої знаходиться картоплина, сіль, ложка.).

2.​ Визначте об'єм тіла неправильної форми. (Обладнання: мензурка, бан​ка з водою, нитка, камінець, лінійка з міліметровими поділками.}

4.​ Зберіть воду з кювети у склянку, не переливаючи її. Поясніть свої дії.  (Обладнання: кювета з водою, склянка, смужка поперу, сірники.)

5.​ Обгрунтуйте експериментально висновок: тиск рідини на дно посудини прямо пропорційний висоті стовпа рідини.  (Обладнання: глибока посудина з водою, скляний циліндр без дна, кружок з картону, склянка з підфарбованою водою.)

6.​ Сконструюйте і оформіть фонтан. Поясніть принцип його дії.

(Облад​нання: широка посудина, посудина з водою, гумові і скляні трубочки, затис​кач, штатив, кольоровий картон (цупкий папір), клей, ножиці.)   

 

3. «Розрахункові задачі»

           Учні розв’язують  задачі.

1.  Знайти тиск хлопчика на підлогу, маса якого 45 кг, а площа підошв його черевиків, які стикаються з підлогою, дорівнює 300 см².
2.  На більший поршень гідравлічного пресу діє сила 60 кН. Площа великого поршня 240 см², малого  -  4 см². Визначити силу, що діє на малий поршень.
3. Біля підніжжя гори барометр показував 770 мм рт.ст., а на вершині 722 мм рт.ст. Яка приблизно висота гори?
4. Визначити виштовхувальну силу, яка діє на камінь об’ємом 1,6 м³ у морській воді. (р_води = 1030 кг/м³)
5.  Яка вага тіла об'ємом 50 см³ у воді, якщо його вага у повітрі 10 Н?
6.  Яка підіймальна сила дитячої гумової кульки, наповненої воднем, об'єм якого 3 дм³, якщо кулька з воднем у ній має вагу 0,034 Н?

 

4. Фільми та мультфільми

 

 При перегляді фрагментів фільмів чи мультфільмів навести приклади явищ пов’язаних з тиском твердих тіл, рідин, газів; виштовхувальною силою; атмосферним тиском.

Пропонуються для перегляду уривки із:

1. Худ. Фільм «Подорож до центру Землі -2»
2. Мультфільм «Ну, постривай» 1 серія
3. Мцльтфільм «Навколо світу за 80 днів» вступ
4. Худ.фільм «Джон Картер»

 

5. «Казкова фізика» 

Пригадайте якомога більше українських народних казок та казок інших народів світу у яких йде мова про явища пов’язані з тиском твердих тіл, рідин і газів.

 

IV. Підсунок уроку

Підрахунок балів, визначення переможців, вручення «Дипломів», учням які   досягли вершини «Знання»

 

V. . Домашнє завдання.

1. Повторити параграфи  §23-32 (підручник В.Д.Сиротюк. Фізика, 8 клас.– Київ, «Педагогічна преса», 2008)

2. Підготуватися до тематичного оцінювання

 

 

 

Урок 10

Тематичне оцінювання з теми «тиск твердих тіл, рідин і газів»

Мета уроку: підсумкове тематичне оцінювання знань

Тип уроку: контроль і оцінювання знань

 

Хід уроку

Виконуючи тест кожен учень самостійно обирає тільки ті 6 завдань із 12, рівень яких, на його думку, відповідає рівню його навчальних досягнень.

Для створення завдань до тематичного оцінювання можна використовувати  додаток Д.

Тести

Варіант 1

Початковий рівень

1. (0,5 б.) Комар у момент укусу чинить на шкіру людини набагато більший тиск, ніж танк на дорогу. Виберіть правильне твер­дження.

A. Чим більша сила діє на поверхню, тим меншим є тиск.

Б. Сила тиску комара на шкіру набагато менша від ваги танка.

B. Комар тисне на шкіру з більшою силою, ніж танк на дорогу.

Г. Чим більша площа опори, тим більшим є тиск.

 

2. (0,5 б.) У побуті й техніці часто зустрічаються сполучені посудини. Виберіть правильний приклад сполучених посудин.

A. Наповнена водою ванна і водопровід.

Б. Криниця у дворі та бак із водою в кухні сільського будинку.

В. Сусідні шлюзи на річці, на яких закрито ворота і заслінки.

Г. Кавник із носиком.

 

3. (0,5 б.) Щоб видалити вм'ятину на тенісній кульці, її опустили в гарячу воду. Виберіть правильне твердження.

A. Після нагрівання тиск повітря всередині кульки збільшився.

Б. Тиск повітря всередині кульки не змінився.

B. Рух молекул повітря в кульці став повільнішим.

Г. Вм'ятина зникла під дією тиску гарячої води.

 

Середній рівень

4. (1 б.) Колона, площа основи якої 0,5 м², чинить на ґрунт тиск 5 МПа. Відзначте, які з наведених тверджень правильні, а які — непра­вильні.

A. Маса колони є більшою, ніж 200 т.

Б. Вага колони дорівнює 1Q МН.

B. Маса колони є більшою, ніж 300 т.

Г. Сила тиску колони на ґрунт є меншою від 5 МН.

 

5. (1 б.) На рисунку зображена водонапірна башта, що забезпечує подачу води в шестиповерховий будинок висотою 20 м. Відзначте, які з наведених тверджень правильні, а які — неправильні.

A. Чим вища башта, тим меншим є тиск води у водопровідній системі.

Б. Тиск води в трубах на рівні землі має перевищувати 100 кПа.

B. Висота башти не менша, ніж 20 м.

Г. Тиск води в трубах на рівні землі має перевищувати 150 кПа.

6. (1 б.) На рисунку показана верхня частина трубки ртутного барометра. Відзначте, які з наведених тверджень правильні, а які — неправильні.

A. Показання барометра є меншим від 750 мм рт. ст.

Б. Якщо підняти барометр на дах висотного будинку, висота стовпа ртуті збільшиться.

B. Ціна поділки барометра 2 мм рт. ст.

Г. Показання барометра змінюється залежно від погоди.

 

Достатній рівень

7. (2 б.) Барометр у квартирі показує 100 кПа. Відзначте, які з наведених тверджень правильні, а які — неправильні.

A. Атмосферний тиск не діє на риб в акваріумі.

Б. Якщо увімкнути опалення, показання барометра збільшиться.

B. Тиск в акваріумі на глибині 50 см дорівнює 105 кПа.

Г. Повітря тисне,на кришку столу площею 2 м² із силою 50 кН.

