Урок по теме «Сообщающиеся сосуды»

муниципальное бюджетное образовательное учреждение

Михейковская средняя школа

Урок по теме

«Сообщающиеся сосуды»

Составил

учитель высшей категории

Лавнюженков Сергей Павлович

Цели урока:

Образовательные: повторить формулу для расчета гидростатического давления, дать понятие сообщающихся сосудов, изучить закон сообщающихся сосудов для однородных и неоднородных жидкостей, рассмотреть применение сообщающихся сосудов в природе, технике и быту.

Развивающие: развитие творческих способностей учащихся в рамках исследовательской работы, формирование умения анализировать, устанавливать связи между элементами содержания ранее изученного материала; вырабатывать наблюдательность, навыки и культуру проведения физического эксперимента, умения делать выводы по результатам эксперимента, способствовать развитию самостоятельности.

Оборудование: сообщающиеся сосуды; U-образная трубка, в одном колене которой находится серная кислота, а в другом – глицерин, подкрашенный зеленкой; строительный уровень; водяной уровень; модель фонтана; персональный компьютер; мультимедийный проектор.

Программное обеспечение: Microsoft Power Point, презентация «Сообщающиеся сосуды», flash-ролики: «Артезианский колодец», «Модель шлюза», «Интерактивная модель шлюза».

Ход урока.

1. Организационный момент. (Слайды 1,2)

2. Проверка домашнего задания.

3. Изучение нового материала.

На сегодняшнем уроке мы будем выступать в роли исследователей. Именно благодаря исследовательской деятельности человечество достигло такого уровня развития, который мы имеем сейчас. Все блага, без которых современный человек уже не представляет себе жизнь (телевидение, связь, компьютеры, Интернет…), появились благодаря научно-исследовательской работе ученых. И мы с вами сегодня будем изучать новый материал, используя методы исследовательской деятельности. Главное качество любого исследователя – это непринятие на веру никаких утверждений! Любое утверждение должно проверяться! А, как нам известно, любая гипотеза проверяется экспериментом, то есть - опытным путем.

(Слайд 3) На рисунке два кофейника. Ширина их одинакова, а высота разная. В какой из них можно налить больше жидкости?

Как правило, учащиеся отвечают, что налить можно больше в высокий кофейник, так как у него больше объем.

Так как мы сегодня выступаем в роли исследователей, то наша задача состоит в том, чтобы проверить это утверждение экспериментально и математически.

(Слайд 4) Рассмотрим сообщающиеся сосуды с однородной жидкостью (например, водой). Поскольку жидкость находится в равновесии, то давление в левом и правом колене одинаково.

p₁=p₂

По формуле гидростатического давления записываем давление в левом и правом колене, сокращая плотность и g, получаем равенство высот.

ρ₁gh₁= ρ₂gh₂

h₁=h₂

(Слайд 5) В сообщающихся сосудах любой формы однородная жидкость устанавливается на одном уровне.

Кофейник и трубка носика - сообщающиеся сосуды, т.е. сосуды, которые связаны между собой, и жидкость в них устанавливается на одном уровне. Поэтому высокий кофейник никак нельзя долить доверху, вода будет выливаться через носик. (Слайд 6)

Демонстрируется опыт с сообщающимися сосудами. С помощью уровня проверяем горизонтальность поверхности воды. Однако, гораздо лучший способ проверки горизонтальности поверхности – это сообщающиеся сосуды. На больших расстояниях с помощью уровня это сделать сложно, а с помощью водяного уровня – элементарно!

Демонстрируется действие водяного уровня.

(Слайд 7) А что будет, если в сообщающиеся сосуды налить разные жидкости? Поскольку жидкости находятся в равновесии – давления в обоих коленах одинаково. Приравниваем гидростатические давления в левом и правом колене и сокращаем g.

p₁=p₂

ρ₁gh₁= ρ₂gh₂

ρ₁h₁= ρ₂h₂

Из полученной формулы видно, что чем больше плотность жидкости, тем меньше высота ее столба.

Более того, можно сказать: во сколько раз больше плотность жидкости, во столько раз меньше ее высота.

Демонстрируется сообщающийся сосуд с серной кислотой и глицерином.

В левом колене находится серная кислота, ее плотность можно найти в таблице плотностей ρ₁=1800 кг/м³. Высота h₁=…высота столба глицерина h₂=…..

По этим данным можно определить плотность глицерина?

Проверяем результат по таблице плотностей!

(Слайд 8) 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. Например в Каспийском море, уровень воды на десятки метров ниже "уровня моря". Поэтому географы часто Каспийское и другие внутренние моря называют не морями, а озерами. Вода пы- тается выровнять уровни в двух сосудах, вот по- чему в областях, расположенных ниже уровня моря, очень сыро. Мер- твое море является самым низким участком суши (392 м ниже уровня мирового океана).

(Слайд 9) Акведук – это водяной желоб, поддерживаемый мостами. Вода бежит по акведуку над впадинами холмами под действием собственного веса -от горных потоков к городам, расположенным в долине. Акведуки использовались в древние времена в качестве наземных прообразов современных систем водоснабжения.

Древнеримские инженеры хорошо решали сложные технические задачи, а вот с основами физики они были знакомы не достаточно хорошо. Римский водопровод прокладывался над землей, а не проще ли это было сделать так, как сейчас, проложив трубы под землей. Римские инженеры того времени опасались, что в водоемах, соединенных очень длинными трубами вода не установится на одном уровне.

Если трубы проложены в земле, следуя уклонам почвы, то в некоторых участках вода ведь должна течь вверх, - и вот римляне боялись, что вода вверх не потечёт. Поэтому они обычно придавали водопроводным трубам равномерный уклон вниз на всём их пути (а для этого требовалось нередко либо вести воду в обход, либо возводить высокие арочные подпоры). Одна из римских труб имеет в длину 100 км, между тем как прямое расстояние между её концами вдвое меньше. Полсотни километров каменной кладки пришлось проложить из-за элементарного незнания законов физики.

Фонтан.

Действие фонтана также основано на принципе сообщающихся сосудов. Вода из резервуара течет по трубке и стремится подняться до того же уровня, что и в большом сосуде. Но трубка заканчивается, и вода бьет фонтаном вверх. Даже если расположить шланг так, чтобы его уклон поднимался вверх, вода не перестает быть из фонтана.

(Слайд 10) Современный водопровод.

Практически такой же фонтан вы наблюдаете каждый день, открывая кран, потому что действие водопровода основано на том же принципе.

Здесь схематически представлено устройство водопровода. Его принцип действия заключается в том, что на высокой башне устанавливается бак для накопления воды. От него идут трубы с ответвлениями, концы труб в квартирах домов закрыты кранами. Так как трубы и бак - сообщающиеся сосуды, то при открытии крана вода начинает течь. Такой водопровод не может подавать воду на высоту, большую, чем высота уровня воды в баке.

Примером сообщающихся сосудов является артезианский колодец. (демонстрируется flash-анимация «Артезианский колодец»).

Может ли судно заплыть на верхний уровень реки? А потом спуститься вниз? Может, если использует такое гидротехническое устройство как шлюз. Шлюз используется для перевода судов с одного уровня реки на другой. Устройство шлюза также основано на принципе сообщающихся сосудов.

(демонстрируется flash-анимация «Шлюз анимация»)

А сейчас вам предоставляется уникальная возможность самостоятельно провести корабль через шлюз.

(демонстрируется flash-анимация «Шлюз интерактивная модель»)

Учащиеся проводят корабль через шлюзы в интерактивной модели.

Подведение итогов урока и выставление оценок.

Домашнее задание: § 41, Упражнение: № 18