Урок по теме: "Давление газа и жидкости. Закон Паскаля".

Тема: Давление газов. Закон Паскаля. Давление на дно и стенки сосуда.

Цель: выяснить, чем обусловлено давление газа, и от чего оно зависит. Как происходит передача давления внутри жидкостей и газов?

Методические цели:

Образовательные: выяснить, чем обусловлено давление газа, сформировать умение применять положения МКТ для объяснения давления газа при различных условиях, изучить закон Паскаля.

Развивающие: развивать познавательный интерес к предмету, внимание и любознательность, мыслительные умения учащихся (сравнение, обобщение, анализ).

Воспитательные: воспитание устойчивого интереса к предмету, навыков коммуникативности, экологическое воспитание, воспитание нравственных качеств личности (настойчивость, трудолюбие, точность) на примере жизни Блеза Паскаля.

Оборудование: мультимедийная доска, презентация к уроку, воздушный шар надутый воздухом; сосуды от калориметров с мыльным раствором и соломинкой

Методы обучения – проблемно-поисковый, репродуктивный.

Приемы обучения – эвристическая беседа, наглядные демонстрации, диалогическое обсуждение.

Вид урока: комбинированный с компьютерной поддержкой.

Тип урока: изучение и первичного закрепление знаний.

Оборудование: сосуд с водой, лист бумаги, мультимедийная доска, презентация "Вес воздуха. Атмосферное давление".

Педагогические технологии: элементы технологии "Развитие критического мышления", инфомационно-коммуникативная технология, здоровьесберегающая.

План урока:

1. Организационный момент.

2. Актуализация опорных знаний.

3. Изучение(освоение) нового материала.

4. Закрепление изученного.

5. Подведение итогов.

6. Домашнее задание.

7. Рефлексия.

Ход урока

I. Организационный момент (задача – создание психологического настроя).

II. Актуализация опорных знаний учащихся (задача – повторить и углубить знания, необходимые для усвоения нового материала, прием обучения – эвристическая беседа, форма организации познавательной деятельности – фронтальная, метод обучения – репродуктивный).

На прошлом уроке мы говорили о давлении, которое оказывают на опору твердые тела, о значении давления в природе и технике.

Вопрос 1. Какая кнопка быстрее входит в дерево – острая или тупая? Почему?

Вопрос 2. Почему человек, идущий на лыжах, не проваливается в снег?

Вопрос 3. Зачем у комбайнов, тракторов и других с/х машин колеса делают очень широкими?

А знаете ли вы, что сейчас, чтобы не истирался в пыль верхний плодородный слой почвы, стараются применять мини-тракторы и машины средней мощности. На территории многих заповедников запрещено движение крупнотоннажного транспорта, чтобы сохранить уникальные природные заповедники и не нарушить их экологию.

На экране вы видите таблицу, перерисуйте ее в тетради. В ходе урока мы ее заполним. 

Ребята, на этом уроке мы с вами попробуем создать теорию, объясняющую одно из явлений природы. Вам (нам) придется побыть в роли не только исследователей, но и теоретиков, которые дают определение понятиям, делают выводы. Именно так создаются научные теории.

В моих руках надутый воздушный шарик.

Что же будет объектом нашего изучения?

Ученик. Предполагаемый ответ - воздух

На наводящий вопрос: "А чем ещё кроме воздуха можно заполнить воздушный шарик?"

Ответ: гелием.

Таким образом, приходим к выводу, что речь пойдет не только о воздухе, но о газах вообще.

Постановка проблемы. Попробуем ответить на вопросы: Что вам мешает при попытке сжать шарик? И что действует на оболочку шарика?

Ученик: газ давит изнутри; объем не так просто изменить, нужно приложить силу и др.

После вариантов ответов, обобщаем: газ давит на оболочку, т.е. создаёт давление.

Изучение давления газа - это и будет нашей задачей. Итак, будем создавать теорию, объясняющую давление газа.

Вопрос 1. В каких еще состояниях, кроме твердого состояния, может находиться вещество? (Ответы записываем в таблицу, которая есть и на доске.)

Вопрос 2. Тело принимает форму того сосуда, в котором находится и заполняет весь сосуд. В каком состоянии находится вещество, из которого состоит тело? (В газообразном.)

Вопрос 3. Какие еще свойства газов вы знаете? (Легко сжимаемы.)

Вопрос 4. Как движутся молекулы газа? Что можно сказать о расстоянии между молекулами? (Беспорядочно, непрерывно, быстро; расстояния большие.)