 

8. (2 б.) Якщо на надувний матрац сядуть відразу кілька людей, матрац може лопнути. Відзначте, які з наведених тверджень пра­вильні, а які — неправильні.

A. Матрац обов'язково лопне там, де сидить найважча людина.

Б. Тиск повітря в матраці збільшується через зменшення об'єму.

B. Удари молекул повітря об кожну ділянку матраца стали частішими.

Г. Швидкості руху молекул у повітрі не змінилися.

 

9. (2 б.) За допомогою гідравлічного домкрата підіймають тягар масою З т. Площі малого і великого поршнів дорівнюють 5 і 300 см². Відзначте, які з наведених тверджень правильні, а які — непра­вильні.

A. До малого поршня прикладають силу, меншу від 400Н.

Б. До малого поршня прикладають силу, меншу від 100Н.

B. Тиск рідини всередині домкрата перевищує 5 МПа.

Г. Тиск рідини на великий поршень є більшим, ніж на малий.

Високий рівень

10. (З б.) За допомогою ртутного манометра (див. рисунок) вимірюють тиск повітря в закритому балоні. Атмосферний тиск дорів­нює 750 мм рт. ст. Відзначте, які з наведених тверджень пра­вильні, а які — неправильні.

A. Тиск у точках А і В є однаковим.

Б. Тиск у точці С дорівнює 750 мм рт. ст.

B. Тиск у балоні 650 мм рт. ст.

Г. Тиск у балоні є меншим від атмосферного.

11. (З б.) У ліве коліно відкритої U-подібної трубки з водою долили шар машинного мастила товщиною 10 см (рисунок). Відзначте, які з наведених тверджень правильні, а які — неправильні.

A. Тиск у точці є меншим, ніж у точці .

Б. У правому коліні вода піднялася на 3 см.

B. Тиск у точці  є більшим, ніж у точці .

Г. Тиск у точці такий же, як і в точці .

 

12. (З б.) За допомогою гідравлічного підйомника треба підняти тягар масою 5 т на 5 мм. Площі поршнів підйомника дорівнюють 40 см² і 20 дм². Відзначте, які з наведених тверджень правильні, а які — неправильні.

A. Тиск масла в підйомнику під час роботи є більшим, ніж 10 МПа.

Б. Сила, прикладена до малого поршня, має перевищувати 2 кН.

B. Сила, прикладена до малого поршня, має перевищувати 5 кН.

Г. Малий поршень слід перемістити на 2,5 см.

 

Варіант 2

 

 Початковий рівень

1. (0,5 б.) Людина, яка загоряла на камінні, перелягла на надувний матрац. Виберіть правильне твердження.

A. Сила тиску людини на матрац є меншою, ніж на каміння.

Б. Сили тиску на каміння і матрац є однаковими.

B. Тиск людини на матрац є більшим, ніж на каміння.

Г. Площа опори людини зменшилася.

 

2. (0,5 б.) Лезо лопати, якою хлопчик скопував город, поступово затупилось. Виберіть правильне твердження.

A. Якщо тиснути на гостру і тупу лопати з однаковою силою, тиск тупої лопати на ґрунт є більшим.

Б. Площа леза лопати збільшилася.

B. Лопату заточують, щоб зменшити її тиск на ґрунт.

Г. Тепер під час скопування на лопату можна тиснути слабше.

 

3. (0,5 б.) Тиск повітря виміряли біля входу до висотного будинку, у глибокому підвалі й на даху. Виберіть правильне твердження.

A. Тиск повітря на даху є більшим, ніж біля входу.

Б. Тиск повітря в підвалі будинку є меншим, ніж біля входу.

B. Сила тиску повітря діє на шибки тільки зовні.

Г. Тиск повітря зумовлений ударами молекул повітря.

 

 

Середній рівень

4. (1 б.) Розміри бруска 10 х 15 х З0 см, його маса — 18 кг. Брусок можна поставити на підлогу на кожну з граней. Відзначте, які з наведених тверджень правильні, а які — неправильні.

A. Тиск бруска на підлогу не може перевищувати 15 кПа.

Б. Тиск бруска на підлогу є тим більшим, чим більша площа опори.

B. Вага бруска є меншою від 20 Н.

Г. Тиск бруска на підлогу не може перевищувати 10кПа.

 

5. (1 б.) На рисунку зображений шлюз із однією шлюзовою камерою і двома воротами. Відзначте, які з наведених тверджень прави­льні, а які — неправильні.

A. Щоб яхта пройшла вниз річкою, потрібно відразу відчинити ворота 1.

Б. Щоб яхта пройшла вгору річкою, потрібно відразу відчинити во­рота 2.

B. Щоб яхта пройшла вгору річкою, потрібно спочатку підняти рівень води в шлюзовій камері, а потім відчинити ворота 2.

Г. При шлюзуванні можна одночасно відчинити двоє воріт шлюзу.

 

 

6. (1 б.) На рисунку показаний ртутний» барометр. Відзначте, які з наведених тверджень правильні, а які — неправильні.

A. Барометр показує атмосферний тиск 750 мм рт. ст.

Б. Ціна поділки барометра 200 мм рт. ст.

B.Над ртуттю в трубці немає повітря.

Г. Якщо опустити барометр у шахту, висота ртутного стовпа змен­шиться.

 

 

 

Достатній рівень

7.  (2 б.) Тричі вимірявши тиск повітря, мешканець хмарочоса записав результати вимірювань: 757 мм рт. ст., 755 мм рт. ст., 735 мм рт. ст. Вимірювання він проводив на даху, біля входу в будинок і в гли­бокому підвалі. Відзначте, які з наведених тверджень правильні, а які — неправильні.

 

A. Тиск у підвалі є меншим, ніж біля входу.

Б. Висота хмарочоса в 10 разів більша, ніж глибина підвалу.

B. Тиск у підвалі 755 мм рт. ст.

Г. Тиск на даху 735 мм рт. ст.

 

8.  (2 б.) Із мензурки з площею дна 15 см² вилили частину гасу, так що його рівень понизився на 5 см. Відзначте, які з наведених твер­джень правильні, а які — неправильні.

A. Сила тиску на дно змінилася більш ніж на 1 Н.

Б. Сила тиску на дно змінилася більш ніж на 0,5 Н.

B. Тиск на дно змінився більш ніж на 200 Па.

Г. Тиск на дно змінився більш ніж на 600 Па.

 

9.  (2 б.) У пляшку з площею дна ЗО см² долили воду так, що її рівень підвищився на 10 см. Відзначте, які з наведених тверджень пра­вильні, а які — неправильні.

