Зависимость давления жидкости от глубины конспект

Обновлено: 07.07.2024

Урок по физике "Давление в жидкости и газе" для учащихся 7 класса.

Вложение	Размер
urok_davlenie_v_zhidkosti_i_gaze.zip	829.75 КБ

Предварительный просмотр:

Конспект учебного занятия

Федеки Лилии Михайловны,

Тип урока: урок изучения нового материала.

(образовательная) создать условия для формирования понятия о существовании весового давления в жидкостях и газах; объяснить зависимость давления жидкости от глубины погружения; подвести учащихся для вывода формулы для расчета давления жидкости на дно сосуда; научить вычислять давление на любом уровне жидкости;

(развивающая) продолжить развивать логическое мышление учащихся, развивать умение анализировать и делать выводы, учить правильно оформлять и решать задачи;

(воспитательная) прививать трудолюбие, аккуратность ведения записей в тетрадях и на доске учащимися.

Оборудование: компьютер учителя, проектор, экран, карточки с заданиями, презентация-сопровождение к уроку.

Формы работы учащихся на уроке: фронтальная, индивидуальная, парная.

Виды работы: устная, письменная.

Структура учебного занятия:

1. Организационный момент.

Проверка наличия всех принадлежностей, необходимых на уроке.

– Здравствуйте, ребята. Садитесь.

Слайд 1 Тема урока: Давление в жидкости и газе. (Запись в рабочих тетрадях)

Слайд 2 Цель урока:

узнать о существовании весового давления в жидкостях и газах;
объяснить зависимость давления жидкости от глубины погружения;
вывести формулу для расчета давления жидкости на дно сосуда;
научиться вычислять давление на любом уровне жидкости.

3. Актуализация базовых знаний.

Слайд 3 Ответьте на вопросы:

Из-за подвижности частиц жидкости и газа давление, производимое на жидкость или газ, передается не только в направлении действия силы, а в каждую точку жидкости или газа.

Если выстрелить из мелкокалиберной винтовки в вареное яйцо, то в яйце образуется отверстие. Если же выстрелить в сырое яйцо, оно разлетится. Как объяснить это явление?

Вареное яйцо – твердое тело. Давление в твердых телах передается только в направлении действия силы, поэтому в яйце будет только отверстие. Сырое яйцо – жидкость. Давление будет передаваться во всех направлениях, поэтому яйцо разлетится.

Давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку одинаково во всех направлениях.

От чего зависит давление газа, помещенного в сосуде?

Давление газа, помещенного в сосуде, зависит от температуры. Чем выше температура, тем больше давление в закрытом сосуде, и наоборот.

4. Объяснение новой темы.

Слайд 4 Тема, которую будем изучать сегодня на уроке очень важная, т.к. на выпускной экзамен по физике выносятся качественные и расчетные задачи по этой теме.

Ребята, а знаете ли вы, что…

Японцы тысячелетиями добывали себе пропитание, собирая на дне океана различную живность, при этом ныряя до 100 раз за день на глубину от 5 до 20 метров. А искатели жемчуга с островов Туамоту ныряют на глубины до 42-45 м.

Кто-нибудь из вас знает, почему ныряльщики испытывают сильную боль в ушах при погружениях?

На жидкости, как и на все тела на Земле, действует сила тяжести. Каждый слой жидкости, который мы наливаем в сосуд, своим весом создает давление на другие слои, которое по закону Паскаля передается не только вниз, но и по всем направлениям.

Рассмотрим анимационный Опыт 1 (колба с резиновым дном).

Вывод: из опыта видно, что чем выше столб воды, тем сильнее прогибается дно. На воду в сосуде действуют сила тяжести и сила упругости резины, которые уравновешивают друг друга.

Рассмотрим анимационный Опыт 2 (колбу с резиновым дном опускают в широкий сосуд с водой). Резиновое дно выпрямляется.

Вывод: из опыта видно, что с увеличением глубины погружения в жидкость давление на дно трубки возрастает. Силы, действующие сверху и снизу, равны.

Мысленный эксперимент . Необходимо выбрать правильную картинку.

Вывод: опыт подтвердил нашу гипотезу. Действительно, при дальнейшем погружении трубки в сосуд сила давления жидкости на пленку увеличивается. Пленка будет прогибаться во внутрь и уровень воды в трубке немного поднимается.

Рассмотрим анимационный Опыт 3 (колба с боковым отверстием, закрытым резиновой пленкой).

Вывод: из опыта видно, что пленка полностью выпрямляется, когда уровни воды в трубке и сосуде совпадают. При этом выпрямление происходит на том же уровне, что и в предыдущем опыте. Следовательно, давление жидкости на одном и том же уровне одинаково.

Рассмотрим анимационный Опыт 4 , показывающий изменение давления жидкости с глубиной.

Делая вывод, вставляем в текст пропущенные слова.

В отличие от твердых тел жидкости , по закону Паскаля, передают производимое на них давление одинаково по всем направлениям. Давление внутри жидкости на разных высотах разное. Оно увеличивается с увеличением глубины.

Рассмотрим анимационный Опыт 5 с сосудом, дно которого может отпадать.

Вывод: дно отпало от сосуда, когда уровни воды в сосуде и в банке стали одинаковы. В момент отрыва на дно давит сверху вниз столб подкрашенной жидкости в сосуде, а снизу вверх на дно передается давление такого же по высоте столба жидкости, но находящегося в банке. Оба эти давления одинаковы. Дно падает из-за действия на него силы тяжести.