Итак, молекулы газа движутся непрерывно и беспорядочно, постоянно ударяясь друг о друга, и их число в газе огромно. Так почему газ оказывает давление?

Сегодня мы ответим на этот вопрос.

Запишите тему урока: Давление газа. Закон Паскаля.

Цель нашего урока выяснить, чем обусловлено давление газа, и от чего оно зависит. Как происходит передача давления внутри жидкостей и газов?

III. Изучение (освоение) нового материала.

1. Проведение исследовательско-поисковой работы.

Да, молекула газа очень мала. И когда она ударяет о стенку сосуда(воздушного шара), ее удар очень слаб и незаметен. Но мы знаем, что молекул в газе очень много. Так, о каждый см² поверхности стола, парты, учебника за 1с ударяется 10²³молекул.

Круглая форма шарика объясняется тем, что молекулы газа оказывают давление не так, как молекулы твердых тел. Ведь молекулы газа движутся хаотично. Поэтому молекулы воздуха, которым наполнен шарик, ударяются о внутренние стенки оболочки шарика одинаково во всех направлениях. А значит, и давление воздуха не сосредотачивается на каких-то определенных участках оболочки, а равномерно распределяется по всей ее поверхности.

Итак, давление газа объясняется ударами его молекул о стенки сосуда, в котором находится газ.

Вывод: давление газа на стенки сосуда (и на помещенное в него тело) вызывается ударами молекул. (Записать в тетрадь.)

Рассмотрим демонстрацию опыта (слайд )

Давайте попробуем объяснить этот опыт. Есть ли молекулы воздуха внутри шара, находящегося под стеклянным куполом? А снаружи шарика? Почему же до откачивания воздуха из купола он сохранял свою форму? Почему раздувается шарик после откачивания воздуха? А как вы считаете, почему оболочка приобрела шарообразную форму?

Вывод: давление газа по всем направлениям одинаково и является следствием беспорядочного движения огромного числа молекул. (Записать в тетрадь.)

Давайте посмотрим это на опыте. Попробуйте медленно выдуть мыльный пузырь (На партах стоят металлические сосуды от калориметров с мыльным раствором и соломинкой) Какую форму он имеет. Почему?

Можно ли выдуть мыльный пузырь не круглой, а квадратной или треугольной формы?

А теперь выясним, от чего зависит давление газа?

1. От объема.

2. От температуры.

3. От массы.

Давление газа тем больше, чем чаще и сильнее молекулы ударяют о стенки сосуда.

Для хранения и перевозки газы сжимают, от этого давление возрастает, поэтому, сжатые газы заключают в толстостенные стальные баллоны. В таких баллонах содержат сжатый воздух в подводных лодках, кислород, используемый при сварке металлов.

Что вы можете сказать о движение молекул жидкости по сравнению с твердыми телами? (Подвижность молекул хорошая, достаточно большая.) Записываем в таблицу. Поэтому отдельные слои и мелкие частицы жидкости и газа могут свободно перемещаться относительно друг друга по всем направлениям. Достаточно подуть на поверхность воды в озере, чтобы появилась рябь. Подвижностью частиц газа и жидкости объясняется, что давление, производимое на них, передается не только в направлении силы, но и в каждую точку жидкости или газа.

 (Заполняем таблицу.) Формулируем закон Паскаля.

Закон Паскаля: давление, производимое на жидкость или газ, передается без изменения в каждую точку жидкости или газа. (Записать в тетрадь)

Границы применимости закона Паскаля. Для каких веществ он справедлив?

2. Доклады учащихся о Б.Паскале и его научных трудах.

/домашнее задание/

Сообщение о Паскале.

Знаменитый французский физик, математик и философ Блез Паскаль родился 19 июня 1623 года в городе Клермоне. Уже в детстве Паскаль отличался необыкновенными способностями и в 12 лет стал автором многих теорем геометрии, а в 16 лет написал целый трактат “Опыт конических сечений” и изобрел автоматические счеты для выполнения четырех арифметических действий.

Блез Паскаль открыл закон, получивший его имя, установил принцип действия гидравлического пресса, доказал, что воздух имеет вес, подтвердил предположение Торричелли о том, что давление воздуха на вершинах гор меньше, чем у их подножия, открыл, что барометр можно использовать для предсказания погоды.

Паскаль был человеком слабого здоровья, почти всю свою жизнь болел. В 1646 году его разбил паралич, но, несмотря на это, Паскаль упорно продолжал заниматься наукой. Умер Блез Паскаль 19 августа 1662 года в возрасте 39 лет. Паскаль утверждал, что поступает в жизни так, будто бы существует бог; если это лишь выдумка, то и так все кончается с моментом смерти, а если оказалось бы правдой, то можно выиграть всю ставку бессмертия. И он ее выиграл – люди во всем мире знают и помнят его имя.