A. Тиск на дно пляшки зріс більш ніж на 100 Па.

Б. Сила тиску на дно пляшки зросла більш ніж на 2 Н.

B. Сила тиску на дно пляшки зросла більш ніж на 5 Н.

Г. Тиск на дно пляшки зріс більш ніж на 500Па.

 

 

Високий рівень

10. (З б.) У сполучені циліндричні посудини А і Б налита вода. Площа дна посудини Б в 3 рази більша, ніж посудини А. У посудину А доливають гас. Відзначте, які з наведених тверджень правильні, а які — неправильні.

A. Якщо товщина шару гасу 30 см, рівень води в посудині Б підніметься більш ніж на 13 см.

Б. Якщо товщина шару гасу 30 см, рівень води в посудині Б підні­меться більш ніж на 15 см.

B. Рівень гасу буде вищим від рівня води в посудині Б.

Г. Тиск на дно обох посудин буде однаковим.

 

11. (З б.) За допомогою гідравлічного підйомника треба підняти тягар масою 2 т на 1 см. Площі поршнів підйомника дорівнюють 5 і 200 см². Відзначте, які з наведених тверджень правильні, а які — неправильні.

А.Малий поршень слід перемістити на 40 см.

Б. Сила, прикладена до малого поршня, має перевищувати 1 кН.

В. Сила, прикладена до малого поршня, має перевищувати 800Н.

Г. Тиск масла в підйомнику під час роботи є більшим, ніж 5 МПа.

 

12. (З б.) За допомогою ртутного манометра (див. рисунок) вимірюють тиск повітря в закритому балоні. Атмосферний  тиск дорівнює 740 мм рт. ст., площа перерізу U-подібної трубки ма­нометра 2 см². Відзначте, які з наведених тверджень правильні, а які — неправильні.

A. Тиск у точці А є більшим, ніж у точці В.

Б. Повітря тисне на поверхню ртуті в правому коліні U-подібної труб­ки манометра із силою, більшою від 30 Н.

B. Тиск у балоні є меншим, ніж атмосферний.

Г. Тиск у балоні 990мм рт. ст.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Міжпредметний семінар-конференція на тему

«Підкорення морів та океанів»

Мета заходу:

• узагальнити та систематизувати знання учнів із фізики, історії, медицини;
• показати зв’язок фізики з іншими науками;
• формувати науковий світогляд учнів;
• виробляти в учнів логічне, творче мислення, фізичне мовлення та бережливе ставлення до здоров’я;
• розвивати спостережливість, швидкість реакції, активність, кмітливість, винахідливість, уміння аналізувати інформацію;
• виховувати в учнів уміння працювати в команді, доброзичливість, наполегливість;
• привчати дітей до виступів перед численною аудиторією.

 

Прилади та матеріали:

Стакан з водою, свічка, гвіздок чи кнопка, запальничка, іграшка-лялька, невеликий дерев’яний брусок, високий прозорий стакан, широка посудина, гумова нитка, лінійка, три повітряні кульки, олія, морська вода, газована вода, виноград, шматок льоду.

Музичний супровід:

Збірка релакс-музики «Звуки моря»

Обладнання:

Мультимедійна система, музичний центр.

 

Хід заняття

 

Ведучий 1: Багато хто з вас дивився кінокартину «Титанік». Основою для її сюжету була подія, яка трапилася  в 14 квітні 1912 року: найбільший на той час океанський пароплав «Титанік» на повному ходу зіткнувся з плаваючою крижаною горою - айсбергом. Корабель затонув, загинуло 1513 чоловік.
Ведучий 2: Звідки в океані з'являються плаваючі крижані гіганти?

Ведучий 1:  Чи у всіх  морях можуть потонути кораблі?

Ведучий 2: Чому не тонуть важкі сталеві кораблі, а монета, кинута в воду, тоне?
Ведучий 1:  Чому і як люди придумали пліт?

Ведучий 2: Що таке батисфера? А батискаф?

Ведучий 1: Як підняти корабель з дна моря?

Ведучий 2: На ці та багато інших питань ми зможемо відповісти по завершенню нашого заходу.

 

Під музику «Шум моря» говорять  учні-історики.

Історик 1: На далекому, загубленому в Тихому океані острові Пасхи були виявлені таблички з написами на невідомій мові та величезні кам'яні статуї людей і богів.  Написів ніхто не зміг прочитати.  Було незрозуміло, як вони були створені,  а ще таємничішим  було те, що подібне виявлено за «тридев'ять земель».

Історик 2: Сучасні археологи вважають, що перші і єдині люди острова - окрема група жителів Полінезії, які одного разу потрапивши сюди, потім не мали жодних контактів з батьківщиною, до фатального дня в 1722, коли, на Перший день паски голландець Якоб Роггевен став першим європейцем, який виявив острів. Дослідники повідомили про змішане населення острова, тут були і темношкірі, і люди зі світлою шкірою. У деяких навіть було руде волосся і засмагле обличчя.

Історик 3: Норвежський археолог Тур Хейєрдал висунув теорію, що тисячі років тому люди вже підкорили океан , і плавали на великих каное на величезні відстані, цим і пояснюється різноманітність населення острова Пасхи. Щоб довести можливість такого переміщення Хейєрдал  в 1947 році   в Південній Америці  побудував  пліт, що представляв собою точну копію древніх перуанських судів: десять товстих колод з бальзових дерев, пов'язані мотузками з рослинних волокон, чотирикутний парус, бамбукова хатина-каюта і рульове весло на кормі.

Вивчаючи перекази і міфи полінезійців, Хейєрдал встановив, що в багатьох легендах  острова люди прославляють  бога і вождя  Кон-тику, який колись приплив через океан зі сходу. На честь нього Хейєрдал і п'ять його товаришів назвали свій пліт «Кон-тика».

Більше трьох місяців тривала подорож шести відважних дослідників. Близько восьмисот кілометрів проплили вони на плоту, довівши високі морехідні якості стародавнього перуанського корабля.

Значить, в ті далекі часи люди могли перепливати океан і перевозити якісь предмети та заселяти нові місця, зберігаючи своє ремесло, традиції та вміння.
Ведучий 1: Ну, а коли люди навчилися плавати на плотах?

Ведучий 2: Про це можна тільки здогадуватися. Зрозуміло лише, що до різних народів це вміння прийшло в різний час.

Винахідник 1:  Всім знайомий вірш Некрасова «Дід Мазай і зайці». Під час паводку зайці  стрибали на плаваючі по воді дерева.

