Тиск твердих тіл на поверхню. Сила тиску

 

Тема уроку: Тиск твердих тіл на поверхню. Сила тиску

Мета уроку:

познайомити учнів з тиском як фізичною величиною; вивчити залежність тиску твердого тіла на опору від сили та площі опори та одиницю вимірювання тиску, навчити розрізняти тиск і силу тиску;

розвивати вміння використовувати формулу тиску та сили тиску для розв’язування задач, експериментальні вміння і навички, винахідливість, логічне мислення, увагу,  творчі здібності та схильності до креативного мислення;

розкрити роль фізичного знання в житті людини, суспільному виробництві й техніці, підвищувати пізнавальний інтерес до фізики як науки, виховувати самостійність, вміння робити висновки та узагальнення, застосовувати закони фізики для задоволення власних потреб, в тому числі почуття власної безпеки.

Цілі уроку:

Учні повинні знати

-  поняття сили тиску та тиску як показника залежності дії сили від площі, до якої вона прикладена;

- формулу тиску та одиницю вимірювання тиску;

- застосування знань про тиск в природі і техніці.

Учні повинні вміти

- розрізняти поняття тиску та сили тиску;

- з’ясувати залежність тиску від сили тиску й площі опори;

- встановлювати залежність між p, F та S;

- розв’язувати якісні та кількісні задачі для знаходження тиску .

 

Тип уроку: вивчення нового матеріалу

Обладнання і матеріали:

комп’ютер, проектор, екран, кнопки, дерев’яна дощечка, столик, виготовлений із дерев’яної дощечки, у яку вбито  4 цвяхи, прозора посудина з піском, важки, презентація

ХІД УРОКУ:

1. Організаційний момент.

Вступне слово вчителя

Слайд 2

Учитель: 

Діти! Вивчаючи фізику , на кожному уроці ви відкриваєте для себе щось нове, тобто здобуваєте знання, які вам стануть у пригоді протягом усього життя. Розпочати наш урок я хочу з такого побажання:

Хай вас ніщо не зможе зупинити,

Хай кличуть в даль незвідані світи,

Щоб всі хотіли відкриття зробити

І щось своє в науці віднайти.

Сьогодні на уроці ми організуємо роботу таким чином, щоб кожен з вас проявив свої здібності і отримав нові знання. Протягом уроку ви будете працювати в групах.

(учні поділені на групи заздалегідь)

2. Актуалізація опорних знань учнів

На попередніх уроках ми познайомилися з різними видами сил. Давайте їх пригадаємо.

Слайд 3

Гра «Фізичний футбол»)

Зараз ми з вами зіграємо у фізичний футбол. Правила гри такі: я задаю питання й обираю гравця, який буде на нього відповідати, а далі учень, який відповідав, обирає наступного, тобто «дає пас»; наступний учень «дає пас» іншому тощо.

1. Що таке сила? 

Відповідь: Сила – міра  взаємодії тіл.

2. Від чого залежить результат дії сили на тіло?

Відповідь: Результат дії сили на тіло залежить від її модуля, напрямку, точки прикладання.

3.  Які сили вам відомі?

  Відповідь: Сила пружності , вага тіла, сила тяжіння, сила тертя.

4. Що вам відомо про силу пружності?

     Відповідь: Сила пружності:

 – виникає при деформації;

 – є проявом дії міжмолекулярних сил ;

 – перпендикулярна поверхні;

      – у разі пружних деформацій тіла виконується закон Гука F_пр. = kх 

5. Дайте означення сили тяжіння та назвіть формулу для її вимірювання.

Відповідь: Сила, з якою Земля притягує до себе тіла, що перебувають на її поверхні, або поблизу неї. Формула для знаходження сили тяжіння:  F_тяж = mg.

6. Що називається вагою тіла? Як її можна обчислити?

Відповідь: Вага тіла – це сила, з якою тіло діє на опору або підвіс унаслідок притягання до Землі. Визначається за формулою Р = mg. 

7. Як позначається площа?

