Открытый урок по физике: "Гидравлический пресс" (7 класс)

Тема: «Гидравлический пресс»

 Цель урока: 

- изучить физические основы устройства и работы гидравлической машины;

- дать понятие гидравлического пресса и показать его практическое применение.

Ход урока

1. Организационный этап

Здравствуйте ребята! Я очень рада видеть вас сегодня. Надеюсь, что мы хорошо поработаем. На сегодняшнем уроке мы изучим устройство и работу гидравлической машины, а также узнаем что такое гидравлический пресс и его практическое применение и еще раз убедимся как хорошо мы работаем в команде.

1. Актуализация опорных знаний

Проверка домашнего задания.

Сегодня мы познакомимся с примером того, как законы физики приходят на помощь человеку в его практической деятельности.

У вас на столах лежат листы – это МОДЕЛЬ ФРЕЙЕРА. Каждому из вас нужно заполнить все графы. На это дается 30 секунд. Время пошло. Теперь в течении еще 30 секунд обсуждаем свои ответы и делаем выводы.

(После обсуждения учитель спрашивает одну из групп)

Вы, наверняка, наблюдали ситуацию: пробито колесо, водитель при помощи устройства легко поднимает автомобиль и меняет испорченное колесо, несмотря на то, что масса автомобиля порядка 1,5 тонны.

Учитель:

На видеоролике вы видите, как человечек усилием рук поднимает достаточно тяжелую машину.

1. Этап объяснения нового материала

А сейчас рассмотрим устройство и принцип действия гидравлической машины.

Гидравлическая (от греческого гидравликос- водяной) машина состоит из двух цилиндров разного диаметра, внутри которого могут перемещаться поршни. Пространство заполнено минеральным маслом.

Так как два цилиндра – сообщающиеся сосуды, то при отсутствии нагрузки на поршни, жидкость устанавливается в цилиндрах на одном уровне.

Если на один из поршней положить груз, то жидкость начнет перемещаться, пока снова не установится равновесие.

На слайде мы видим, что заяц, сидящий на одном поршне гидравлической машины уравновешивает двух зайцев, сидящих на другом поршне. Почему? Давайте ответим на этот вопрос. Нарисуем схему гидравлической машины. (Учащиеся рисуют схему в тетради).

F1  и F2 – силы, действующие на поршни, S1 и S2 – площади поршней.

Учитель:

На основе закона Паскаля, что мы можем сказать о давлении р1 и р2?

Ученик:

Эти давления равны.

Учитель:

Чему равно давление под малым поршнем?

Ученик:

p1 = ;

Учитель:

Чему равно давление под большим поршнем?

Ученик: р2 = ;

Учитель:

Следовательно,   = , откуда, при помощи математических преобразований, получаем, что   =   .

Вывод: сила F2 во столько раз больше силы F1, во сколько раз площадь большего поршня больше площади малого. (Все что на слайде учащиеся записывают в тетрадь).

Например, если площадь большого поршня 500 см2, а малого 5 см2 и на малый поршень действует сила 100 Н, то на больший поршень будет действовать сила, в 100 раз большая, т. е. 10 000 Н.

Таким образом, с помощью гидравлической машины можно малой силой уравновесить большую силу.

Поэтому один заяц уравновешивает двух зайцев.

Отношение   =   показывает выигрыш в силе. Например, в приведенном примере выигрыш в силе равен 100.

Итак, мы можем ответить на вопрос: «Почему водитель легко меняет колесо?»

Ответ. Получается выигрыш в силе.

Гидравлическую машину, служащую для прессования (сдавливания), называют гидравлическим прессом.

Видеоролик: «Гидравлический пресс».

Прессуемое тело кладут на платформу, соединенную с большим поршнем. При помощи малого поршня создается большое давление на жидкость. Это давление без изменения передается в каждую точку жидкости, заполняющей цилиндры. Поэтому такое же давление действует и на больший поршень. Но так как его площадь больше, то и сила, действующая на него будет больше силы, действующей на малый поршень. Под действием этой силы больший поршень будет подниматься. При подъеме этого поршня тело упирается в неподвижную верхнюю платформу и сжимается. Манометр, при помощи которого измеряют давление жидкости, - предохранительный клапан, автоматически открывающийся, когда давление превышает допустимое значение.

Из малого цилиндра в большой жидкость перекачивается повторными движениями малого поршня.

Гидравлические прессы применяются там, где требуется большая сила. Например, для выжимания масла из семян на маслобойных заводах, для прессования фанеры, картона, сена. На металлургических заводах гидравлические прессы используют при изготовлении стальных валов машин, железнодорожных колес и многих других изделий. Современные гидравлические прессы могут развивать силу в сотни миллионов ньютон.

Миллионы автомобилей оборудованы гидравлическими тормозами. Десятки и сотни тысяч экскаваторов, бульдозеров, кранов, погрузчиков, подъемников оборудованы гидравлическим приводом.

В огромных количествах используются гидравлические домкраты и гидропрессы в самых различных целях – от напрессовки на вагонные колесные пары бандажей до подъема ферм разводных мостов для пропуска судов на реках.

1. Этап закрепления пройденного материала.

1.Какой закон используется в устройстве гидравлических машин?

Ответ. Закон Паскаля.

2.Что является основной частью гидравлической машины?

Ответ. Два цилиндра различного диаметра, соединенные трубкой.

3.От чего зависит выигрыш в силе гидравлической машины?

Ответ. От отношения площадей большого и малого поршня.

4.Для чего используют гидравлический пресс?

Ответ. Применяют в промышленности, сельском хозяйстве, в виде гидравлических приборов и тормозов.

Решить задачу (если времени недостаточно, то учитель сам объясняет решение задачи, учащиеся записывают в тетрадь).

Какую силу надо приложить к меньшему поршню площадью 1 м2, чтобы поднять тело весом 500 Н, находящееся на поршне площадью 5 м2?

1. Заключительный этап.

Сегодня на уроке мы очень хорошо поработали, узнали что такое гидравлическая машина и гидравлический пресс. Узнали о применении гидравлического пресса.

Подведение итогов. Выставление оценок

Домашнее задание: § 47. Упр. 23.Создать модель гидравлической машины, используя шприцы разного диаметра и соломинку для коктейля.

У вас на столах лежат цветные листки – это заготовки будущих монет, которые мы получим с помощью этого штамповочного пресса. Перед тем как уйти возьмите одну из монет и прикрепите ее к стенду.

Учитель:

Решать загадки можно вечно.
Вселенная ведь бесконечна.
Спасибо всем нам за урок,
А главное, чтоб был он впрок!