Винахідник 2:  Можливо і люди потрапивши  в повінь, намагалися схопитися за будь-що на воді. Поступово вони зрозуміли, що дерева можуть допомогти подолати водні перешкоди. Дерева могли зачепитися гілками один з одним, а людина зрозуміти, що на двох  колодах легше плити ніж на одній. Можливо так і  з'явилася ідея плоту.

Винахідник 1: А десь  в іншій точці Землі, де росли великі і товсті дерева, людина навчилася плавати на деревах верхи, як на коні.  Після - було зроблене дупло, в якому можна було сидіти не намочивши ніг. Це були перші довбані човни. Найстаріший човен з Пессе, Гранінген (Нідерланди),  датується 6315 ± 275 р. до н.е. 

Винахідник 2: Вже приблизно 2500 років до н.е. судна були різними. Вони приводилися в рух жердинами, веслами і вітрилами. В ті часи судна були в основному військовими, торгівельними або рибальськими. Пізніше з'явилися судна для відпочинку, на яких плавали заради розваг.

 

Учень-експериментатор проводить дослід№1

 

Експериментатор 1:  В стакан з водо з опустимо   недогарок свічки довжиною 7-8 сантиметрів.  Щоб свічка плавала, зберігаючи вертикальне положення, знизу застромимо гвіздок.  Опустимо її на поверхню води та запалимо гніт.  Свічка буде плавати, стаючи все менше і менше, але вода її не заливає.
Пояснення: згоряючи, свічка зменшується у вазі і спливає, тому вода не заливає полум'я і свічка довго горить.

Ведучий 1: Море завжди притягувало людину до себе своєю таємничістю, може  навіть більше, ніж небо.

Винахідник  3: Людина почала вивчати підводний світ ще в глибоку давнину. І тому прагнула винайти спеціальні пристрої, які, по-перше, дозволили б тривалий час дихати під водою, по-друге, захистили б організм від впливу тиску.

 
Винахідник 4: Ще в роботах Леонардо да Вінчі (XV століття) були знайдені малюнки апаратів для дихання під водою.

Надалі протягом більш ніж 400-річної історії в Італії, Франції, Німеччини, Англії та США були зроблені спроби винайти водолазний скафандр, з яким можна було б безпечно занурюватися хоча б на глибину 50-100 м. Але численні моделі водолазних костюмів, які з'являлися в ці роки, не відповідали основній вимозі - безпеки людини.

Винахідник 3: Перший придатний для практичного використання глибоководний водолазний скафандр був випущений у Німеччині в 1923 р. і пройшов успішні випробування на глибині 152 м. Конструкція скафандру давала можливість водолазу пересуватися і виконувати необхідну роботу, але величезна маса скафандру (385 кг), обмежувала свободу маневрування.

Винахідник 4: Одночасно зі спробами винайти жорсткий водолазний костюм йшли роботи і в іншому напрямку. Так, в 1829 р. російський винахідник Гаузе запропонував водолазний костюм, який став прототипом сучасного м'якого скафандру.  Він складався з мідного шолома, що кріпився на плечах водолаза металевої шиною, а також сорочки з непромокаючої тканини.

Скафандр був вентильованим: повітря для дихання подавалося через гнучкий шланг ручним насосом, а надлишок повітря виходило з-під шолома.
Надалі цей водолазний костюм був трохи видозмінений англійцем Августом Зібе (з'єднання шолома з сорочкою робилося герметичним).  Цей м'який скафандр застосовується в усьому світі.

Винахідник 3: Винахід водолазного костюма - величезний скачок у прагненні людини проникнути в морські глибини. Підйом скарбів із затонулих кораблів, підйом самих затонулих суден, ремонт підводних частин суден і багато інших видів  роботи  під водою стали можливими завдяки створенню  водолазного скафандра.

 

Учень-експериментатор  проводить дослід№2

Експериментатор 2: На поверхню води   положимо пробку або невеликий дерев'яний брусок, а на нього іграшку - фігурку людини. Накриємо цього плаваючого чоловічка перевернутим догори дном прозорим стаканом.
Опускаємо стакан в воду рівно, не випускаючи з нього повітря, поки він не торкнеться дна. Предмет-іграшка теж опуститься на дно посудини з водою, залишившись при цьому сухим.

Пояснення:  принцип роботи  водолазного скафандра.

Ведучий 2: Минуло трохи більш як півстоліття відтоді, як Жак Ів Кусто винайшов акваланг. Доти, щоб людина могла дихати під водою, використовувалися складні пристосування, і професія водолаза була, мабуть, такою ж небезпечною, як і космонавта. Але прогрес не стоїть на місці. Наприкінці XX століття занурення у водну стихію з аквалангом стало доступне всім. Дайвінг (у перекладі з англійської — занурення) рік у рік стає дедалі популярнішим.

Ведучий 1: Але яку небезпеку він несе для недосвідченої людини?

Медик  1:  Декомпресійні захворювання - захворювання, пов'язані з переходом з середовища з підвищеним тиском повітря в більш низький. Декомпресійні захворювання частіше  зустрічаються у водолазів та пілотів . Різновидом декомпресійних захворювань є кесонна хвороба, що розвивається у водолазів і кесонників.  Захворювання проявляється зазвичай незабаром після виходу з  води. 

Медик 2: Розвиток хвороби зумовлений утворенням у тканинах організму, лімфі і крові вільних бульбашок газу (переважно азоту). Від величини, кількості і локалізації газових бульбашок залежать характер і тяжкість перебігу захворювання. При закупорці судин шкіри, підшкірної жирової клітковини виникають болісний свербіж, еритематозний висип і набряк окремих ділянок шкіри. З'являється біль в суглобах, кістках, м'язах у зв'язку з подразненнями нервових рецепторів бульбашками газу. Болі в кістках, крім того, можуть бути пов'язані з локалізацією газу в кістковому мозку. Емболії судин шлунково-кишкового тракту зумовлюють появу болю в животі, нудоту, блювоту, пронос.
Медик 3: У ряді випадків розвивається розлад зору. Можуть з'явитися ознаки серцево-судинної та легеневої недостатності при закупорці венозних судин. Для хронічних форм характерні повторні емболії кісток і суглобів; найбільш часто вражаються діафіз, епіфізи і хрящі стегнової, плечової і великогомілкової кісток. Рухи в кінцівках стають важкими, розвивається атрофія м'язів.

Медик 4: У період перебування водолаза у воді на глибині 90 - 100 м і більше може проявлятися наркотична дія азоту. Ознаками інтоксикації  є сміх, балакучість, галюцинації. Діагноз декомпресійного захворювання не становить труднощів, прогноз залежить від форми, перебігу захворювання та своєчасності лікування.