Відповідь: Площа позначається буквою S.

8. Назвіть одиниці вимірювання площі.

     Відповідь: м², см², мм².

9. Формула для знаходження площі прямокутника.

    Відповідь: S = ab .

3. Самостійне здобування знань про тиск методом фронтального експерименту

Робота в групах ( виконання спостережень та експериментів)

Слайд 4

І. Вчитель:  Ми повторили, які сили існують в природі. Для того, щоб з’ясувати від чого залежить результат дії сили проведемо спостереження та дослідження. Кожна група отримує завдання.

І група. Дослід 1. 

На столі стоїть столик, виготовлений із дерев’яної дощечки, у яку вбито 4 цвяхи вістрям догори.

Слід узяти дощечку і поставити на пісок. Що спостерігаємо? Поставте зверху навантаження. Під столиком на піску з’явилися ледь помітні вм’ятини. Що буде, якщо столик перевернути і поставити на пісок вістрям цвяхів? Столик завантажимо так само. Цвях занурився глибоко в пісок. Чому?

Маса столика не змінилася. У першому й другому випадках ми діяли на пісок з однаковою силою. Чому результат дії сили різний? Хто зможе пояснити результати дослідів із точки зору вчення про будову речовини? Згадаємо основні положення цього вчення.

В першому випадку голівки цвяхів лягли на велику кількість окремих піщинок, що утримуються молекулярними силами. Сила, яка розподілилася між цими частинками, стала такою малою, що її дія не спричинила значного зміщення частинок. У другому випадку ця сила припала лише не ті піщинки, які потрапили під кожне вістря. Сила взаємодії дуже мала, тому між піщинкам порушився зв’язок.

Слайд 5

ІІ група. Спостереження 2.

Подивіться на слайд-рисунок.

По пухкому снігу рухається хлопчик, йому важко йти, він глибоко провалюється в сніг. Але, коли він надів лижі, усе змінилося. Можна йти снігом, майже не провалюючись в нього, хоча вага не змінювалася. Що ж сталося?

Відповідь. Площа поверхні, на яку тисне людина, у цих випадках різна. Площа поверхні лиж більша від площі підошви. Тому стоячи на лижах, хлопчик тисне на кожний квадратний сантиметр із силою меншою, ніж тоді, коли стоїть без лиж.

 ІІІ група. Дослід 3.

До бруска приколюємо кнопку. Якою поверхнею вколюємо кнопку? Чому? Який напрямок матиме сила відносно поверхні?

Відповідь. Напрямок дії сили утворює з площею поверхні кут 90º отже сила діє на кнопку перпендикулярно до поверхні.

Вчитель. В усіх розглянутих прикладах сила діяла на тіло перпендикулярно до поверхні. Цю силу називають силою тиску.

Із цих дослідів ви побачили, що результат дії сили залежить від величини сили, від площі поверхні, на яку діяла сила. Результат дії цієї сили називається тиском.

Слайд 6

4. Повідомлення теми, мети уроку

Вчитель: Тема нашого сьогоднішнього уроку: «Тиск твердих тіл на поверхню. Сила тиску»

Слайд 7

Після вивчення теми ви повинні знати:

Визначення сили тиску;

Визначення тиску;

Одиниці вимірювання тиску.

Вміти:

Використовувати формулу тиску під час розв'язування задач.

Слайд 8

Силу, яка діє перпендикулярно поверхні тіла, називають силою тиску

 Слайд 9

Результат дії сили залежить від:

- Значення сили тиску.

- Площі опори, перпендикулярно якій діє сила тиску.

 

Означення. Величина, що характеризує дію сили на фізичне тіло і чисельно дорівнює відношенню сили, яка діє перпендикулярно поверхні, до площі цієї поверхні, називається тиском.

 

Тиск позначають символом p і обчислюють за формулою

P=

де F – сила, що діє на поверхню (сила тиску);

S – площа поверхні.

