Зависимость давления жидкости от глубины закон сообщающихся сосудов конспект

Обновлено: 05.07.2024

Оборудование: Компьютер, U- образная трубка, сообщающиеся сосуды разной формы.

Ход урока.

1. Приветствие. Постановка цели урока.

В начале урока: Тема и домашнее задание записаны на доске, доска закрыта, проектор выключен

Вложение	Размер
konspekt_uroka_soobshchayushchiesya_sosudy_.doc	42.5 КБ
prezentatsiya_k_uroku_soobshchayushchiesya_sosudy.ppt	944.5 КБ

Предварительный просмотр:

физики в 7 классе

Тема: Сообщающиеся сосуды.

Оборудование: Компьютер, U- образная трубка, сообщающиеся сосуды разной формы.

1. Приветствие. Постановка цели урока.

В начале урока: Тема и домашнее задание записаны на доске, доска закрыта, проектор выключен

Открываю доску. Включаю проектор. Обучающие записываю тему в тетрадь.

2. Актуализация знаний.

Учитель. Но сначала хочу проверить, как Вы усвоили материал прошлого урока! Для этого мы задания. (см. Презентацию).

С1-С6 Фронтальная беседа

Учитель. А теперь вспомним основные законы, изученные ранее.

Учащиеся: формулируют ответы.

Закон Паскаля: Давление, производимое на жидкость или газ, передается в каждую точку среды без изменения.

Давление жидкости на дно сосуда: Давление жидкости на дно сосуда зависит только от плотности и высоты столба жидкости.

Внутри жидкости существует давление. Давление на одном и том же уровне жидкости одинаково по всем направлениям. С глубиной давление увеличивается. Также знаем, что давление, которое жидкость оказывает на дно и стенки сосуда, можно вычислить по формуле: p = ρgh.

3. Изучение нового материала. С7

Учитель. Легенда о старике Байкале и его дочери Ангаре
В мире есть много озер — больших и маленьких, глубоких и мелких, суровых и живописных, но ни одно из них не может сравниться с Байкалом по широкой известности и громкой славе. И ни о каком другом озере не сложено столько легенд и сказаний, песен и стихов. В них звучит не только почитание, но и нечто такое, что подчеркивает присущее только Байкалу величие и резко выделяет его из всех озер земного шара.
О Байкале существует легенда, которую в тех краях знает и стар и млад. Эта легенда гласит, что в местах, где сейчас плещется Байкал и берет свои воды бурная река Ангара, жил богатырь по имени Байкал, и была у него дочь по имени Ангара. Также у Байкала было 336 сыновей, которых он держал в ежовых рукавицах. Суровый отец заставлял сыновей трудиться не покладая рук. Они топили снега и ледники и гнали хрустальную воду в одну большую котловину. То, что они с таким трудом добывали, проматывала их сестра. Ангара растрачивала собранное на наряды и разные прихоти.

Почему из озера вытекает всего одна река? Ответим на этот вопрос в конце урока.

Учитель. На доске и на экране написаны названия различные предметов, устройства и изображены их принципиальные схемы. Как вы думаете, что у них общего?

Учитель: Давайте обсудим ваши предположения.

Учащиеся: Высказывают предположения.

Изображенные на доске предметы имеют общее основание и два соединенных между собой сосуда. Упрощённую схему можно представить в виде U-образной трубки.

Учитель . Демонстрирует U-образную трубку с налитой подкрашенной жидкостью. Давайте повернём его влево, вправо. Что вы наблюдаете?

Учащиеся: В этих сосудах жидкости устанавливаются на одном и том же уровне.

Учитель: Что представляют собой эти сосуды?

Учащиеся: Сосуды соединенные и вода на одинаковых уровнях.

Учитель: Как мы можем назвать наши сосуды?

Учащиеся: Сообщающиеся сосуды.

Учитель: Давайте запишем в тетради определение сообщающихся сосудов. И выводы по увиденному опыту.

Определение: сосуды, имеющие общую (соединяющую их) часть, заполненную покоящейся жидкостью, называют сообщающимися

Опыт 2: Сообщающиеся сосуды из трубок разного сечения.