Ведучий 2: А як рідини зустрічають гостей?

 

Учень-експериментатор проводить дослід №3

 

Експериментатор 3:   Підвісимо на гумовій нитці  ляльку. Поряд вертикально розмістимо лінійку та виміряємо довжину гуми. Потім в велику посудину з водою зануримо ляльку, що підвішена на  нитці. Знову виміряємо довжину гуми.  Ми побачимо, що гумова нитка стала коротшою.

Пояснення: сила що виштовхує ляльку в воді буде набагато більшою ніж у повітрі.

Ведучий 1: З'ясувати, що  впливає на занурене в рідину тіло, вдалося знаменитому Архімеду.

Історик 4: Через давність років історія життя Архімеда тісно переплелася з легендами про нього. Вони почали виникати ще за життя науковця, приводом для них служили його вражаючі винаходи, які здійснювали приголомшливу дію на сучасників.

Відома оповідь про те, як Архімед зумів визначити, чи зроблена корона сіракузького  тирана  Гієрона II  з чистого золота або ж ювелір підмішав значну кількість срібла.  Густина золота на той час вже була відомою, але складність полягала в тому, щоб точно визначити об'єм корони, адже вона мала неправильну форму. Архімед довгий час розмірковував над цим завданням. Зрештою, коли він приймав ванну, йому в голову прийшла блискуча ідея: занурюючи корону у воду, можна визначити її об'єм, вимірявши об'єм витісненої нею води. Згідно з легендою, Архімед вискочив голий на вулицю з криком «Еврика!», що означало буквально «Знайшов!». Так науковець відкрив основний закон гідростатики, нині відомий як закон Архімеда.

 

Учень-експериментатор проводить дослід №4

Експериментатор 4: Візьмемо три повітряні кульки і наповнимо  їх. Першу – повітрям, другу – водою, а третю – морською водою.  Кульки по черзі одна за одною опускаємо в посудину з прісною водою.  Ми спостерігаємо дивну картину.  Перша кулька  плаває на поверхні, друга -  посередині рідини, а остання – на дні.

Пояснення: Коли густина  речовини, з якої виготовлено тіло,  більша за густину рідини, то тіло в такій рідині тоне. Тіло з меншою густи­ною спливає в цій рідині. Тіло ж, густина якого дорівнює густині рідини, залишається в рівновазі всередині рідини.

Ведучий 1: Звичайно, ви бачили, хоча б по телевізору, сучасні підводні човни. Це величезні кораблі з командою у кілька десятків чоловік, які здатні місяцями перебувати під водою. Корпуси цих човнів зроблені з міцного металу. Інакше б вони не витримали страшенного тиску води на глибині.

Ведучий 2: Чому ж щільніший, ніж вода, метал не тоне в ній?

Винахідник 4: Відповідь очевидна: човен зроблено не з суцільного металу, в ньому є порожнечі. Тож, простіше кажучи, човен схожий на корок, який прагне виплисти на поверхню води.

Ведучий 1: Як же тоді човен занурюється?

Винахідник 4: Справа в тому, що всередину його накачують забортної води. «Загальна» густина човна стає більшою за густину довколишньої води і човен «тоне».

 

Історик 5: Перше документальне свідчення про підводні човни нараховує понад 400 років. Але першість у спорудженні підводного човна належить голландському винахіднику К. ван Дреббелю, який випробував у 1620 році свою конструкцію на річці Темзі. Інтерес до використання підводних човнів для військових потреб був дуже великий. Як бойову техніку їх уперше застосували під час американської громадянської війни у XIX сторіччі.

У подальшому конструкція підводних човнів зазнала багатьох змін. Кращі досягнення науки і техніки були використані для їх удосконалення, аж до установлення на них атомних двигунів. На жаль, одне з найяскравіших винаходів людини й досі застосовується в основному військовими.

 

 

 

Учень-експериментатор проводить дослід №5

 

Експериментатор 1:  Найпростішим прикладом «маневрування» підводного човна є виноградина в газованій воді. Ми знаємо, що газована вода, а також всі фруктові та мінеральні води, які продаються в пляшках, насичені газом під тиском. Але ось пляшка відкрита, вода налита в склянку і  газ виходить в піні і бризках.  Частина його ще залишилася в рідині і  продовжує поступово виділятися, осідаючи бульбашками на стінках склянки.

             

У таку ось склянку із газованою водою кинемо виноградину.  Вона трохи важче води і опуститься на дно.  На неї почнуть сідати бульбашки газу, немов маленькі повітряні кульки. Незабаром їх стане так багато, що виноградина спливе. На поверхні  рідини бульбашки лопають, і газ відлітає. Виноградина знову опускається на дно.  Потім знову «обростає» бульбашками газу і знову спливає. Так буде повторюватися кілька разів, поки вода не «видихнеться».

Пояснення: Пояснити його дію можна, знаючи, що тиск рідини зростає з глибиною. Тоді ясно, що на днище, скажімо, повністю зануреного у воду підводного човна діє більший тиск, ніж на верхню частину його корпуса. Різниця цих тисків і створює спрямовану вгору виштовхувальну силу. Тому-то й виникає ефект прилипання, коли човен лягає на замулене дно. Тиск води зверху є, а знизу немає. Човен притиснутий до дна і йому без зовнішньої допомоги не виплисти.

Ведучий 1:  Але окрім човнів та суден  в океані ми можемо побачити плаваюче тіло з льоду – айсберг.

 

Учень-експериментатор проводить дослід №6

 

Експериментатор 2:  Візьмемо раніше підготовлений шматок льоду і опустимо в посудину з водою. Лід буде плавати на поверхні. Але слід звернути увагу, що частини шматка льоду  над водою і в воді різні: більша частина льоду знаходиться під водою.

Пояснення: Густина айсберга складає 90% від густини води, тому над поверхнею океану знаходиться тільки одна дев'ята частина крижаної гори, а вісім дев'ятих – приховані під водою.

 

Ведучий 1: Для нас айсберги – це прекрасні об’єкти для вивчення і спостереження. Але для океанських кораблів вони представляють величезну небезпеку.

Ведучий 2:  На протязі року від Арктики відділяється близько 26 тисяч айсбергів, 370 з яких несуть небезпеку для навігації. Тому у відкритому океані за ними ведуть  спостереження спеціальні служби.

Ведучий 1: Але які б небезпеки нас не чекали у відкритому морі чи на глибині  океану  дослідження  Світового океану завжди буде приваблювати.

