Урок " Тиск твердих тіл на поверхню. Сила тиску. Розв'язування задач"

 

Тема: Тиск твердих тіл на поверхню. Сила тиску. Розв’язування задач.

Мета уроку:

• ознайомитись з тиском як з фізичною величиною, що описує взаємодію тіл;
• з’ясувати залежність тиску від сили тиску й площі опори;
• формувати вміння та навички розв’язувати задачі на розрахунок тиску і зв’язаних з ним величин;
• виховувати допитливість, формувати вміння робити аналіз,порівняння спостережуваних явищ та висновки з них;
• показати необхідність врахування тиску у різноманітних галузях сучасної техніки, в побуті, на виробництві та будівництві.

 

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 : урок засвоєння нових знань

 

Обладнання: мультимедійний проектор, презентація,  прозора  посудина з піском,   дерев’яна дошка із вбитими на краях металевими цвяхами, дерев’яні бруски, кнопки, ніж, цвях, смайлики на картках,  паспорт фізичної величини на аркушах,  картки з самостійною роботою.

 

План уроку
I. Організаційний момент.
II. Актуалізація опорних знань учнів.
ІІІ. Мотивація навчально – пізнавальної діяльності учнів.
ІV. Сприймання й усвідомлення нового матеріалу.

1. Бесіда з учнями та обговорення спостережень, що показують залежність  результату дії сили на поверхню від площі цієї поверхні.
2.                   Проведення дослідів, що підтверджують попередній висновок.
3.                   Сила тиску.
4.                   Означення фізичної величини – тиску, формула тиску та одиниці її вимірювання.
5.                   Історична довідка.
6.                   Способи збільшення і зменшення тиску

VI. Закріплення вивченого матеріалу.

1.                   Розв’язування якісної та кількісної задач.
2.                   Контрольні запитання.
3.                   Поміркуй і відповідай.
4.                   Висновки з уроку.

VII. Домашнє завдання.

Хід уроку

Розум полягає не лише в  знаннях,

а й  умінні застосовувати знання на практиці.

Аристотель

 

 

I. Організаційний момент.

II. Актуалізація опорних знань учнів.
Скажіть, будь ласка, яку фізичну величину ми з вами вивчали протягом останніх кількох уроків?
 Фронтальне  опитування.

Гра «Мікрофон»

1.Що характеризує сила?

2. Який наслідок дії сили ?

3. Назвіть одиниці сили?

4. Які сили ми з вами вивчити?

5. Як позначають силу у фізиці?

6.Що називається силою тяжіння ?

7. Що називається вагою тіла?

8. Від чого залежить результат дії сили на тіло?

9. Як позначають площу поверхні тіла?

10. У яких одиницях вимірюється площа?

11.Скільки см у 1 метрі?

 

ІІІ. Мотивація навчально – пізнавальної діяльності учнів.
Ви правильно зазначили, що результат дії сили залежить від значення прикладеної сили, від точки прикладання сили і від напряму сили.

      Експерементальні завдання:

1. За допомогою ножиць і пасатижів розрізати листок паперу

          2.За допомогою лінійки і ножа розрізати шматок хліба
Сьогодні на уроці ми з’ясуємо в ході спостережень та дослідів, що результат дії сили залежить ще від однієї величини і введемо в розгляд нову фізичну величину – тиск.
Запис у зошит: дата, тема уроку. Обговорення мети уроку.

 

ІV. Сприймання й усвідомлення нового матеріалу.

Евристична бесіда з використанням мультимедіа.

 

1. а) На екрані ми бачимо зимову прогулянку лижника та «пішохода».

Яка приємна зимова прогулянка на лижах! Проте варто вийти на сніг без них, як ноги глибоко провалюватимуться при кожному кроці, йти буде важко і задоволення буде зіпсовано. Чому?

На цьому рисунку вага лижника приблизно дорівнює вазі «пішохода». Тому сили, з якими хлопчики тиснуть на сніг, вважаємо рівними. Але ці сили діють не на одну точку, а розподіляються по різних площах. У лижника – по площі торкання снігу й лиж, а в «пішохода» - снігу й підошв. Зрозуміло, що площа лиж більше площі підошв. Тому й результат дії лижника на сніг проявляється меншою мірою.

Ще один приклад:

Можна досить сильно (з силою 30 Н) натиснути пальцем (площа близько 1 см2) на поверхню дерев'яної дошки, але ніякої видимої деформації поверхні ми не побачимо. Однак, при дії тієї ж по величині сили гострий кінець кнопки (площею близько 0,01 мм2) досить легко увійде в поверхню  дерева.

 

б) Питання до учнів. Наведіть приклади, які показують, що дія сили залежить від площі опори, на яку діє ця сила.

Спостереження 1. Величезний вантажний авто стоїть на снігу майже не прогрузаючи, а водій  провалився майже до поясу. Чому? 