Вывод: В сообщающихся сосудах любой формы и сечения поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном и том же уровне.

Учитель: Почему уровни жидкости одинаковы? (выслушивает гипотезы ребят)

Жидкость покоится, не перемещается из одного сосуда в другой, значит, давления ее в обоих сосудах на любом уровне одинаковы. А давление зависит о высоты . Следовательно и высота жидкости будет одинакова.

Учитель. Как вы думаете, что же произойдет, если в сообщающиеся сосуды налить две несмешивающиеся жидкости? Как будут располагаться уровни?

Учащиеся: выдвигают свои гипотезы.

Учитель: ведет рассказ

В U-образную трубку можно налить воду плотностью ρ1, а сверху в одно из колен – керосин с плотностью ρ2.

Плотность керосина меньше следовательно высота керосина будет больше.

В сообщающихся сосудах, содержащих разные жидкости, высота столба жидкости с большей плотностью будет меньше высоты столба жидкости с меньшей плотностью.

Оказывается, все моря и океаны мира являются тоже сообщающимися сосудами. Ведь все они соединены между собой проливами. Поэтому уровень моря во всем мире одинаков. Только во внутренних морях, которые не сообщаются с океаном, уровень может быть другим.

Вернемся к легенде о Байкале . Если посмотреть на карту то можно увидеть что Байкал в этом смысле не уникальное озеро . Большинство озер , прудов да и просто луж обладают этим свойством. Допустим у озера два истока и это сообщающиеся сосуды. Допустим один из истоков имеет большую глубину, расход воды будет больше и размывание интенсивнее. В конце концов, уровень в озере понизится на столько, что излив воды в другом русле прекратится.

4. Закрепление знаний С 10 –С 12

Пишем в тетрадь .

5. Домашнее задание.

Учитель. Запишем задание на дом.

§ 41, ответить на вопросы, упр 18.

Рассмотрите внимательно дома все окружающие вас предметы и найдите среди них сообщающиеся сосуды, запишите их названия в тетради и сделайте рисунки.

Объясните действие не рассмотренных технических устройств на уроке, сделать модели технических устройств (фонтан, шлюз, водопровод и т. п) .

6. Подведение итогов.

Учитель: И в заключении нашего урока прочту вам четверостишье:

Фонтаны в жаркий день как праздник.
Их брызги словно фейерверк.
Струя воды прохладой дразнит
И радугой стремится вверх.

Спасибо за работу! Урок окончен .

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Сообщающиеся сосуды Урок в 7 классе

Вопросы для повторения Какая величина называется давлением? Сформулируйте закон Паскаля. Давление, производимое на жидкость или газ, передаётся без изменения в каждую точку объёма жидкости или газа.

Какие опыты доказывают, что внутри жидкости существует давление?

Как доказать, что жидкость оказывает давление на боковые стенки сосуда? Каково давление внутри жидкости на одном уровне?

От каких величин зависит давление жидкости на дно? Формула для вычисления давления внутри жидкости

Решаем задачи Воду, которая была в узкой мензурке, перелили в широкую банку. Изменилось ли давление воды на дно? Как изменяется объем пузырька воздуха, когда этот пузырек поднимается со дна водоема на поверхность?

Байкал на карте.

Подумай и ответь Что произойдет, если убрать зажим?

Подумай и ответь Что произойдет, если долить воды? Что произойдет, если одну трубку поднять вверх?

Задания для повторения № 536. Справедлив ли закон сообщающихся сосудов в условиях невесомости? Объясните почему. № 539 Один из кофейников вмещает больше жидкости, чем другой. Укажите какой и объясните.

Домашнее задание Учить § 41 Ответить устно на вопросы после § 41 Выполнить из упр. 18 задачи № 1, 2 Рассмотрите внимательно дома все окружающие вас предметы и найдите среди них сообщающиеся сосуды, запишите их названия в тетради и сделайте рисунки.

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Презентация к уроку физики по теме "Сообщающиеся сосуды", 7 класс

Презентация к уроку изучения нового материала по учебнику Перышкина А.В. Рассмотрены вопросы: 1. Демонстрация опыта с двумя трубками. 2. Демонстрация опыта с сосудами разной формы. 3. Определение сооб.

сообщающиеся сосуды

урок физики в 7 классе по теме "Сообщающиеся сосуды", позволяющий доказать какие сосуды являются сообщающимися.

Презентация к уроку "Сообщающиеся сосуды"

Презентация к уроку физики 7класс по учебнику А.В. Перышкина по теме: "Сообщающиеся сосуды".

Урок сообщающиеся сосуды по физике 7 класса

Разработка урока физики в 7 классе "Сообщающиеся сосуды".

Урок "Сообщающиеся сосуды"

сообщающиеся сосуды

Тема:Сообщающиеся сосудыЦели:Обосновать расположение поверхности однородной жидкости в сообщающихся сосудах на одном уровне. Показать примеры применения сообщающихся сосудов в быту и технике.Зад.

Сообщающиеся сосуды

Цель урока: -понятие сообщающихся сосудов-законов сообщающихся сосудов-развитие мышления-умения делать выводы и обобщать Ход урока::На демонстрационном столе представлены чайник, лейка, сооб.

Давление жидкости увеличивается с глубиной: на глубине h давление жидкости р = ρgh, где ρ — плотность жидкости.

Сообщающиеся сосуды

Сосуды, соединённые снизу между собой трубкой, называют сообщающимися сосудами. В сообщающихся сосудах поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне.

Если сообщающиеся сосуды заполнены жидкостями разной плотности, то высоты столбов жидкостей над уровнем границы их раздела определяются соотношением: p₂*h₂ = p₁*h₁

Схематически это выглядит таким образом, что на рисунке ниже в точках А и В ⇒ ρ _A = ρ_B .

Следствие 1 : в неподвижных и открытых сообщающихся сосудах высоты столбов жидкостей, отсчитываемые от уровня, ниже которого жидкость однородна, обратно пропорциональны плотностям этих жидкостей.
Следствие 2 : в неподвижных и открытых сообщающихся сосудах однородная жидкость всегда устанавливается на одинаковом уровне независимо от формы сосудов.

Гидравлический пресс

В гидравлическом прессе сообщающиеся сосуды разных сечений S2 и S1 заполненные однородной жидкостью, используют для получения выигрыша в силе — F2/F1 , равного — S2/S1 .

Шлюзы

Шлюзы представляют собой одну или несколько камер, в каждой из которых может поместиться одновременно несколько судов. Камеры отделены друг от друга плотно закрывающимися воротами. Чтобы судно могло пройти через ворота, уровни воды по разные стороны этих ворот должны быть одинаковыми. Для выравнивания уровней воды ворота немного приподнимают, благодаря чему участки шлюза по разные стороны ворот становятся сообщающимися сосудами.

Решение задач

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Цель: продолжить формирование понятия давления жидкости на дно и стенки сосуда и изучение закона Паскаля на примере однородных и разнородных жидкостей в сообщающихся сосудах; формировать интеллектуальные умения анализировать, сравнивать, находить примеры сообщающихся сосудов в быту, технике, природе.

Организационный этап. Актуализация знаний.

Занимай места, команда!

К новым знаниям спешим.

С вами мы определения

По давленью повторим.

Что такое давление?

Как определить давление, которое я оказываю на пол?

В чем заключается закон Паскаля?

Как изменяется давление внутри жидкости с глубиной?

Как изменяется давление газа при уменьшении его объема?

Как увеличить давление? Как уменьшить давление?

Работа по индивидуальным карточкам – 3 человека.

Остальные ученики переводят единицы измерения давления

Объяснение нового материала.

Чтобы нам продолжить путь,

Надо знанья почерпнуть.

Мы тетради открываем

И сосуды изучаем.

А сосуды эти внизу сообщаются,

Опыты прекрасные с ними получаются!

Если в сообщающиеся сосуды налить однородную жидкость, то она в них установиться на одном уровне.

Демонстрируются сосуды. Опыт.

Доказательство:

так как жидкость покоиться

Закон сообщающихся сосудов.

В сообщающихся сосудах поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне.