Ведучий 2: Недарма, важливість вивчення океану порівнюється з космічними дослідженнями. Адже ці дослідження,  пов'язані з перспективами забезпечення людства харчовими, мінеральними і енергетичними ресурсами і, навіть, із забезпеченням водою, не кажучи вже про практичних інтересах промислу, транспорту, служби погоди і т. д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ДОДАТКИ ДО РОЗДІЛУ

 «ТИСК ТВЕРДИХ ТІЛ, РІДИН І ГАЗІВ»

 

 

 

 

 

Додаток А

До теми уроку «Тиск. Сила тиску»

Приклади кросвордів

 Команда №1

1. Вид сили тертя, при якому можливе пересування людини по Землі.
2. Назва сили (рис. 1)
3. Сила, що діє так само, як і кілька окремих сил, прикладених до певного тіла.
4. Сила, під дією якої прогнулася дошка (рис.2)
5. Стан, у якому перебуває космонавт (рис.3)
6. Міра інертності.

						1
		2
		3
							4
5
					6

 

 

Команда №2

1. Рух тіла під дією сили тяжіння (рис.4)
2. Після того, як  на траву наступили, вона набуває первинної форми. Яка властивість допомагає їй у цьому ?
3. Вид сили тертя, завдяки якому зав’язані шнурки не розв’язуються самі собою.
4. Назва сили (рис.5)
5. Закінчіть речення: «Тіло змінює свою швидкість у результаті…».
6. Сила, що зображена на рис.6

				1
2
			3
					4
			5
				6

         

 

 Якщо ви все зробили правильно,  то у виділених клітинках ви прочитаєте назву того, до чого може бути прикладена вага тіла.

 

Команда №3

1. Вид сили тертя, завдяки якому автомобіль розганяється.
2. Пристрій, у якому силу тертя ковзання замінила сила тертя кочення (рис.7)
3. Фізична величина, що характеризує дію, міра взаємодії.
4. Те, до чого може бути прикладена вага тіла.
5. Фізичний прилад (рис.8)
6. Причина, внаслідок якої виникає сила пружності.
7. Сила, яку ми збільшуємо, посипаючи піском слизьку доріжку

								1
				2
						3
						4
				5
6
						7

Якщо ви все зробили правильно, то у виділених клітинках ви прочитаєте назву приладу для вимірювання сили рук (рис.9)

Команда №4

1. Фізична величина, значення якої змінюється внаслідок взаємодії.
2. Фізичний прилад (рис.10)
3. Фізична величина, умовне позначення якої зображено на рис.11.
4. Який вид сили тертя заважає Петрикові котити тачку (рис.12)
5. Стан, в якому перебуває космонавт у космічному кораблі.
6. Зміна форми та розмірів певного тіла.

				1
			2
						3
					4
5
					6

Якщо ви все зробили правильно, то у виділених клітинках ви прочитаєте назву пристрою, що дозволяє значно зменшити силу тертя.

Додаток Б

Індивідуальні завдання до теми «Сполучені посудини»

 

Чемпіонами з глибоководного пірнання серед птахів являються представники Арктики і Антарктики. Так гагару вчені спостерігали із батискафа на глубині 80 м. Визначити тиск  рідини на гагару  на цій глибині.
Чемпіонами з глибоководного пірнання серед птахів являються представники Арктики і Антарктики. Так королівський пінгвін  пірнає на глубину до 200 м і більше. Визначити тиск  рідини на  пінгвіна на цій глибині.
3.  Озеро Байкал. Найглибше озеро нашої планети.  Найбільша глибина – 1637 м.    Який тиск на дно Байкала в самому глибокому місці?
4.Заводський димар висотою 125м складено із цеглин, густина  яких 2г/см3. Обчисліть величину тиску такого димаря на фундамент.

Додаток В

Запитання 

гри «Ромашка»

 

1. У комара і сила комарина. Чому ж він проколює шкіру слона, корови?
2. Дві людини однакової маси лежать на – одна на підлозі, інша на дивані. Чи однакові сили тиску? Тиск?
3. Початкуючий факір склав для себе такий план підготовки до лежання на гвіздках: спочатку звикнути лежати на 200 гвіздках, потім 300, 400 і т.д. поступово довівши число гвіздків до 2000. В чому недолік плану? Чому?
4. На зораній прикордонній смузі помітили слід чобота порушника кордону. Чи можна по сліду дізнатися, пройшла одна людина чи вона несла на собі іншу або важкий вантаж?
5. Якщо важкий пакунок нести на мотузку, то відчувається сильний біль, а якщо під мотузку підкласти складений в декілька разів лист паперу, біль зменшується. Чому?
6. Чи можна виготовити кам’яне ліжко, лежачи на якому було б так само зручно, як на м’якому дивані?
7. Чому буря,яка ламає  живі дерева, часто не може зламати сухе дерево без листя, розміщене поруч з живим, якщо воно не підгнило?
8. Чи залежить тиск колісного трактора на дорогу від тиску всередині колеса? Чому?
9. Якщо добре пострибати на надувному матраці, чи обов’язково він лопне біля ваших ніг? Чому?
10. Їжу для  космонавтів виготовляють в напіврідкому вигляді і поміщають в тюбики з еластичними стінками. При легенькому натисканні на тюбик, добуває звідти його вміст. Який закон проявляється при цьому?
11. На терезах зрівноважено закриту посудину, на дні якої знаходиться шматок твердої вуглекислоти. Чи порушиться рівновага терезів після того, як вуглекислота перетвориться на газ? Чому?
12. Чому електричні лампочки розжарювання наповнюють газом під тиском, трохи меншим, ніж тиск оточуючого повітря?
13. Чому вибух снаряда під водою стає згубним для підводних мешканців?
14. Що станеться з гумовою кулею, якщо її винести у відкритий космос?
15. Якої форми треба надати посудині, щоб при доливанні невеликої кількості рідини сила тиску на дно зросла б якомога скоріше?
16. Як зміниться тиск хлопчика на підлогу, якщо він підніме одну ногу?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Додаток Г

Інструкція до лабораторної роботи

Лабораторна робота № 8

«Визначення густини тіла гідростатичним методом»

Мета уроку: виміряти густину речовини, з якого складається тверде тіло, методом гідростатичного зважування.

Обладнання: динамометр, три тіла невідомої густини, посудина з водою, штатив.

Хід роботи

1. Закріпіть динамометр у штативі, зважте за допомогою динамометра одне із запропонованих вам тіл і запишіть у зошит для лабораторних робіт його вагуР.