На основе закона Паскаля легко объяснить следующие опыты (опыты с шаром Паскаля рис.95, рис 96, опыт с мыльными пузырями).

3. Физкультминутка.

Я предлагаю вам, ребята, выполнить дыхательную гимнастику (Учащиеся, стоя за партами, выполняют дыхательную гимнастику.):

1-е упр. Набрать воздух в лёгкие (вдыхаем медленно, но как можно больше воздуха), медленно выдохнуть. Повторить несколько раз

2-е упр. Руки медленно поднимаем вверх и делаем (одновременно) глубокий вдох. Руки опускаем –выдох. Повторить несколько раз.

3-е упр. Глубоко вдохнуть, садясь за парту, медленно выдыхаем. (гимнастика проводится под спокойную музыку)

Сейчас вы выполнили дыхательную гимнастику, которую врачи рекомендуют проводить 3-4 раза в день.

Но в основе дыхательной гимнастики лежит физический закон, который мы изучили. Какой закон лежит в основе дыхательной гимнастики? (в основе дыхательной гимнастики лежит закон Паскаля.)

 Какова его формулировка? (Давление, производимое на жидкость или газ, передаётся в любую точку одинаково во всех направлениях.) Что вы чувствовали в процессе глубокого дыхания?(как легкие наполняются воздухом и увеличиваются во все стороны)

В каких единицах измеряется давление? (В Паскалях)

Переведите единицы давления и запишите правильные ответы :

5 гПа =… Па (500)

0, 02 Н/см² = … Па (200)

0,4 кПа = … Па (400)

10 Н/см² = … Па (100 000)

120 Н/м² = … кПа   (0,12)

Теперь давайте сформулируем Свойства газов:

1. При уменьшении объёма газа его давление увеличивается, а при увеличении объёма  — давление уменьшается (при условии, что масса и температура газа остаются неизменными).

2. Давление газа в закрытом сосуде тем больше, чем выше температура газа (при условии, что масса газа и объём не изменяются).

3. При увеличении массы газа давление увеличивается и наоборот(при неизменяющихся объеме и температуре.).

Давление газа обусловлено его весом и, соответственно сила этого давления F равна весу газа P, значит давление газа:

p=P/S=gρSh/S или p=gρh

Формула давления газа или жидкости на дно и стенки сосуда

Давление жидкости обусловлено ее весом и, соответственно сила этого давления F равна весу жидкости P. Вес жидкости можно определить, зная ее массу m. А массу можно вычислить по формуле: m=ρV. Объем жидкости в прямоугольном сосуде легко рассчитать. Обозначим высоту сосуда h, а площадь дна буквой S. Тогда объем будет равен: V=Sh. Формула массы в таком случае принимает вид: m=ρV=ρSh . Вес жидкости будет равен: P=gm=gρSh. чтобы рассчитать давление, нам нужна сила этого давления. А мы уже говорили, что сила давления в данном случае равна весу жидкости, поэтому формула давления принимает следующий вид:

p=P/S=gρSh/S или p=gρh

То есть в итоге мы пришли к очень интересному выводу: давление не зависит от объема и формы сосуда. Оно зависит только от плотности и высоты столба конкретной жидкости в данном случае. Из чего следует, что, увеличив высоту сосуда, мы можем при небольшом объеме создать довольно высокое давление. 

А что по поводу давления газов?

Что касается газов, то для них расчет будет абсолютно таким же. Соответственно, наибольший вес окружающего нас газа – воздуха, будет у поверхности Земли. А с увеличением высоты будет уменьшаться как среднее давление, так и плотность окружающего газа. Поэтому воздух на высоте очень разреженный. Там очень трудно как дышать, так и летать, потому что крыльям самолетов не на что опираться. Именно поэтому набирать очень большую высоту летательные аппараты могут только на очень высокой скорости, увеличивая таким образом количество воздуха под крылом в единицу времени. 

Для давления газа на дно и стенки сосуда формула имеет точно такой же вид.

Применение знания давления на дно и стенки сосуда

Еще один интересный момент заключается в том, что согласно закону Паскаля давление распределяется равномерно не только на дно и стенки, но и в направлении вверх. То есть, если мы погрузим какое-либо тело на определенную глубину, то на него снизу будет действовать сила, равная силе давления на данной глубине, как бы выталкивая тело на поверхность. Именно благодаря этому явлению возможно плавание кораблей. Несмотря на довольно внушительный вес, вода выталкивает судно вследствие эффекта давления воды на стенки сосуда, которыми в данном случае являются борта корабля. С понижением глубины давление увеличивается. Люди научились использовать это явление, делая борта кораблей в форме сужающихся вниз конусов. Именно поэтому нам доступно покорение морей и океанов.

Теперь настала очередь выяснить, а как можно применить свои знания о давлении газа и не только газа, но и жидкости.

IV. Закрепление нового материала

(задача – закрепить знания и умения, необходимые для самостоятельной работы учащихся; метод обучения – репродуктивный; прием обучения – беседа).

Решение качественных задач

1. Ребята, а вы знаете, как делают сыр? Сначала готовят “тесто” для сыра. Затем полученную массу уплотняют под большим давлением и заполняют специальные формы, где сыр “созревает”. В этот период он “бродит”. Внутри образуется углекислый газ, который выделяется в виде пузырьков. Так почему дырки в сыре круглые? (Можно продемонстрировать кусок сыра с большими дырками.)

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

3. Если стрелять в пустой стакан, то пуля пробьет только два отверстия. При попадании пули в стакан, наполненный водой, он разбивается на мелкие части. Почему?

4. Почему взрыв снаряда в воде губителен для живущих воде организмов?

5. Почему мыльный пузырь имеет форму шара?

6. Почему пловец, нырнувший на большую глубину, испытывает боль в ушах?

Решение количественных задач

1. Экспериментальная задача: определите давление воды на дно стакана.

V Подведение итогов урока (задача – получить информацию о степени усвоения нового материала учащимися – рефлексия, форма организации познавательной деятельности – индивидуальная, прием обучения – упражнение с выбором ответа, задание “Светофор”).

Задание “Светофор”

(выявление результатов усвоения нового)

1. Газ давит на стенки шарика по всем направлениям одинаково. Что является главной причиной этого давления?

1)молекулы находятся в непрерывном беспорядочном движении

2) в газах очень мало взаимное притяжение молекул.

3) молекулы имеют очень малые размеры

2. Как изменяется давление газа при постоянном объёме при повышении его температуры?
1)увеличивается

2) уменьшается

3)остается неизменным

3. Как изменяется давление газа при постоянной температуре при увеличении объёма?

1)увеличивается

2)уменьшается

3)остается неизменным

4. Какой из приведённых фактов не связан с законом Паскаля?

1)При нажатии на тюбик с зубной пастой (в любом месте) из его горлышка паста выходит наружу

2) Мыльный пузырь имеет форму шара

3) Жидкости легко меняют свою форму и принимают форму того сосуда, в который её наливают

5. Давление в жидкостях и газах передается…

1) по направление действующей силы

2) по всем направлениям одинаково

3) по направлению силы давления

Учащиеся выбирают правильный ответ на вопрос и поднимают карточку нужного цвета (красную, желтую или зеленую). Учитель комментирует правильные и неправильные ответы.

VI. Домашнее задание

Информация о домашнем задании.

Домашнее задание: § 37-38 упр №16(1-4) с.112, задание с.109.

VII.Рефлексия.

Ну вот наш урок и подходит к концу. В ходе экспериментов, наблюдений и выводов, мы должны были достигнуть цели нашего урока.

Давайте вспомним, какова была цель нашего урока?

Достигли ли мы цели урока? Ребята, мы узнали, каким образом газ оказывает давление, объяснили с точки зрения МКТ, от чего зависит давление газа в различных ситуациях.

Для того, чтобы лучше понять насколько вы поняли тема урока, я предлагаю вам закончить предложенные фразы:

Сегодня я узнал ….

Мне было интересно …

В ходе экспериментов, я ….

Я понял, что …

Я научился …

Меня удивило …

Я рада, что вы смогли осознать и высказать свое мнение о сегодняшнем уроке. Это значит, что урок был плодотворным и не прошел впустую.

Надеюсь, что и с настроение у вас не ухудшилось. Если настроение у вас такое же, как и в начале урока, а может и лучше, покажите открытую ладонь.

Если же тема вам была непонятна или вы в чем-то не разобрались, не огорчайтесь по этому поводу. Я думаю, что когда прочитаете дома параграф по этой теме, вам все станет ясно.

//Отметить наиболее активных учеников.//

Спасибо за урок. До свидания!

Литература:

1. Перышкин А.В. Физика, 7-й класс. – М.: Дрофа, 2006.

2. Лукашик В.И., Иванова Е.В. Сборник задач по физике. – М.: Просвещение, 2009.