З адание:

Известно, что в правом колене изогнутой трубки жидкость находится возле точки С. Сделайте в тетради такой же рисунок и покажите на нем расположение свободных поверхностей жидкости в обоих коленах трубки.

Если в сообщающиеся сосуды налиты разнородные жидкости, то столб жидкости меньшей плотности будет выше.

Д оказательство:

так как жидкость покоиться

Закон сообщающихся сосудов.

При равенстве давлений высота столба жидкости с большей плотностью будет меньше высоты столба жидкости с меньшей плотностью.

В сообщающиеся сосуды налили ртуть и воду. Как расположатся жидкости?

В сообщающиеся сосуды налили ртуть и воду. Как располо
жатся жидкости? (Вода будет выше ртути (по давление на дно
в обоих случаях будет одинаковое.))

Рассмотрите рис. а—в и ответьте на вопрос: что произойдет
с жидкостью, если открыть кран? (На рис. а - из правого колена
жидкость будет перетекать в левое, пока уровень жидкости в
сосудах не уравняется; на рис. б - из левого колена жидкость
будет перетекать в правое, пока уровень жидкости в обоих ко
ленах не станет равным; на рис. в — жидкость перетекать не
будет.)

Кофейники равны по объему. В какой кофейник можно налить больше жидкости?

1. Из горячего колодца

Через нос водица льется. (Чайник.)

Является ли чайник примером сообщающихся сосудов? (Да.)

2. Хоть и задрал он кверху нос,
Но это вовсе не всерьез.

Ни перед кем он не гордится,

Кто пить захочет - убедится. (Чайник.)

Нарисуйте схематично, как располагается вода в чайнике и носике чайника.

3. Если речка по трубе
Прибегает в дом к тебе
И хозяйничает в нем -

Как мы это назовем? (Водопровод.)

Является ли водопровод примером сообщающихся сосудов? (Да.)

Мойдодыру я родня,
Отверни, открой меня.
И холодною водою
Живо я тебя умою. (Кран.)

Применение сообщающихся сосудов.

Устройство шлюза. ( по фотографиям из личного альбома)

Фонтаны. (по фотографиям из личного альбома)

Устройство фонтана (на модели)

- Самый большой шлюз – в Бельгии, в г. Зеебрюгге. Его объем 655 300 м 3 , размеры 500 х 57 хх 23 м. Шлюз Берендрехт в Антверпене такой же длины, но шириной 68 м, глубиной 13,5 м и объемом 459 000 м 3 .

- Самый глубокий шлюз - Карапатело - в Португалии, на реке Дару. Он способен принимать суда с осадкой 35 м.

- Самый большой перепад уровней (~ 68,58 м) - в шлюзовой камере на канале Шарлеруа в г. Брюгге (Бельгия). Два 236-колесных кессона грузоподъемностью 1350 т каждый, по наклонной плоскости перемещают судно на 1432 м в течение 22 мин.

- Самый высокий фонтан – на Фаунтин-Хиллз (США) - был по строен по заказу одной очень крупной фирмы и обошелся ей в 1,5 млн долл. При максимальном напоре 26,3 г/см? и расходе 26 500 л/мин высота струи составляет 170 м.Масса воды в ней более 8 т, скорость течения 236 км/ч.

— Самая высокая водонапорная башня (64 м) была построена в 965 г. в г. Юнион, США. Ее емкость 9 462 000 л.

- Самый протяженный в мире водопровод (563 км) проходит от г. Прета (Австралия) до золотогоприиска г. Калгурли. Был сооружен в 1903 г.

- Самая протяженная водопроводная сеть (8 тыс. км) в нашей стране - в Москве. Её строитель которого началось в 1781 г. с 16-километрового Мытищинского водопровода, вступившего в строй в 1804 г.

Как было показано в §31 данного справочника, давление столба жидкости не зависит от формы или размера дна сосуда. На одном и том же уровне $h$ давление будет одинаковым.

Поэтому, когда жидкость приходит в равновесие, давление выравнивается, и её поверхность становится горизонтальной.

Поверхность покоящейся жидкости всегда горизонтальна

Второй случай с U-образной трубкой представляет значительный практический интерес, поскольку её колена являются так называемыми сообщающимися сосудами.