2. Піднесіть до тіла знизу посудину з водою так, щоб тіло повністю поринуло у воду. Запишіть показання динамометра P₁ для цього випадку.

3. Скориставшись формулою  , визначте густину даного вам тіла ρ. Вважайте, що густина води дорівнює ρ_в= 1000 кг/м3.

4. Повторіть дослід для решти тіл.

5. Результати вимірів й обчислень запишіть у таблицю.

 

№ досліду	Найменування тіла	Вага тіла в повітрі Р,Н	Вага тіла у воді Р1, Н	Густина тіла, ρт, кг/м3	Матеріал
1
2
3

 

6.                    Порівняйте отримане значення густини з табличними значеннями густини й установіть, з якої речовини складається досліджуване тверде тіло.
7.                    Зробіть висновок.

 

 

Додаток Д

Задачі  до розділу

 

1. Чому дорівнює тиск на рейки чотиривісного вагона масою 60 т, якщо площа стикання одного колеса з рейкою 10 см²?
2. Площа ступні людини — 180 см². Який тиск створює людина масою 70 кг, якщо вона стоїть на обох ногах? На одній нозі?
3. Тиск на кінчику жала бджоли в момент укусу дорівнює приблизно З 200000000 Па. У скільки разів цей тиск більший за тиск людини на підлогу? (Дивіться умову попередньої задачі).
4. Ейфелева вежа в Парижі масою 9 000 т створює тиск на ґрунт 200 000 Па. Чому дорівнює площа опори вежі?
5. Який тиск створюватиме цеглина розміром 26 х 13 х 6,5 см і масою 3,5 кг, коли спиратиметься на різні грані?
6. Коток, який ущільнює покриття під час будівництва доріг, створює тиск 400 000 Па. Площа опори котка — 0,12 м2. Яка маса цього котка?
7. Болотний гусеничний трактор чинить на грунт тиск 2,7 Н/см². Яка площа опори гусениць, якщо маса трактора 6 т?
8. Хлопчик масою 45 кг стоїть на лижах. Кожна лижа має довжину 1,5 м і ширину 10 см. Який тиск чинить хлопчик на сніг?
9. Тиск на дорогу чотирьох задніх коліс потужного вантажного автомобіля становить 46 Н/см², а двох передніх коліс 33 Н/см². Чому дорівнює повна маса автомобіля, якщо площа дотику кожної шини 545 см²?
10. Площа головки цв’яха дорівнює 0,3 см², а площа вістря 0,1 мм². Під час удару по цв’яху тиск на головку становить 500мПа. Чому дорівнює тиск вістря цв’яха в цей момент?
11. Найбільша глибина, на якій вчені з корабля «Витязь» виловили рибу, дорівнює 7200 м. Який тиск створює вода на цій глибині?
12. Визначте тиск води у найглибшому місці  Світового океану – у Маріанській западині в Тихому океані, де глибина становить 11,035 км.
13. Знайти різницю рівнів води і гасу, якщо відкрити кран. Густина гасу 800 кг/м³, висоти до відкриття крану – 20 см.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Додаток Е

Цікаві факти на уроки

Закон Паскаля або хто в сирі дірки робить?

Спочатку готують «тісто» для сиру. Потім отриману масу ущільнюють під великим тиском і заповнюють нею спеціальні форми. Утворилися в формах головки сиру виймають і поміщають в теплі камери для дозрівання. У цей період сир «бродить». Усередині спресованого, але ще м'якого «тіста» утворюється вуглекислий газ, який, накопичуючись, виділяється у вигляді бульбашок. Чим більше вуглекислого газу, тим сильніше роздуваються бульбашки. Потім сир твердне, і всередині нього закарбовується картина внутрішнього «дихання» бродячого сиру у вигляді вкраплень бульбашок вуглекислого газу.

Що стосується форми утворилися порожнин, то, по-перше, відповідно до закону Паскаля, тиск в бульбашках однаково передається на всі боки, а по-друге, «тісто» в цей момент подібно рідини по своїм пружним властивостям. Тому бульбашки роздуваються суворо сферичної форми. Відступ від цього правила буде означати, що в якомусь місці всередині є ущільнення або, навпаки порожнечі в «тісті».

Чим твердіше сир, тим менше роздувається бульбашка внутрішній, тим менше розмір дірки.

Деякі сорти сиру перед дозріванням не піддаються обробці високим тиском,
наприклад, російський сир. І в них виділення вуглекислого газу при бродінні відбувається  у вже наявні в «тісті» порожнечі, як правило, неправильної форми - це проміжки, що залишилися між зернами напівфабрикату після спікання «тіста» в печі. Такі сири в розрізі мають не правильну картину застиглих бульбашок, а досить складний візерунок, гармонія якого відкриється тільки досвідченому сировари.

 

 

Як ми п'ємо?

Ми приставляємо стакан або ложку з рідиною до рота і "втягуємо" в себе їх вміст. Як? Чому, справді, рідина спрямовується до нас в рот? Причина така: при питті ми розширюємо грудну клітку і тим розріджує повітря в роті; під тиском зовнішнього повітря рідина спрямовується в той простір, де тиск менший, і таким чином проникає в наш рот. Тут відбувається те ж саме, що сталося б з рідиною у сполучених посудинах, якби над одним з цих судин ми стали розріджувати повітря: під тиском атмосфери рідина в цій посудині піднялася б. Навпаки, захопивши губами горлечко пляшки, ви ніякими зусиллями не "втягнете" з неї воду в рот, так як тиск повітря в роті і над водою однаково. Отже, ми п'ємо не тільки ротом, а й легкими, адже розширення легенів - причина того, що рідина спрямовується в наш рот.