• Площа поверхні  коліс набагато більша ніж площа ніг водія.

Спостереження 2. На уроках праці ви користуєтеся для вишивання однією голкою, з тупим кінцем, а для шиття  - голкою з гострим кінцем. Чому?

• Людина діє на кожну з двох голок з однаковою силою. Проте голка, що має гостріший кінець, легше входить в тканину.

 

 Робимо висновок: результат дії сили на поверхню залежить не тільки від її значення, а й від   площі тієї поверхні, перпендикулярно до якої вона діє.

2. Переконаємося в цьому висновку на дослідах

Дослід 1. Цвяхи, забиті в дошку,вставляють в посудину з піском вістрям угору. На дошку кладуть гирю. Спостерігаємо, що при збільшенні навантаження головки цвяхів більше вгрузають в пісок

Дослід 2. Перевертаємо дошку і ставимо цвяхи на вістря. У цьому разі площа опори менша і під дією тієї самої сили цвяхи значно більше заглиблюються в пісок.

Робимо висновок з дослідів: від того, яка сила діє на кожну одиницю площі поверхні, залежить результат дії цієї сили.

 

3.  Сила тиску.

У розглянутих прикладах сили діяли перпендикулярно до поверхні стола. Таку силу називають силою тиску.

4. Тиск

Фізична величина, яка дорівнює відношенню сили, що діє перпендикулярно до поверхні, до площі цієї поверхні, називають тиском.

                                                ;                   
За основну одиницю тиску прийнято 1 Па(Паскаль).
За одиницю тиску беруть такий тиск, який створює сила 1 Н, яка діє на поверхню площею 1 перпендикулярно до цією поверхні.
                                                                   
Використовують також інші одиниці тиску:

гектопаскаль 1 гПа = 100 Па
кілопаскаль 1 кПа = 1 000 Па
Мегапаскаль 1 Мпа = 1 000 000 Па
Іншими одиницями вимірювання тиску є торр, мм.рт.ст. (міліметр ртутного стовпа), атмосфера, бар, п′єза.

                                                                                    

5. Історична довідка .
   
   Блез Паскаль (1623 – 1662)

Талановитий  французький вчений Блез Паскаль, фізик і філософ, видатний винахідник і математик (1623- 1662рр.) – у 4 роки навчився писати і читати, у 6 – вивчав іноземну мову, у 12 років – написав наукову працю «Трактат про звуки», опанував геометрію Евкліда без допомоги старших. . У 16 років він довів “теорему Паскаля”, у 18 років – винайшов рахувальну машину, за допомогою якої навіть необізнана з правилами арифметики людина могла б виконувати 4 арифметичні дії. Він виготовив 50 моделей, з яких кожна наступна була кращою за попередню. Його вважали найвидатнішим математиком свого часу.
Пізніше здійснив низку фізичних відкриттів, винайшов гідравлічний прес і шприц, застосував ртутний термометр для передбачення погоди.  Вдячні співвітчизники викарбували його портрет на грошових купюрах.

Цікаві факти

Крім одиниці тиску в СІ на честь Блеза Паскаля названо

• кратер на Місяці;
• мову програмування Pascal.;
• один із двох  університетів у Клермон-Феррані;
• щорічну французьку  наукову премію;
• астероїд 4500Паскаль;
• гімназію міста Гомеля (Білорусь)

Сподіваюся, знання про життя та досягнення Б.Паскаля стануть для вас стимулом у навчанні .

 

Завдання для учнів: заповнити паспорт фізичної величини

1. Тиск – це фізична величина, що чисельно дорівнює відношенню … (сили тиску до площі)
2. Сила тиску – це сила взаємодії, що діє …(перпендикулярно до поверхні тіл)
3. Формула тиску - …( р=F|S)
4. Формула сили тиску - … (F=p*S)/
5. Якщо відомі числові значення тиску і сили тиску, то площу можна обчислити за формулою - … (S=F|p)
6. Одиниця вимірювання …(Па)
7. Кратні одиниці:

1гПа=… (100 Па)

1кПа=… (1000 Па)

1 МПа=… (1000000Па)

6. Способи збільшення і зменшення тиску.

Якщо порівняти тиск танка на поверхню дороги і тиск жала бджоли, то виявиться, що тиск жала більший у тисячу разів! Як можна змінити тиск? Збільшити чи зменшити силу тиску не завжди можливо, тому змінюють площу поверхні.
При збільшенні площі тиск зменшується, а при зменшенні — збільшується.

У техніці, будівництві, на транспорті дуже часто використовують різні способи, щоб зменшити або збільшити тиск. Наприклад, фундамент висотного будинку чинить тиск у 4 ∙ 10⁵ Па. Тому при зведенні будинку його фундамент роблять більше широким, ніж сам будинок, для зменшення тиску на ґрунт.

Шини вантажних автомобілів роблять набагато ширше, ніж у легкових автомобілів. Широкі гусениці дозволяють зменшити тиск трактора на ґрунт і роблять його більш прохідним на ґрунтовій дорозі.

З іншого боку, тиск можна збільшувати завдяки зменшенню площі поверхні. Це використовується в техніці при виготовленні інструментів (зубило, свердло, різець, ножиці й т. ін.).

Далі з учнями обговорюємо питання: у яких випадках тиск необхідно збільшувати і як це роблять? Коли тиск слід зменшувати і як у цьому випадку треба чинити?

Тиск потрібно зменшити	Тиск потрібно збільшити
Щоб ґрунт міг витримати тиск споруди, збільшують площу нижньої частини фундаменту Шини та гусениці машин, призначені для руху по м’якому ґрунту, є ширшими, ніж у тих що пересуваються по твердому ґрунту Для руху по пухкому снігу використовують лижі, що значно збільшують площу опори людини	Усі різальні інструменти – ножі, ножиці, різці – мають різальну частину з дуже малою площею для створення значного тиску Різальні та колючі пристосування в живій природі: зуби, пазурі, дзьоби, жала, ікла, шипи тощо Лопати, металообробні інструменти(свердла, зубила, терпуги тощо)

 

Вправа «Доповни речення »

Способи зміни тиску шляхом зміни площі поверхні

1. Площа фундаменту будинку більша за … (основу)
2. Площа гусені танку велика ..(щоб не провалився у болото)
3. Ножі, ножиці, голки наточують , …(щоб збільшити тиск, зменшуючи площу)
4. У тварин гострі зуби, у рослин є шипи - …(для захисту від хижаків)
5. Для руху по свіжому снігу використовують… (лижі)
6. На тонкому льоду людина може… (повзти).
7. Лопати, металообробні інструменти(свердла,  зубила, пилки тощо)наточують для того, щоб …(зменшити площу, а відтак і силу, яку потрібно прикладати до цих інструментів під час роботи з ними)

V. Закріплення вивченого матеріалу.

1. Вчимося розв’язувати задачі

Задача 1. (колективна форма роботи)

Чемпіонка України по фігурному катанню 2015 року, 14-річна київлянка Анастасія Гожва, має масу 42 кг. Розрахуйте який тиск чинять на лід її ковзани, якщо ширина леза   ковзана 4мм, а довжина 30см.

Дано: m = 42 кг а = 4 мм b= 30 см g = 9,8 Н/кг	СІ   0,004 м 0,3 м	Розв’язання F = Р = m·g S = 2·a·b                 p = 171500 Па = 171,5 кПа Відповідь: p = 171,5 кПа
Знайти P - ?

 

Експерементальна задача 2. (парна  форма роботи)

Обчислити тиск твердого тіла на опору

 

Обладнання: динамометр лабораторний, дерев'яний  брусок, лінійка.

 

Порядок виконання роботи:

• Виміряйте силу тиску бруска на стіл (вагу бруска).
• Виміряйте ширину, довжину і висоту бруска.
• Використовуючи всі отримані дані, обчисліть площу     найбільшої і найменшої граней бруска.
• Обчисліть тиск, який утворює брусок на стіл найбільшою і найменшою гранями.
• Результати запишіть в зошит.
• На основі отриманих даних, зробіть висновок.

 

Якісні задачі .(фронтальна форма роботи)

1. Чому гострий ніж ріже краще, ніж тупий?
2. Навіщо у лопати верхній край, на який натискають ногою, зігнуто?
3. Чому підбори туфель дівчини чинять на землю набагато більший тиск, ніж ноги слона?
 

2. Поміркуй і відповідай. (групова форма роботи)

1.  «Швачка»

Для чого до рюкзака пришивають широкі лямки? Яке призначення наперстка?

2. «Кухарі»

Яким ножем легше різати : гострим чи тупим? Чому?

3. «Водії»

Пояснити відмінність коліс в легковому і в вантажнлму автомобілях. Навіщо домкрату для автомобіля широка основа?

4. «Будівельники» Чому  фундамент будинку ширший, ніж стіни
5. «Біологи»

Чому гуси і качки проходять болото легко, тоді як курці зробити це важче?

VІ Підсумок уроку

• Ситуація
• Ваш товариш провалився на льоду і сам вибратися не може(лід ламається ). Ви хочете йому  допомогти. Про що ви повинні добре пам’ятати і які ваші дії

4. Висновки з уроку

 (Давайте повернемося до початку нашого уроку і згадаємо, яку мету ми перед собою ставили?

Скажіть, чи досягли ми мети уроку?)

• VІІ Домашнє завдання
• Параграф 22
• Впр 22 (7,4,6)
• Знайти українські прислів’я, у яких йдеться про механічний тиск, силу тиску