Слайд 10

Одиницею вимірювання тиску є
1 паскаль – це тиск, при якому на площу 1 м² діє сила тиску, яка дорівнює 1 Н

 

1 Па =

1 Па – невеликий тиск, тому часто використовують кратні одиниці тиску: гектопаскаль, кілопаскаль, мегапаскаль.

1 гПа = 100 Па,

1кПа = 1000 Па,

1МПа = 1000000 Па.

Слайд 11

Названо на честь французького вченого XVII століття Блеза Паскаля

Повідомлення учениці про Блеза Паскаля

Слайд 2

Порівняти тиски, що створюються різними тілами, можна за допомогою таблиці:

 

Тиск кінчика жала оси – 33000000 кПа

Тиск колеса легкового   автомобіля на дорогу   - 200 – 300 кПа   

Нормальний атмосферний    тиск          - 100 кПа 

Тиск трактора на грунт        - 50 кПа

Тиск фундаменту   Останкінської телевежі на грунт         - 27 кПа 

 

Вчитель: Формулу для визначення тиску можна записати у виді трикутника, з якого потім легко виводити формули для обчислення сили тиску та площі опори, на яку тиск здійснюється.

(Записи відповідних формул на магнітній дошці)

Слайд 13

 У техніці, будівництві, на транспорті дуже часто використовують різні способи, щоб зменшити або збільшити тиск. Яким чином це можна зробити? Оскільки тиск прямо пропорційний силі тиску, то його можна збільшити збільшивши дану силу і навпаки, зменшити, зменшуючи силу тиску. Також тиск обернено пропорційний площі опори, на яку він здійснюється. Значить зменшивши площу опори тиск зменшуємо, а збільшивши – збільшуємо.

5. Закріплення вивченого матеріалу.

 (Робота в групах)

Кожній групі по черзі пропонуються якісні задачі до розв’язання:

Слайд 14

1. Навіщо заточують леза ножів?

Відповідь: Щоб зменшити площу опори. В результаті цього тиск, який чинить ніж, збільшиться.

Слайд 15

2. Людина провалилася під лід. Як треба діяти, спираючись на знання про тиск, щоб врятувати її?

Відповідь: Тому, хто провалився під лід, дуже важко вибратися з ополонки, адже лід кришиться під вагою тіла. Щоб запобігти цьому, треба широко розвести руки в сторони, розпластавшись на льоду, і перекотитися на спину, щоб витягти ноги. Чим більше ти розпластаєшся на льоду, тим менше тиснутимеш на нього. Вибравшись з ополонки, не можна ставати на ноги, а слід перекотитися чи переповзти на безпечне місце, пам'ятаючи, що вага тіла стала більшою через мокрий одяг.

Допомогти тому, хто провалився під лід, можна, якщо з безпечного місця подати потерпілому довгу жердину, гілку, кинути мотузку, зв'язані паски, шарфи. Підбиратися до потерпілого найкраще, прив'язавшись мотузкою, лігши на лижі або дошку і обережно просуваючись до ополонки.

Потрібно лягти на лід і попереду себе переміщувати дошку. Таким чином площа опори збільшиться, а тиск зменшиться.

Слайд 16

 3. Чому каблуки туфель дівчини чинять тиск набагато більший, ніж ноги слона?

Відповідь:  Тому що площа опори каблучків туфель дівчини набагато менша ніж площа опори ніг слона, тому і тиск більший.

Слайд 17

1. Як курка може удвічі збільшити тиск на землю?

Відповідь: Якщо стане на одну лапу. Площа опори зменшиться вдвічі, а тиск збільшиться вдвічі.

Слайд 18

2. Індійські факіри можуть лежати на гострих лезах. Що треба зробити факіру, щоб зменшити ризик порізати шкіру спини: зменшити чи збільшити кількість лез?

Відповідь: Потрібно збільшити кількість лез, в результаті цього збільшиться площа опори, на яку тисне факір і тиск на леза зменшиться, отже ризик порізати шкіру спини також зменшиться.

Слайд 19

3. Чому з давніх часів мешканці Півночі для пересування по снігу використовували лижі?