Интерактивная модель для изучения зависимости давления жидкости от высоты столба жидкости.

Сделать вывод, вставляя пропущенные слова в текст.

Вывод: внутри жидкости существует давление , и на одном и том же уровне оно одинаково по всем направлениям. С глубиной давление увеличивается .

Газы тоже имеют вес, поэтому всё сказанное выше для жидкостей, справедливо и для газов.

Слайд 5 Как можно рассчитать давление жидкости на дно и стенки сосуда?

Ответ: по определению давления .

Слайд 6 Сила F, с которой жидкость, налитая в сосуд, давит на его дно, численно равна какой силе, если сосуд неподвижен?

Ответ: весу Р жидкости.

Слайд 7 Как определить вес жидкости, зная ее массу?

Слайд 8 Как можно определить массу жидкости, зная ее плотность?

Ответ: используя определение плотности

Слайд 9 Как можно определить объем жидкости в сосуде, зная площадь дна сосуда и высоту столба жидкости?

Слайд 10 После сокращения дроби мы получили формулу для нахождения давления жидкости – .

Слайд 11 От какой величины не зависит давление жидкости?

Ответ: от площади дна сосуда, в которую налита жидкость. р

Слайд 12 Опорный сигнал зарисуйте в тетради.

Слайд 13 Гидростатический парадокс

Вывод: Давление не зависит от массы жидкости.

Слайд 14 От чего зависит давление жидкости? Напомним изученное ранее на уроке рисунком.

Большое давление создает вода в морях и океанах. На глубине $10$ м давление воды приблизительно равно $100$ кПа, а на глубине $1$ км — приблизительно $10 000$ кПа, что соответствует массе в $100$ кг, которая давит на каждый квадратный сантиметр.

Если человек нырнул на глубину $100$ м, то чтобы выжить, ему будет необходимо определённое время провести в декомпрессионной камере.

Интересно, что глубоководные рыбы, которые привыкли к огромному давлению, вынутые из воды, взрываются.

Гидростатический парадокс:
давление жидкости на дно сосуда не зависит от формы сосуда, а только от плотности жидкости и от высоты столба жидкости.

На рисунке все сосуды с одинаковыми высотами столбов воды, поэтому давление на дно всех сосудов одинаковое.

На этом уроке мы рассмотрим отличие жидких и газообразных тел от твердых тел. Если мы захотим изменить объем жидкости, нам придется прикладывать большое усилие, сравнимое с тем, которое мы прикладываем, изменяя объем твердого тела. Даже чтобы изменить объем газа, необходимо весьма серьезное усилие, например насосы и другие механические устройства. Но если мы захотим изменить форму жидкости или газа и будем делать это достаточно медленно, то никаких усилий нам прикладывать не придется. В этом главное отличие жидкости и газа от твердого тела.

Давление — это мера распределения силы на некоторой площади. Давление может создаваться не только твёрдыми телами, но и жидкими или газообразными. Использование этой физической величины для жидкостей имеет некоторые особенности, которые изучают на уроках физики в 7 классе. Рассмотрим их подробнее, выведем формулу давления жидкости.

Распределение давления в жидкости

Давление подразумевает действие некоторой силы. Для жидкостей такая сила может иметь два источника. И первый возможный источник — это внешняя сила.

Представим себе вертикальный цилиндр с поршнем в верхней части, полностью заполненный жидкостью. Теперь, если со стороны поршня на молекулы жидкости начнёт действовать сила, то ближайшие к поршню молекулы жидкости начнут смещаться вниз. При этом они встретят на пути противодействие молекул более глубоких слоёв и начнут передавать усилие им. Молекулы более глубоких слоёв в свою очередь будут передавать усилия ещё более глубоким слоям, и так далее, до самого дна поршня.

Давление, производимое на жидкость, передаётся в любую точку жидкости без изменения во всех направлениях. Данный закон был открыт Б. Паскалем, и носит его имя. В честь этого физика также была названа единица измерения давления.

Рис. 1. Закон Паскаля.

Давление в глубине жидкости

Вторым источником давления жидкости является её собственный вес.

Рис. 2. Вес тела

Этот вес будет распределён по площади дна ёмкости, содержащей жидкость, и мера этого распределения характеризуется давлением.

Если сосуд имеет площадь дна $S$, и столб жидкости в нём будет иметь высоту $h$, то объём этой жидкости будет равен:

Если плотность жидкости равна $\rho$, то масса жидкости равна:

Вес покоящегося тела равен силе тяжести. То есть:

$$P=m\mathrm =\rho Sh \mathrm$$

Этот вес распределён по площади дна $S$. Следовательно, давление на дне сосуда будет равно:

Сокращая значение площади, получаем формулу давления жидкости на глубине $h$:

$$p = \rho \mathrm h$$

В данную формулу не входит площадь дна сосуда. Сосуд может иметь любую форму, давление жидкости на его дно будет определяться только высотой столба жидкости и её плотностью. По этой же формуле определяется давление в любой точке жидкости, не только на дне.

Что мы узнали?

Давление в жидкости распространяется во все стороны без изменений. Источником этого давления может являться внешняя сила или вес самой жидкости. В последнем случае давление жидкости зависит только от плотности этой жидкости и от глубины точки измерения.

Читайте также: