Обобщающий урок по теме: "Давление твердых тел, жидкостей и газов".

Обобщающий урок по теме: «Давление твердых тел, жидкостей и газов»

Цель урока: повторить и обобщить основные положения темы: «Давление твердых тел, жидкостей и газов»

Подготовка к уроку: подготовить раздаточный материал, бумагу для записи решения, разделить класс на пять команд, выбрать капитанов, рассадить по командам, в жюри отбираем сильных учеников класса.

Оборудование.

Для экспериментального тура: барометр-анероид, динамометр, измерительный цилиндр – 4 шт., ученическая линейка – 2 шт., пробирка с песком, кусок металла на нити, деревянный брусок в качестве модели плота, деревянный брусок, отливной сосуд.

Для демонстрации: Стакан цилиндрический стеклянный – 2 шт., две пробирки, входящие друг в друга, глубокая плоская тарелка, лист картона, маленькая гайка, спички, высокий сосуд с тремя небольшими отверстиями на разной высоте.

ПЕРВЫЙ ТУР «РАЗМИНКА»

Каждой команде выдается лист с вопросами по теории. Время на подготовку ответа - 2 минуты. Отвечает один из представителей команды, остальные не помогают. За каждый верный ответ – 1 балл. Жюри оценивает. Команды отвечают по очереди.

ВОПРОСЫ для команды № 1

1. Что такое барометр-анероид?

2. Какое давление называют гидростатическим? От каких величин и как оно зависит?

3. Чем обусловлено давление газа?

4. Почему существует предельная высота подъема аэростата?

5. Почему вес тела в жидкости, меньше чем его вес в воздухе?

ВОПРОСЫ для команды № 2

1. Для чего нужен манометр?

2. Что такое гидростатический парадокс?

3. От чего и как зависит давление газа в сосуде?

4. От чего и как зависит объем погруженной в жидкость части тела?

5. Что такое водоизмещение?

ВОПРОСЫ для команды № 3

1. Что такое ареометр?

2. От каких величин и как зависит давление тела на поверхность?

3. Сформулируйте закон Паскаля.

4. От каких величин и как зависит архимедова сила?

5. Как определяется подъемная сила шара?

ВОПРОСЫ для команды № 4

1. Что представляет собой гидравлическая машина?

2. Как и почему изменяется атмосферное давление с высотой?

3. Как опытным путем определить архимедову силу?

4. Сформулируйте закон сообщающихся сосудов?

5. Как определить грузоподъемность судна?

ВОПРОСЫ для команды № 5

1. Как с помощью жидкостного манометра измеряют давление?

2. Почему внутри жидкости существует давление?

3. Как в сообщающихся сосудах располагаются поверхности разнородных жидкостей?

4. Сформулируйте закон Архимеда.

5. По какой формуле можно рассчитать вес тела в жидкости?

ВТОРОЙ ТУР «РЕШЕНИЕ КАЧЕСТВЕННЫХ ЗАДАЧ»

На подготовку ответа – 4 минуты. Команды отвечают по очереди. На каждую задачу – один ученик. За верный ответ на каждый вопрос команда получает 2 балла. Жюри оценивает.

Команда № 1

1. При работе новым напильником приходится прикладывать большие усилия, чем старым. Почему же предпочитают пользоваться новым напильником?

Ответ: Новый напильник глубже входит в металл (так как у него меньшая площадь выступов насечки напильника), тем самым возрастает скорость обработки детали.

2. Почему приходится прилагать огромное усилие, вытаскивая ногу, увязшую в глине или топком болотистом грунте?

Ответ: При выдергивании ноги из бо­лота под стопой создается пространст­во, в которое воздух не может попасть. Поэтому, вытаскивая ногу, человек дол­жен преодолеть не только сопротивле­ние вязкой почвы, но еще и силу давле­ния атмосферного воздуха

Команда № 2

1. Почему лимонад и минеральная вода в закупоренной бутылке «спокой­ны», а если вынуть пробку, то сейчас же «закипают»?