Відповідь: Щоб збільшити площу опори, а відповідно і зменшити таким чином тиск на сніг.

Слайд 20

1.  З якою метою під залізничні рейки підкладають шпали та металеві підкладки?

Відповідь: Щоб збільшити площу опори. В результаті цього тиск, коли по рейках буде проходити потяг, зменшиться.

Слайд 21

2. Навіщо в лопати верхній край, на який надавлюють ногою, зігнуто?

    Відповідь: Щоб зменшити тиск на ногу. Збільшується площа поверхні.

    Слайд 22

   3. Чому комар своїм хоботком може створити тиск набагато більший ніж тиск, що створює людина,  коли стоїть?

    Відповідь: Комар своїм хоботком тисне на дуже малу площу опори, яка є набагато меншою, ніж площа опори, на яку тисне людина, що стоїть. Тому і тиск, який чинить комар значно перевищує тиск, який створює людина.

Слайд 23

Вправа

Переведіть

- 7 кПа в паскалі;

- 12,5 гПа  в паскалі;

- 32 500 Па в кілопаскалі;

- 1 300 000 Па в мегапаскалі

Слайд 24

Розв’язуємо розрахункові задачі.

Яку силу тиску і тиск створює на опору площею 400 см² тіло, маса якого дорівнює 12 кг?

    Дано:                                Розв’язання:

m = 12 кг              F = mg

 S = 400 см²              F = 12 кг ∙10 н/кг = 120 H                  

g = 10 н/кг

  F-?  p - ?    p = =3000 Па = 3 к Па

    

Відповідь: сила тиску 120 Н, тиск – 3 кПа.

Слайд 25

2. Мармурова колона античного храму масою 500 т  має площу основи 12,5 м². Визначте тиск колони на опору.

Дано:     Розв’язання: F = P = mg = 500000кг •10 = 5000000H

m = 500 т =500000 кг     

g = 10 н/кг

s = 12,5 м²

                          p = = =  400000 (Па) = 400 (кПа)

                          

p - ?                          Відповідь: 400 кПа

Слайд 26

3. Рибалка вирушає на зимову риболовлю. Чи безпечно е, якщо лід на початку березня витримує тиск 9 кПа, а маса рибалки із спорядженням та без улову 100 кг. Сліди від зимового взуття зображено на рисунку.

Дано:

m = 100 кг     р =

g = 10 н/кг                                р = = 10000 Па = 10 кПа

s = 500 см² = 0,05 м²               р > p₁

р₁ = 9 кПа

Відповідь: це небезпечно.

Вчитель: Будь – яка поверхня витримує тільки певний тиск. Наприклад, шкіра людини витримує тиск 3000000 Па. Якщо тиск перевищить той, який може витримувати поверхня, то опора рушиться. Тому, в залежності від того, який результат хочуть дістати, тиск можна збільшувати або зменшувати. Які ж способи зміни тиску? Де їх використовують?

Повідомлення учнів:

Слайд 27, 28

•  «Тиск високий та низький»;

Слайд 29,30

• «На гусеничному ходу і по снігу».

Слайд 31, 32

Вчитель: На слайдах ви бачите роль тиску в житті тварин, у їхній боротьбі за існування .

6. Підсумок уроку.

Вчитель виставляє оцінки учням.

Слайд 33

7. Домашнє завдання.

1. Опрацювати §22.Виконати впр 22 (1 – 3) усно, 6 (письмово).

Творче завдання напишіть невеличкий твір на тему на «Людина і тиск».

Слайд 34

Вчитель: Наш урок добігає кінця. Діти! Хочу сказати, що фізику доступна радість розуміти природу і навіть «вести з нею бесіду» тож я бажаю навчитися вам розуміти природу та спілкуватися з нею однією мовою.

Релаксація

Я дізнався…

Я навчився…

Мені сподобалось…

Тепер я знаю …

Тепер я вмію …

Мій настрій …

Слайд35

Дякую всім за урок.