 

Цікаві факти про легені

1. Поверхня легень людини дорівнює приблизно 100 м².
2. Повна ємність легень дорівнює 5 000 см³, життєва (при максимальному вдиху і видиху) – 3500-4500 см³; звичайний вдих становить 500 см³. В легенях безліч чутливих, вегетативних нервів та лімфатичних судин.
3. Легені людини містять майже 3 000 кілометрів повітроносних шляхів.
4. В легенях знаходиться близько 500 мільйонів альвеол – міхурців на кінцях найтонших розгалужень бронхів, куди під час дихання проходить повітря.
5. Всього за 1,5 секунди серце проганяє кров по всій сумарній площі альвеол і переміщує її назад у кровообіг. Це відбувається близько 100 000 разів кожен день, повністю автоматично.
6. Сумарна вага крові, що проганяється щоденно через легені, дорівнює близько 8 тонн.
7. Щоденно через легені проходить в середньому 10 000 літрів повітря.
8. Дихання в стані спокою використовує всього 3-5% загальної енергії, споживаної тілом людини.
9. Легені здатні протистояти хворобам протягом довгого часу.
10.                    Завдяки вбудованому функціональному запасу, людина може втратити 75% тканин легенів до того, як почнуться серйозні труднощі з диханням.
11.                    При активному видиху (наприклад кашель, чхання) використовується мускулатура черевного преса, діафрагми і міжреберні м’язи. При глибокому вдиху використовується мускулатура плечового поясу.
12.                    Права легеня людини вміщає в себе більше повітря, аніж ліва.
13.                    Доросла людина в середньому робить 23 тис. вдихів і видихів в день.
14.                    Хронічне зловживання алкоголем призводить до руйнування білків, які захищають тканину легень.
15.                    У курців хронічний бронхіт зустрічається в 5-7 разів частіше, ніж у тих, хто не палить.
16.                    Кожні 10 років кількість хворих бронхолегеневими захворюваннями подвоюється. Причому хворих у місті на порядок більше, ніж у сільській місцевості.
17.                    У курців рак легень розвивається у 10 разів частіше порівняно з некурящими. Чим раніше людина починає палити, тим ймовірніший у неї розвиток раку легень до 40 років.
18.                    95% померлих від раку легень були злісними курцями, що викурювали 1-2 пачки сигарет у день.
19.                    В білокачанній, спаржевій (броколі) та китайській капусті містяться ізотіоціанати – речовини, що мають протиракову дію. Вживання цих овочів хоча б раз на тиждень знижує ризик захворіти на рак легенів на 36%.
20.                    В 2009 році в Україні від туберкульозу померло 7 676 осіб.

 

 

 

Скільки важить повітря?

Першим хто задумався над цим, був великий італійський вчений XVII століття Галілео Галілей. Він виконав найпростіший досвід: зважив порожню пляшку, потім нагрів її, зважив знову і виявив, що нагріта пляшка стала легше. Вчений зробив правильний висновок – при нагріванні повітря, що міститься в пляшці розширюється, і частина його виходить назовні. А вага повітря, що залишилося – зменшується.

Досліди Галілея продовжив його учень Еванджеліста Торрічеллі. Якщо повітря має вагу, воно повинно чинити тиск на все, що знаходиться на Землі.

Ну, а скільки все-таки важить повітря? Виявляється, вага його кубічного метра у поверхні моря становить при нормальному тиску 1,293 кілограма. На висоті 12 кілометрів повітряний кубометр важить уже 0,319 кілограма, а в сорока кілометрах над Землею всього 0,004.

Поверхня тіла людини середнього росту дорівнює приблизно 15 тисячам квадратних сантиметрів. Отже, загальна вага тиснучого на нього повітря – 15 495 кілограмів, або понад 15 тонн. Величезна це величина! Не помітна вона лише тому, що врівноважується внутрішнім тиском.

Але варто піднятися на висоту, зовнішній тиск зменшиться, а внутрішнє підніметься, тому людина починає відчувати запаморочення та інші неприємні відчуття, добре знайомі альпіністам-високогорнікам. Тому в літаках, що летять на великій висоті, кабіни герметичні, і в них штучно підтримується такий же тиск, що на поверхні Землі.

До речі, підрахована загальна вага всієї земної атмосфери. Виявляється, вона складає 5 квадрильйонів (5 000 000 000 000 000!) Тонн. Цифра колосальна, проте це всього лише мільйонна частина ваги всієї нашої планети.

 

 

 

 

Що сталося б на Землі,

якби повітряна атмосфера раптом зникла?

На Землі встановилася б температура приблизно -170 °С, замерзли б усі водні простори, а суша вкрилася б крижаною корою. Настала б повна тиша, так як звук у порожнечі не поширюється; небо стало б чорним, оскільки забарвлення небесного зводу залежить від повітря; не стало б сутінок, світанків, білих ночей. Припинилося б мерехтіння зірок, а самі зірки було б видно не тільки вночі, а й вдень (вдень ми їх не бачимо через розсіювання частинками повітря сонячного світла). Загинули б тварини і рослини.

Деякі планети сонячної системи теж мають атмосфери, проте їх тиск не дозволяє людині перебувати там без скафандра. На Венері, наприклад, атмосферний тиск близько 100 атм, на Марсі – близько 0,006 атм.

 

 

Що станеться з людиною,

якщо її викинути без скафандра у відкритий космос?

В американському фільмі «Згадати все» (з Арнольд Шварцнегер в головній ролі) у головних героїв, коли вони виявляються викинутими на поверхню Марса, починають вилазити з орбіт очі, а їх тіла роздуваються. Що ж станеться з людиною, що потрапила без скафандра в безповітряний простір (вірніше, що станеться з її тілом – адже дихати вона не може). Тиск газів всередині тіла буде прагнути «урівноважитися» із зовнішнім (нульовим) тиском. Дуже проста ілюстрація: банки, які ставлять хворому. Повітря в них прогрівають, від чого густина газу зменшується. Банку швидко прикладають до поверхні, і Ви бачите, як у міру остигання банки і повітря в ній тіло людини в цьому місці затягується в банку. А уявіть таку банку навколо людини.

Але це не єдиний «неприємний» процес. Як відомо, людина складається з води як мінімум на 75%. Температура кипіння води при атмосферному тиску дорівнює 100 ^оС. Температура кипіння сильно залежить від тиску: чим нижчий тиск, тим нижча температура кипіння. Вже при тиску 0,4 атм температура кипіння води дорівнює 28,64 ^оС, що значно нижче від температури тіла людини. Тому, на перший погляд, при попаданні у відкритий космос людина лусне і «скипить», проте вибуху тіла не відбувається. Справа в тому, що якщо повітря з легенів (і інших порожнин тіла) безперешкодно вийшло, то в організмі залишається тільки рідина, яка виділяє бульбашки газу, але сама одразу не скипає. Між іншим, коли відбувається розгерметизація (скажімо, на великій висоті), то людина помирає, але на шматки її не розриває. Згадаймо наших загиблих космонавтів: 20км – це приблизно 1/10 атмосфери – практично вакуум.

Хоча... Близько 15 років тому виникла ідея спробувати вакуумну сушку м'яса. Великий шматок м'яса помістили у вакуумну камеру і почали різке відкачування. Шматок просто вибухнув. Після цього експерименту було досить складно відшкребти його результати від стінок вакуумної камери.