Ответ: В этих напитках растворен уг­лекислый газ под давлением большим, чем атмосферное давление воздуха. При раскупорке бутылки давление извне уменьшается, растворимость газа пада­ет, поэтому газ частично выходит из жидкости, расширяется, вследствие это­го жидкость бурлит, слышно шипение (напиток «кипит»).

2. Лежащий на воде неподвижно на спине пловец делает глубокие вдох и выдох. Как изменяется при этом положе­ние тела пловца по отношению к поверх­ности воды? Почему?

Ответ: При вдохе пловец всплывает, при выдохе погружается глубже в воду, так как при дыхании меняется объем груд­ной клетки и соответственно меняется, архимедова сила.

(При вдохе пловец всплывает, при выдохе погружается глубже в воду, так как при дыхании меняется объем груд­ной клетки, а масса тела остается прак­тически постоянной. Поэтому общий объем тела при вдохе возрастает, при выдохе убывает, а объем части тела, пог­руженной в воду, не меняется)

Команда № 3

1. Как изменяется объем пузырь­ка воздуха, когда этот пузырек подни­мается со дна водоема на поверхность?

Ответ: Объем пузырька будет увеличиваться. Гидростатическое давление уменьшается, давление воздуха внутри пузырька не изменяется. С уменьшением глубины давление снаружи становится меньше, чем внутри пузырька.

2. Герой романа А.Р.Беляева «Че­ловек-амфибия» рассказывает: «Дельфи­ны на суше гораздо тяжелее, чем в воде. Вообще у вас тут все тяжелее. Даже соб­ственное тело». Прав ли автор романа? Объясните.

Ответ: Автор выражается недостаточно точно. Сила тяжести, с которой Земля притягивает к себе тела, в воде остается прежней. Но в жидкости, кроме того, дей­ствует еще и направленная в противопо­ложную сторону выталкивающая сила. Поэтому и возникает уменьшение веса

Команда № 4

1. Какую форму следует придать сосуду, если желают с помощью данного количества жидкости получить, возможно, большую силу давления на дно?

Ответ: Так как сила давления увеличи­вается вместе с площадью дна и высо­той жидкости, то дно следует сделать шире, а сам сосуд узким, чтобы жид­кость стояла в нем повыше.

2. Одинаковый ли вес покажут весы при взвешивании камеры от фут­больного мяча, надутой воздухом (каме­ра еще не приняла шарообразной фор­мы), и той же камеры, не надутой возду­хом?

Ответ: Одинаковый. При заполнении камеры воздухом при атмосферном дав­лении вес ее не изменяется, так как вес воздуха в камере уравновешивается вы­талкивающей силой, равной весу возду­ха, вытесненного наполненной камерой.

Команда № 5

1. Почему иногда в верхних этажах здания вода не идет через краны водопроводной сети, тогда как она продолжает вытекать из кранов в нижних этажах?

Ответ: Водопровод—система сообща­ющихся сосудов. При большом расхо­де воды уровень воды в водонапорной башне понижается. Чем выше распола­гается кран водопроводной сети, тем меньше разность уровней воды в водо­напорной башне и в кране, тем меньше давление, под которым вытекает вода из крана. Если не использовать допол­нительные насосы, то вода иногда и не доходит до кранов верхних этажей зда­ния.

2. Какой барометр чувствительнее: ртутный или масляный?

Ответ: Масляный, так как плотность масла в 15 раз меньше плотности ртути, и поэтому изменению уровня ртути на 1 мм соответствует изменение уровня масла на 15 мм.

ТРЕТИЙ ТУР «РЕШЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЗАДАЧ»

Два ученика из команды выполняют экспериментальное задание. Решение записывают на листочке, также на нем указывают номер команды и фамилии учеников, решавших задание. На выполнение 7-10 минут. За верное решение – 5 баллов. Жюри проверяют.

ОПЫТ для команды № 1

Используя барометр-анероид и масштабную линейку, определить, с какой силой атмосфера давит на крышку демонстрационного стола.

ОПЫТ для команды № 2

Имея мензурку с водой, определить архимедову силу, которая будет действовать на данный кусок металла при погружении его в воду.

Ответ проверить опытом с помощью динамометра.

ОПЫТ для команды № 3

В мензурке с водой плавает пробирка с песком. Определить вес пробирки с песком и ее массу.

ОПЫТ для команды № 4

Имея мензурку с водой, небольшой кусок дерева, линейку, определите плотность дерева, не используя никаких других приборов.

ОПЫТ для команды № 5

Используя линейку, мензурку, отливной стакан с водой определите грузоподъемность деревянного бруска.

ЧЕТВЕРТЫЙ ТУР «РЕШЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ЗАДАЧ»

Остальные учащиеся из команды решают расчетные задачи. Через 10 минут сдают решение на листочке с указанием номера команды и своих фамилий. За каждую верно решенную задачу – 5 баллов. Жюри проверяют.

Команда № 1

1. Определите глубину погружения батискафа, если на его иллюминатор площадью 0,12 м² давит вода с силой 1,9 МН.

2. Какую силу надо приложить, чтобы удержать в воде камень, вес которого в воздухе 100 Н? Плотность камня 2600 кг/м³ .

Команда № 2

1. Длина аквариума 40 см, ширина 20 см, высота 30 см. С какой силой вода оказывает давление на боковую стенку аквариума?

2. Льдина весом 20 кН плавает в воде. Определите выталкивающую силу, действующую на льдину. Какая часть объема льдины видна над поверхностью воды?

Команда № 3

1. Атмосферное давление на Воробьевых горах 748 мм рт. ст., а на уровне Москвы-реки 775 мм рт. ст. Вычислите высоту Воробьевых гор.

2. На судно погрузили 200 т нефти. На сколько изменился объем подводной части судна?

Команда № 4

1. На какой глубине движется подводная лодка, если на крышку выходного люка, имеющего площадь 3000 см², вода давит с силой 618 кН?

2. Какой наибольший груз может выдержать на поверхности воды пробковый пояс весом 40 Н, погруженный в воду?

Команда № 5

1. Цилиндр высотой 50 см заполнен до краев водой. На расстоянии 20 см от дна в цилиндре вмонтирован кран. Под каким давлением вытекает вода из крана?

2. Определите выталкивающую силу, действующую на стальной брусок массой 350 г, погруженный в воду.

ПЯТЫЙ ТУР «ЗАНИМАТЕЛНЫЕ ОПЫТЫ»

Жюри проверяет задачи третьего и четвертого туров.

Учитель в это время демонстрирует опыты для каждой команды по очереди и просит наблюдаемое объяснить. На обсуждение задание – 2 минуты. За верное объяснение – 5 баллов. Если жюри не закончило проверку до ответа команд, этот тур оценивает учитель.

Демонстрационный опыт для команды № 1

Взять две пробирки, входящие друг в друга. В большую пробирку налить воды и вставить меньшую. Прибор перевернуть. Вода вытекает по каплям, а внутренняя пробирка поднимется вверх. Объяснить явление.

Ответ: Когда вода вытекает, давление, между стенками пробирок становится меньше атмосферного и атмосферный воздух, действуя изнутри на малую пробирку, поднимает ее вверх.

Демонстрационный опыт для команды № 2

Почему не выливается вода из опрокинутой бутылки, если горлышко ее погружено в воду (рис.)?

Или

Переверните две заполненных под водой бутылки и постепенно вытаскивайте из воды. Одну оставьте погруженную горлышком, а другую постепенно вытаскивайте дальше. Понаблюдайте, что будет происходить. 

Ответ: Вода не выливается из опрокинутой вверх дном и опущенной горлышком в воду бутылки, так как давление внутри бутылки уравновешивается атмосферным, давлением на открытую поверхность воды. Если уровень воды в широком сосуде понизится и горлышко выйдет из воды, часть воды выльется, потому что давление внутри бутылки станет больше атмосферного.

Демонстрационный опыт для команды № 3

Налить в блюдце немного воды. Зажечь бумагу, внести ее на некоторое время в стакан. Нагретый стакан перевернуть вверх дном и поставить на блюдце. Вода поднимается в стакан. Объясните явление.

Ответ: Так как воздух в стакане нагрелся, то его давление увеличится,  и часть воздуха выйдет. Оставшийся воздух через некоторое время охладится, давление уменьшится. Под действием атмосферного давления вода войдет в стакан.

Демонстрационный опыт для команды № 4

Стакан налить до половины водой, положить в него какой-нибудь груз (например, маленькую гайку), закрыть листом бумаги и, придерживая рукой перевернуть. Несмотря на то, что изнутри на бумагу давят воздух, вода и груз, она не отрывается. Объяснить явление.

Ответ: Под тяжестью воды и груза бумажка слегка прогибается, объем увеличивается и его давление становится меньше атмосферного. Поэтому внешнее атмосферное давление может уравновесить давление содержимого стакана.

Демонстрационный опыт для команды № 5

К короткому отрезку стеариновой свечи прикрепляем снизу небольшой груз так, чтобы свеча плавала в воде. Зажигаем свечу и задаём вопрос: «Как долго будет гореть свеча?»

Ответ: кажется, что пламя зальётся водой, как только сгорит отрезок свечи, выступающий над водой, и свеча быстро погаснет. Но, сгорая, свеча уменьшается в весе и всплывает.

ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ

Жюри объявляет результаты соревнование. Участники команд, занявших первое и второе места, получают оценку «5».

Домашнее задание

Подготовиться к контрольной работе. Выписать все формулы из темы «Давление твердых тел, жидкостей и газов» и выучить.

Литература:

1. Б. Ф. Билимович. Физические викторины. М., «Просвещение», 1967

2. И. Я. Ланина. Внеклассная работа по физике. М., «Просвещение», 1977

3. Л. А. Горев. Занимательные опыты по физике. М., «Просвещение», 1985

4. М. Е. Тульчинский. Качественные задачи по физике 6-7 классы. М., «Просвещение», 1976

5. И. Г. Антипин. Экспериментальные задачи по физике в 6-7 классах. М., «Просвещение», 1974

6. А. Е. Марон. Физика. 7 класс: учебно-методическое пособие. М.: Дрофа, 2006

Приложение

ВОПРОСЫ для команды № 1

1. Что такое барометр-анероид?

2. Какое давление называют гидростатическим? От каких величин и как оно зависит?

3. Чем обусловлено давление газа?

4. Почему существует предельная высота подъема аэростата?

5. Почему вес тела в жидкости, меньше чем его вес в воздухе?

ВОПРОСЫ для команды № 2

1. Для чего нужен манометр?

2. Что такое гидростатический парадокс?

3. От чего и как зависит давление газа в сосуде?

4. От чего и как зависит объем погруженной в жидкость части тела?

5. Что такое водоизмещение?

ВОПРОСЫ для команды № 3

1. Что такое ареометр?

2. От каких величин и как зависит давление тела на поверхность?

3. Сформулируйте закон Паскаля.

4. От каких величин и как зависит архимедова сила?

5. Как определяется подъемная сила шара?

ВОПРОСЫ для команды № 4

1. Что представляет собой гидравлическая машина?

2. Как и почему изменяется атмосферное давление с высотой?

3. Как опытным путем определить архимедову силу?

4. Сформулируйте закон сообщающихся сосудов?

5. Как определить грузоподъемность судна?

ВОПРОСЫ для команды № 5

1. Как с помощью жидкостного манометра измеряют давление?

2. Почему внутри жидкости существует давление?

3. Как в сообщающихся сосудах располагаются поверхности разнородных жидкостей?

4. Сформулируйте закон Архимеда.

5. По какой формуле можно рассчитать вес тела в жидкости?

Команда № 1

1. При работе новым напильником приходится прикладывать большие усилия, чем старым. Почему же предпочитают пользоваться новым напильником?

2. Почему приходится прилагать огромное усилие, вытаскивая ногу, увязшую в глине или топком болотистом грунте?

Команда № 2

1. Почему лимонад и минеральная вода в закупоренной бутылке «спокой­ны», а если вынуть пробку, то сейчас же «закипают»?

2. Лежащий на воде неподвижно на спине пловец делает глубокие вдох и выдох. Как изменяется при этом положе­ние тела пловца по отношению к поверх­ности воды? Почему?

Команда № 3

1. Как изменяется объем пузырь­ка воздуха, когда этот пузырек подни­мается со дна водоема на поверхность?

2. Герой романа А.Р. Беляева «Че­ловек-амфибия» рассказывает: «Дельфи­ны на суше гораздо тяжелее, чем в воде. Вообще у вас тут все тяжелее. Даже соб­ственное тело». Прав ли автор романа? Объясните.

Команда № 4

1. Какую форму следует придать сосуду, если желают с помощью данного количества жидкости получить, возможно, большую силу давления на дно?

2. Одинаковый ли вес покажут весы при взвешивании камеры от фут­больного мяча, надутой воздухом (каме­ра еще не приняла шарообразной фор­мы), и той же камеры, не надутой возду­хом?

Команда № 5

1. Почему иногда в верхних этажах здания вода не идет через краны водопроводной сети, тогда как она продолжает вытекать из кранов в нижних этажах?

2. Какой барометр чувствительнее: ртутный или масляный?

ОПЫТ для команды № 1

Используя барометр-анероид и масштабную линейку, определить, с какой силой атмосфера давит на крышку демонстрационного стола.

ОПЫТ для команды № 2

Имея мензурку с водой, определить архимедову силу, которая будет действовать на данный кусок металла при погружении его в воду.

Ответ проверить опытом с помощью динамометра.

ОПЫТ для команды № 3

В мензурке с водой плавает пробирка с песком. Определить вес пробирки с песком и ее массу.

ОПЫТ для команды № 4

Имея мензурку с водой, небольшой кусок дерева, линейку, определите плотность дерева, не используя никаких других приборов.

ОПЫТ для команды № 5

Используя линейку, мензурку, отливной стакан с водой определите грузоподъемность деревянного бруска.

Команда № 1

1. Определите глубину погружения батискафа, если на его иллюминатор площадью 0,12 м² давит вода с силой 1,9 МН.

2. Какую силу надо приложить, чтобы удержать в воде камень, вес которого в воздухе 100 Н? Плотность камня 2600 кг/м³ .

Команда № 2

1. Длина аквариума 40 см, ширина 20 см, высота 30 см. С какой силой вода оказывает давление на боковую стенку аквариума?

2. Льдина весом 20 кН плавает в воде. Определите выталкивающую силу, действующую на льдину. Какая часть объема льдины видна над поверхностью воды?

Команда № 3

1. Атмосферное давление на Воробьевых горах 748 мм рт. ст., а на уровне Москвы-реки 775 мм рт. ст. Вычислите высоту Воробьевых гор.

2. На судно погрузили 200 т нефти. На сколько изменился объем подводной части судна?

Команда № 4

1. На какой глубине движется подводная лодка, если на крышку выходного люка, имеющего площадь 3000 см², вода давит с силой 618 кН?

2. Какой наибольший груз может выдержать на поверхности воды пробковый пояс весом 40 Н, погруженный в воду?

Команда № 5

1. Цилиндр высотой 50 см заполнен до краев водой. На расстоянии 20 см от дна в цилиндре вмонтирован кран. Под каким давлением вытекает вода из крана?

2. Определите выталкивающую силу, действующую на стальной брусок массой 350 г, погруженный в воду.