Урок-узагальнення «Тиск. Закон Архімеда. Плавання тіл»

Узагальнення знань з теми «Взаємодія тіл. Частина ІІ. Тиск. Закон Архімеда. Плавання тіл»

Мета: узагальнення та систематизація знань про тиск твердих тіл, рідин і газів, дію виштовхувальної сили, умови плавання тіл, привести одиничні знання в систему; удосконалення вмінь і навичок розв’язувати задачі, що передбачають застосування здобутих знань.

Тип уроку: урок узагальнення та систематизації знань.

Хід уроку

Дуже легко робити незвичайні відкриття,
але складно вдосконалити їх настiльки,
щоб вони отримали практичну важливість.

Томас Едісон

I. Організаційний етап

II. Мотивація навчальної діяльності

Розминка «Парад розумних думок»

Учитель повідомляє тему уроку та пропонує учням закінчити на свій розсуд вислів видатного американського винахідника Томаса Едісона: «Дуже легко робити незвичайні відкриття, але складно вдосконалити їх настiльки, щоб вони…» (отримали практичну важливість).

Учні пояснюють, чому, на їхню думку, цей вислів вибрано як епіграф до теми уроку.

Учитель акцентує увагу на тому, що опанування багатьма професіями неможливе без знання фізики. Робота машин, механізмів, вимірювальних приладів, спеціальних приладів, із якими може стикатися людина у професійній діяльності, ґрунтується на фізичних явищах та законах. Знання про явища природи, їх пояснення також можуть бути необхідними в тій чи іншій професії. Тому на уроці узагальнення та систематизації знань з теми  ми приділимо увагу використанню знань за цією темою в різних сферах діяльності.

III. Відтворення та коригування опорних знань

Блок 1. Тиск твердих тіл

1. Дайте означення тиску.

2. Назвіть одиницю тиску в СІ.

3. Як можна збільшити тиск; зменшити тиск?

Людина якої професії може використати ці знання?

Професія — історик

Історики дослідили, що з часів палеоліту, коли люди вперше зіткнулися з глибоким снігом, вони почали виготовляти снігоступи. Снігоступи (лапки, ступні) — найдавніше пристосування для пересування по снігу. В Старому Світі снігоступи були не дуже поширені. Зате в Північній Америці до приходу європейців індійці й ескімоси використовували тільки їх, при цьому у кожного племені вони мали свою унікальну форму. У болотистих місцевостях Росії використовували так звані «ведмежі лапи» — плетені з лози овальні решітки. Влітку в них можна ходити по болотах, а взимку — по снігу.

??? Учитель пропонує учням пояснити використання снігоступів із точки зору фізики.

??? Сумки, призначені для перенесення значної ваги, виробляють з широким ременем і навіть широкою прокладкою на плече. Для чого це роблять?

Блок 2. Тиск рідин

1. Дайте означення гідростатичного тиску.

2. За якою формулою обчислюють гідростатичний тиск?

Людина якої професії може використати ці знання?

Професія — водолаз

Водолаз — фахівець, який вміє виконувати роботи під водою у водолазному спорядженні. Професія водолаза належить до особливо шкідливих і небезпечних.

Вже на глибині 50 м під водою водолаз відчуває тиск майже у 5 разів вищий від атмосферного, а йому іноді доводиться занурюватися під воду на 100 м і глибше. Перебування у воді під тиском навіть у 10 атмосфер (1010 кПа) відносно непогано переноситься водолазом, бо його організм врівноважує додатковий тиск.

А ось швидкий підйом може виявитися смертельним. Азот, який входить до складу повітря, у великій кількості розчиняється в крові водолаза. Якщо тиск швидко знижується, газ починає виходити з розчину, кров «кипить», виділяючи бульбашки азоту. Ці бульбашки утворюються в судинах і можуть закупорити життєво важливі артерії. Так розвивається кесонна хвороба. Вона супроводжується сильним болем у суглобах і м’язах кінцівок, а також у м’язах живота. Закупорювання судин мозку, серця, легенів є загрозливим станом, що призводить до виникнення парезів нижніх кінцівок, судом, колапсу й навіть інфаркту і набряку легенів.

??? Запитання до учнів: як слід піднімати водолазів із глибини, щоб запобігти кесоновій хворобі?

Блок 3. Тиск газів. Атмосферний тиск

1. У чому полягає причина існування тиску в газах?

2. Від чого залежить тиск газів?

3. Сформулюйте закон Паскаля.

4. Що таке атмосферний тиск? Чому він існує?

5. В яких одиницях вимірюють атмосферний тиск?

Людина якої професії може використати ці знання?

Професія — лікар

Шприц (нім. spritz — бризкати) — це медичний інструмент, призначений для ін’єкцій. Шприц у тому вигляді, в якому ми знаємо його зараз, був винайдений у 1853 р. Чарльзом Габріелем Правазом та Олександром Вудом, причому незалежно один від одного. Праваз винайшов шприц власне для хірургічних цілей, а Вуду належить заслуга застосування шприца для підшкірних ін’єкцій.

Принцип дії шприца заснований на дії атмосферного тиску. При переміщенні поршня від основи шприца вгору рідина піднімається за поршнем під дією надлишкового атмосферного тиску. При переміщенні поршня до основи шприца тиск усередині шприца стає більшим, ніж поза ним, і рідина витікає.

Лікарські банки використовують при деяких захворюваннях (перший опис застосування банок відносять до XVI ст.). В тому місці, де ставлять лікарські банки, підсилюється кровообіг, покращується живлення тканин, що сприяє швидшому розсмоктуванню запалень. Щоб поставити банку, в неї занурюють паличку з намотаним жмутиком вати, змоченим у спирті, і запалюють. Повітря в банці нагрівається, розширюється і частково виходить назовні. Усередині банки виникає розрідження. У цю мить банку притискають до тіла.

Учитель пропонує учням пояснити принцип дії лікарської банки.

Відповідь: сенс цих дій полягає в тому, що нагріте палаючим спиртом повітря різко розширюється, а коли банка торкається до шкіри, воно охолоджується і намагається стиснутися. Оскільки банка герметично притискається до шкіри і повітря потрапити до неї не може, в банці створюється розрідження — і вона «присмоктується» до шкіри. Далі банка утримується на шкірі атмосферним тиском, при цьому шкіра втягується всередину банки, оскільки тиск у тілі людини теж близький до атмосферного.

??? Повітряну гумову кульку купили взимку на вулиці і принесли додому. Що може статися з надутою кулькою в теплому приміщенні? Чому?

??? Сила атмосферного тиску, що діє на кришку учнівського столу, становить кілька десятків кілоньютон (що відповідає вантажу масою кілька тонн). Чому ж кришка столу не ламається під дією цієї сили? Обгрунтуйте свою відповідь.

Блок 4. Архімедова сила. Плавання тіл 

1. Сформулюйте закон Архімеда.

2. Куди напрямлена сила Архімеда? Що є причиною її виникнення?

3. Прокоментуйте таблицю «Плавання тіл».

Людина якої професії може використати ці знання?

Професія — біолог

Звичайна щука живе в річках, озерах або водосховищах. Біологи, спостерігаючи за поведінкою цих риб, помітили, що молоді особини активно полюють, легко змінюючи глибину занурення, а дорослі щуки ведуть малорухливий спосіб життя і полюють із засідки, довгий час перебуваючи в нерухомості.

Учитель пропонує учням пояснити, як щука змінює глибину занурення, знаючи, що ця риба має плавальний міхур.

??? У Гайяні зростає дивовижне дерево піратинера з сімейства тутових. Навіть суха деревина піратинери тоне у воді як камінь. Чому?

??? Чому водолазна собака легко витягає потопаючого з води, але, дотягнувши до берега, потім не може зрушити його навіть з місця?

Блок 5. Сполучені посудини

1. Дайте означення сполученим посудинам.

2. Сформулюйте основну властивість сполучених посудин.

Людина якої професії може використати ці знання?

Професія — провідник на залізниці

Для приготування чаю провідники залізничних вагонів беруть воду зі спеціальних баків. До баку, в якому міститься гаряча вода, приєднується спеціальна водомірна трубка, вода в якій завжди стоїть на тому самому рівні, що й у самому баку. За рівнем води в трубці провідник визначає рівень води в баку.

??? Учитель пропонує учням пояснити, чому в баку та водомірній трубці вода завжди стоїть на одному рівні.

IV. Узагальнення та систематизація вмінь і навичок

Виконання усних вправ

1. Знайдіть зайве в логічному рядку, відповідь обґрунтуйте.

Відповіді:

1) Зайве прізвище Аристотеля, всі інші вчені вивчали тиск рідин та газів.

2) Барометр, усі інші прилади є прикладами сполучених посудин.

3) Риба, всі інші тіла плавають на поверхні рідини під дією виштовхувальної сили.

2. Встановіть відповідність між винаходом (1–10)  та його аналогом у природі (А–І).

Відповіді: 1 — З, 2 — І, 3 — Е, 4 — Є, 5 — Ж, 6 — А, 7 — В, 8 — Г, 9 — Д, 10 — Б.

Виконання розрахункових задач

1. На якій глибині тиск в озері на дно 200 кПа? (Густина води становить 1000 кг/м³)

2. З якою силою вітер тисне на вітрило яхти, якщо площа вітрила 6000 дм², а тиск вітру 80 Па?

3. Виразіть в Паскалях 0,056 МПа і 70 мм.рт.ст

4. Газ знаходиться в циліндрі під поршнем. Який тиск газу, якщо маса поршня 10 кг, а площа його поперечного перерізу 50 см²? Тертя між поршнем і стінками циліндра відсутнє.

5. На тіло, що повністю занурене в воду, діє архимедова сила 10 Н. Яка архимедова сила буде діяти на це ж тіло при повному зануренні в гас? (Густина води становить 1000 кг/м³, густина гасу 800 кг/м³)

V. Повідомлення домашнього завдання

§ 22–29 — повторити. Розв’язати завдання для самоперевірки до розділу 3 «Взаємодія тіл. Сила»: завдання 11, 14 — письмово.