Сообщающиеся сосуды – сосуды с общим дном, в которых жидкость может свободно перетекать из одного колена в другое.

Из сказанного выше следует, что при любой форме сообщающихся сосудов жидкость, налитая в них, будет перетекать, пока не установится на одном уровне в каждом из колен.

Закон сообщающихся сосудов
В сообщающихся сосудах любой формы и сечения поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне.

п.2. Сообщающиеся сосуды с различными жидкостями

Теперь рассмотрим, какой уровень установится, если в U-образную трубку налить две несмешивающиеся жидкости с различной плотностью, например, керосин и воду.

если $\rho_1\gt \rho_2$, то $h_1\lt h_2$;
если $\rho_1\lt \rho_2$, то $h_1\gt h_2$;
если $\rho_1=\rho_2$, то $h_1=h_2$;

В сообщающихся сосудах с различными жидкостями уровень жидкости выше в сосуде, в котором находится жидкость с меньшей плотностью.

п.3. Гидравлический пресс

Закон Паскаля и закон сообщающихся сосудов позволяет создавать гидравлические механизмы с многократным выигрышем в силе.

Гидравлический пресс состоит из двух сообщающихся цилиндрических сосудов разного диаметра. Сосуды заполняются водой, маслом или другой жидкостью. По закону Паскаля давление одинаково по всем направлениям и передается по всему объему.

Если подействовать на меньший поршень слева силой $F_1$, направленной вниз, под поршнем возникнет избыточное давление $p=\frac$. Это давление будет передаваться по всему объему в жидкости, и под большим поршнем справа получим $p=\frac$. На большой поршень будет действовать сила $F_2=pS_2=F_1\frac$, направленная вверх.

За счет разности площади поршней получаем выигрыш в силе $$ k=\frac=\frac $$

Отношение силы давления большого поршня к силе давления малого поршня равно отношению площади большого поршня к площади малого поршня.

Гидравлический пресс был изобретен в 1795 году и с тех пор нашёл множество применений в различных отраслях производства. В современных прессах можно получить силу порядка сотен миллионов ньютонов, что используется для штамповки изделий из металла, прессования картона и хлопка, выдавливания масла из семян и т.д.

п.4. Задачи

Задача 1. Диаметр одного цилиндрического ведра в 1,2 раза больше, чем другого. В оба ведра налили по 5 л воды. В каком ведре давление на дно больше и во сколько раз?

Площадь дна каждого из ведер $$ S_1=\frac<\pi d^2_1>,\ \ S_2=\frac<\pi d^2_2> $$ Найдем высоту столба воды в каждом из ведер $$ V=Sh\Rightarrow h_1=\frac=\frac<\pi d^2_1>,\ \ h_2=\frac <\pi d^2_2>$$ Давление на дно в каждом из ведер $$ p_1\rho gh_1=\rho g\cdot\frac<\pi d^2_1>,\ \ p_2\rho gh_2=\rho g\cdot\frac <\pi d^2_2>$$ Отношение давлений $$ \frac=\frac<\rho g\cdot \frac<\pi d^2_2>><\rho g\cdot \frac<\pi d^2_1>>=\frac=\left(\frac\right)^2 $$ Давление больше в узком ведре.
Отношение давлений равно отношению квадратов диаметров. $$ \frac=1,2^2=1,44 $$ Ответ: больше в узком ведре; в 1,44 раза

Задача 2. Горизонтально расположенная труба заполнена водой и имеет два поршня. Площади поршней $S_1=10\ \text^2,\ S_2=1\ \text^2$. На поршень $B$ действует сила $10\ \text$. С какой силой нужно действовать на поршень $A$, чтобы уравновесить силу, действующую на поршень $B$?

При действии силы $F_2$ на поршень $B$ в воде возникает давление $$ p=\frac. $$ По закону Паскаля давление передается во все стороны, и у поршня $A$ получаем $$ p=\frac. $$ Для уравновешивающей силы $$ \frac=\frac\Rightarrow F-1=F_2\frac $$ Подставляем $$ F_1=10^4\cdot \frac=10^3\ (\text)=1\ (\text) $$ Ответ: 1 кН

Задача 3. U-образную трубку частично заполнили водой. В левое колено долили слой керосина высотой 25 см. В каком колене установился уровень выше? Найдите перепад высот $h$ между уровнями поверхности воды в правом колене и уровнем керосина в левом колене. Ответ запишите в сантиметрах.

На уровне под слоем керосина в обоих коленах трубки находится вода, а значит, давления на этом уровне по закону Паскаля одинаковы в обоих коленах. Можем записать $$ \rho_2gh_2=\rho_1gh_1\Rightarrow h_1=\frach_2 $$ Поскольку плотность керосина меньше, уровень в левом колене с керосином выше.
Разность уровней \begin h=h_2-h_1=h_2-\frach_2\\[7pt] h=\left(1-\frac\right)h_2 \end Получаем: $$ h=\left(1-\frac\right)\cdot 0,25=0,05\ (\text)=5\ (\text) $$ Ответ: в левом колене с керосином; 5 см

Задача 4*. На дно мензурки налита ртуть и в нее опущен конец стеклянной трубки, запаянной сверху. Поверх ртути в мензурку налили слой воды высотой 25 см.
На какую высоту поднимется ртуть в стеклянной трубке?
Примите для расчетов $p_\text=1,013\cdot 10^5\ \text,\ g=9,8\ \text^2$
Ответ укажите в миллиметрах.

На какую высоту поднимется ртуть при тех же условиях, если трубка не запаяна сверху?

Рассмотрим запаянную трубку. На поверхность ртути, в которую опущен конец трубки, оказывают давление столб воды и атмосфера: $$ p=p_1+p_\text=\rho_1gh_1+p_\text $$ Под действием этого давления ртуть в запаянной трубке поднимется на высоту $$ h_2=\frac

=\frac<\rho_1gh_1+p_\text> $$ Получаем $$ h_2=\frac\approx 0,778\ (\text)=778\ (\text) $$ Если трубка будет не запаяна, то при подъеме в ней ртути на нее сверху будет действовать атмосферное давление. Высота подъема \begin h'_2=\frac=\frac=\frach_1\\[7pt] h'_2=\frac\cdot 0,25\approx 0,018\ (\text)=18\ (\text) \end Ответ: 778 мм; 18 мм

Задача 5. Малый поршень гидравлического пресса под действием силы 500 Н опустился на 9 см. При этом большой поршень поднялся на 3 см.
Какая сила действует на большой поршень со стороны жидкости?

Задача 6. Малый поршень гидравлического пресса площадью 1 м 2 под действием силы 2 кН опустился на 24 см. Площадь большего поршня 8 м 2 . Найдите вес груза, который был поднят большим поршнем и высоту, на которую он был поднят.

Задача 7*. На дне аквариума лежал камень массой 390 г, полностью погруженный в воду. Когда его убрали, давление воды на дно аквариума уменьшилось на 25 Па. Найдите плотность камня, если длина аквариума 40 см, а ширина 14 см. $(g=9,8\ \text^2)$.

Лежа на дне, камень занимал в аквариуме некий объем $$ V_\text=\frac $$ Остальной объем занимала вода. Их суммарный объем $$ V=V_\text+V_\text=Sh=abh $$ Высота слоя воды в аквариуме с камнем $$ h_1=\frac $$ Давление воды на дно в аквариуме с камнем \begin p_1=\rho_0gh_1= \rho_0g\frac \end Когда камень забрали, в аквариуме осталась только вода объемом $V_\text$.
Высота слоя воды в аквариуме без камня $$ h_2=\frac $$ Давление воды на дно в аквариуме без камня $$ p_2=\rho_0gh_2=\rho_0g\frac $$ Разность давлений $$ \Delta p=p_1-p_2=\rho_0 g\frac-\rho_0g\frac=\rho_0g\frac=\frac\cdot \frac $$ Откуда плотность камня $$ \rho=\frac\cdot \frac $$ Подставляем $$ \rho=\frac\cdot\frac=2730\ (\text^3) $$ Ответ: 2730 кг/м 3

Читайте также: