Сообщающиеся сосуды. Этап объяснения нового материала

На данном уроке в форме проблемного диалога изучается тема «Сообщающиеся сосуды». Обучающиеся рассматривают законы сообщающихся сосудов; проверяют свои гипотезы, рассматривая демонстрации учителя; закрепляют полученные знания рассмотрением примеров сообщающихся сосудов в технике и окружающем мире (водомерное стекло парового котла, шлюз, фонтаны, артезианский колодец).

В конце урока проводится рефлексия (используется «Волшебная лестница знаний»), обучающиеся рисуют в своих тетрадях свое отношение к полученным знаниям.

В качестве домашнего задания обучающимся предлагается, кроме § 39, рассмотреть внимательно дома все окружающие предметы и найти среди них сообщающиеся сосуды.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Проблемно-диалогический урок по физике «Сообщающиеся сосуды», 7 класс

(учебник «Физика – 7», А. В. Перышкин, 2011 г.)

Цель урока:

Обосновать расположение поверхности однородной жидкости в сообщающихся сосудах на одном уровне. Показать примеры применения сообщающихся сосудов в быту и технике.

Задачи:

Образовательные

Повторить формулу для расчета гидростатического давления;

- продолжить формирование понятия давления жидкости на дно сосуд и изучение закона

Паскаля на примере однородных и разнородных жидкостей;

Сформировать понятие о сообщающихся сосудах и их свойствах.

Развивающие

Продолжить формирование умений анализировать, сравнивать, находить примеры сообщающихся;

Сосудов в быту, технике, природе;

Устанавливать связи между элементами содержания ранее изученного материала.

Воспитательные

Воспитание аккуратности, умения слушать товарищей, высказывать свою точку зрения.

Оборудование:

Презентация из Приложения1 «Сообщающиеся сосуды», модели сообщающихся сосудов.

Тип урока: изучение нового материала.

Подписи к слайдам:

«Сообщающиеся сосуды» (урок физики, 7 класс) Аксенова Наталья Петровна, учитель физики МБОУ «ООШ № 100 им. С. Е. Цветкова» г. Новокузнецк, 2012г. 1 1

Цель урока: Обосновать расположение поверхности однородной жидкости в сообщающихся сосудах на одном уровне. Показать примеры применения сообщающихся сосудов в быту и технике. Задачи: Образовательные - повторить формулу для расчета гидростатического давления; - продолжить формирование понятия давления жидкости на дно сосуд и изучение закона Паскаля на примере однородных и разнородных жидкостей; - сформировать понятие о сообщающихся сосудах и их свойствах. Развивающие продолжить формирование умений анализировать, сравнивать, находить примеры сообщающихся сосудов в быту, технике, природе; - устанавливать связи между элементами содержания ранее изученного материала. Воспитательные - воспитание аккуратности, умения слушать товарищей, высказывать свою точку зрения. 2

Вопрос № 1 Объясните принцип действия известного Вам прибора. 3

Вопрос № 2 Почему вода вытекает из отверстий? Из чего следует, что давление увеличивается с глубиной? 4

Вопрос № 3 Перед Вами 3 сосуда с одинаковой площадью дна. В какой сосуд налито больше воды? Одинаково ли давление воды на дно в этих сосудах? С одинаковой ли силой давит вода на дно в этих сосудах? 5

Что произойдет, если убрать зажим? 7

Если одну из трубок поднимать, опускать, наклонять в стороны – уровни жидкости не будут меняться. 8

В сообщающихся сосудах любой формы и сечения поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне (при условии, что давление воздуха над жидкостью одинаковое). ВЫВОД № 1 10

Уровни жидкостей будут различными 11

ВЫВОД № 2 При равенстве давлений высота столба жидкости с большей плотностью будет меньше высоты столба жидкости с меньшей плотностью. 12

Водомерное стекло парового котла Объясните принцип работы этого прибора. 13

Схема шлюза: 15

16 Объясните наблюдаемое явление в опыте. Где можно использовать принцип работы данного прибора?

17 ФОНТАНЫ

18 Перед Вами артезианский колодец. Объясните действие такого колодца. Слой земли (2) состоит из песка или другого материала, легко пропускающего воду. Слои (1 и 3) водонепроницаемые.

19 Попробуйте определить, насколько хорошо вы усвоили новое знание по «Волшебной лестнице знаний»:

20 ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ: § 39. Рассмотрите внимательно дома все окружающие вас предметы и найдите среди них сообщающиеся сосуды.

В презентации использовались: 1. Картинки – images.yandex.ru 2. Учебник А. В. Перышкин, «Физика, 7 класс» - издательство «Дрофа», 2011г. 3. Картинки рефлексии – по материалам доклада А. Р. Александровой «Рефлексия на современном уроке», с. Чернава Ивантеевского района Саратовской области. 21

>>Сообщающиеся сосуды

На рисунке 105 изображено несколько сосудов. Все они имеют разную форму, но одна особенность делает их похожими друг на друга. Какая именно? Приглядевшись, можно заметить, что отдельные части всех этих сосудов имеют соединение, заполненное жидкостью.

Рисунок 105. Сообщающиеся сосуды.
Сосуды, имеющие общую (соединяющую их) часть, заполненную покоящейся жидкостью, называются сообщающимися .

Отослано читателями из интернет-сайтов

Физика скачать , физика учебник, тесты физика, урок физики, физика книги, учебники по физике , рефераты с физики, физика онлайн, физика тесты ответы

Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные уроки

Всем известно, что нужно сделать с чайником, чтобы из его носика полилась вода, – просто наклонить. А вот вопрос, можно ли перевести корабль через гору в море или другой водоем, вызовет у нас сомнение. Чтобы ответить на него, сначала следует узнать, что из себя представляют сообщающиеся сосуды.

Закон сообщающихся сосудов

Сообщающиеся сосуды – это взаимодействующие друг с другом сосуды, которые имеют общее дно.

Рис. 1. Сообщающиеся сосуды

Закон сообщающихся сосудов гласит, что в таких сосудах, какую бы форму они не имели, поверхности однородных жидкостей в состоянии покоя находятся на одном уровне, то есть давление, оказываемое на стенки на любом горизонтальном уровне является одинаковым.

Если же в сосуде жидкости разные, то уровень выше в сосуде, в котором жидкость обладает меньшей плотностью. То есть, если в один сосуд налить жидкость, обладающую одной плотностью, а во второй – другой, то при равновесии их уровни не будут одинаковыми. Следовательно отсюда можно вывести формулу:

ρ 1 /ρ 2 =h 2 /h 1

ρ – плотность жидкости;
h – высота столба.

Также для сообщающихся сосудов важной является формула:

p=gρ h

g – ускорение свободного падения;
ρ – плотность жидкости (кг/куб.м);
h – глубина (высота столба жидкости).

Этой формулой определяется давление жидкости на дно сосуда.

Древним римлянам было неизвестно определение сообщающихся сосудов, поэтому их акведуки – водопроводы занимали огромную протяженность над поверхностью земли и строились с равномерным уклоном вниз.

Свойства сообщающихся сосудов

В сообщающихся сосудах уровень жидкости одинаковый. Это происходит потому, что жидкость производит одинаковое давление на стенки сосуда. Достичь разного уровня однородной жидкости в сообщающихся сосудах можно с помощью перегородки между ними.

Перегородка перекроет сообщение между сосудами, и тогда можно в один из них долить жидкость, чтобы уровень изменился. В данной ситуации возникает напор – давление, производимое весом столба жидкости высотой, равной разности уровней. И если убрать перегородку, то именно это давление станет причиной тому, что жидкость будет перетекать в тот сосуд, где ее уровень ниже, до тех пор, пока уровни не станут одинаковыми.

В жизни очень часто можно встретить естественный напор. И таких примеров довольно много. Например, им обладает вода в горных реках, когда падает с высоты. Плотина также является примером естественного напора. Чем она выше, тем больше будет напор воды, поднятой плотиной.

Применение закона о сообщающихся сосудах

Принцип действия сообщающихся сосудов используется при сооружении фонтанов, водопроводов, шлюзов. Чайник и его носик тоже являются сообщающимися сосудами, так как вода, налитая в чайник, заполняет носик и всю остальную часть до одинаковой высоты. Применение свойств таких сосудов, могут даже помочь провести корабль через гору. И для этого как раз понадобиться шлюз. Шлюз – это лифт для судов. Если водное пространство перегорожено плотиной, то уровень воды в водохранилище выше, чем в реке ниже по течению. И чтобы добраться до этого уровня, судно должно зайти в шлюз, который отгорожен двумя водными непроницаемыми воротами. Когда шлюз полностью заполняется водой, судно выходит из шлюза и продолжает свой путь (уровень воды в шлюзе и водохранилище выравнивается по закону сообщающихся сосудов).

Рис. 2. Шлюз

Что мы узнали?

Из этой темы по физики за 7 класс можно ясно понять, какие сосуды называются сообщающимися. Ими могут называться лишь те сосуды, обладающие общим дном, где жидкость может свободно перетекать из одного сосуда в другой. Также сообщающиеся сосуды играют огромную роль в нашей повседневной жизни, облегчая ее и помогая выходить из трудных ситуаций. Принципы сообщающихся сосудов лежат в основе различных чайников, кофейников, водомерных стекол на паровых котлах.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.2 . Всего получено оценок: 443.

Урок - презентация

по физике в 7 классе

Тема: «Сообщающиеся сосуды»

учитель физики

Третьякова

Марина

Михайловна

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Старогольская средняя общеобразовательная школа»

Цель урока: изучить свойства сообщающихся сосудов и сформулировать основные законы сообщающихся сосудов.

Задачи урока:

Образовательная - продолжить формирование понятия давления жидкости на дно сосуда и изучение применения закона Паскаля на примере однородных и разнородных жидкостей в сообщающихся сосудах;

Развивающая - формировать интеллектуальные умения анализировать, сравнивать, находить примеры сообщающихся сосудов в быту, технике, природе, развивать навыки самостоятельной работ;

Воспитательные- воспитание аккуратности, бережного отношения к оборудованию кабинета, умения слушать и быть услышанным.

Оборудование: модель сообщающихся сосудов, стеклянные трубки, резиновая трубка, штатив, зажим, видеоролик Закон сообщающихся сосудов.wmv презентация Power Point Сообщающиеся сосуды.ppt .

1.Мотивационный этап.

У Здравствуйте! Сегодня на уроке речь пойдёт о сообщающихся сосудах.

Слайды 1 и 2.

(Учащиеся записывают дату и тему урока в тетради).

Слайд 3 и 4.

Научное открытие сообщающихся сосудов датируется 1586годом и принадлежит голландскому учёному Симону Стевину. Но он было известно ещё жрецам древней Греции.

2.Этап объяснения нового материала

У. Сообщающиеся сосуды мы встречаем ежедневно. Приведите примеры?

Д. Лейка, чайник, кофейник.

У. Что общего у этих предметов?

Д. Вода, налитая, например, в чайник, стоит всегда в резервуаре чайника и в боковой трубке на одном уровне. Боковая трубка и резервуар соединены между собой в нижней части.

У. Правильно. Сообщающимися сосудами называют сосуды, соединённые между собой в нижней части

(Учащиеся записывают определение в тетради).

У. С сообщающимися сосудами можно проделать простой опыт. Возьмём стеклянные трубки, соединённые резиновой трубкой. Сначала резиновую трубку в середине зажимают и в одну из трубок наливают воду. Что произойдёт, если открыть зажим?

Д. Жидкость установится в сосудах на одном уровне.

У. Как поведёт себя жидкость, если одну из трубок наклонить?

Д. Жидкость установиться в сосудах на одном уровне.

У. Однородная жидкость в сообщающихся сосудах устанавливается на одном уровне.

(Учащиеся записывают закон в тетрадях).

Изменится ли уровень жидкости, если правый сосуд будет шире левого? Уже левого? Если сосуды будут иметь разную форму?

Д. Нет, жидкость установится в сосудах на одном уровне.

Демонстрация опыта с сообщающимися сосудами.

У. При изменении формы сосудов может изменяться лишь высота уровня воды в сосудах, отмеренная от уровня стола (из-за того, что изменится объём сосудов). Однако, уровни воды в сообщающихся сосудах не зависят от формы сосудов и останутся равны.

У. В сообщающиеся сосуды налита однородная жидкость. Давления Р1 ир Р2 равны, так как колена сосудов соединены между собой. Давление в жидкости передаётся во все стороны одинаково, значит, р1 равно р2. Давление на дно сосудов определяются

Записать в тетради:

В сообщающихся сосудах свободная поверхность жидкости находится на одном уровне.

В сообщающихся сосудах любой ширины и любой формы жидкость устанавливается на одном уровне.

У. А сейчас посмотрим видеоролик опыта с сообщающимися сосудами.

У. Что произойдёт, если в сообщающиеся сосуды налить две несмешивающиеся жидкости разной плотности? Например, вода- плотность 1000кг/м3 и масло- плотность 700кг/м3.

Слайды 10 и11

Д. Высота столбов жидкости в сосудах будет различной.

У. При равенстве давлений высота столба жидкости большей плотности меньше, чем высота столба жидкости меньшей плотности.

(Учащиеся записывают закон в тетрадь).

Учащиеся Паскаля р1=р2, по определению гидростатического давления р1= , р2= , отсюда,т.е

Высоты столбов разнородных жидкостей сообщающегося сосуда обратно пропорциональны их плотностям.

(Учащиеся записывают в тетрадь).

3.Применение сообщающихся сосудов в быту, природе и технике.

Закон сообщающихся сосудов люди используют в разных технических устройствах: водопровод с водонапорной башней, водомерное стекло, гидравлический домкрат, шлюз и др.

Так, водонапорная башня и система водопровода являются сообщающимися сосудами, оэтому жидкость в них устанавливается на одном уровне.

Объясните принцип работы).

В водомерном стекле парового котла паровой котёл (1) и водомерное стекло (3) являются сообщающимися сосудами. Когда краны (2) открыты, жидкость в паровом котле и водомерном стекле устанавливается на одном уровне, так как давления в них равны.

Артезианский колодец состоит из слоя земли 2 и слоя песка, легко пропускающего воду. Слои 1 и 3, наоборот, водонепроницаемы. Объясните действие такого колодца.

В гидравлической машине (домкрат для подъёма грузов) большой и малый цилиндры являются сообщающимися сосудами. Это позволяет малой силой поднимать большой груз (автомобиль). Более подробно об устройстве гидравлических машин вы будете говорить на одном из следующих уроков физики.

Слайды 15 и 16

Каскады падающей воды украшают многие города, а действуют фонтаны благодаря закону сообщающихся сосудов.

Виды знаменитых фонтанов Версаля, Петродворца.

Горячий фонтан в местечке Гейзер в Исландии. От названия местечка возник термин «гейзер».

Слайды 18 и 19

Акведуки. Римлянам был неизвестен закон сообщающихся сосудов. Для снабжения населения водой они возводили многокилометровые акведуки, водопроводы, доставлявшие воду из горных источников. Инженеры древнего Рима опасались, что в водоемах, соединенных очень длинной трубой, вода не установится на одинаковом уровне. Они полагали, что 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 потечет. Поэтому они обычно придавали водопроводным трубам равномерный уклон вниз на всем их пути. Одна из римских труб, Аква Марциа, имеет в длину 100 км, между тем как прямое расстояние между ее концами вдвое меньше. Полсотни километров каменной кладки пришлось проложить из-за незнания элементарного закона физики!

4. Этап закрепления материала.

У. Повторим изученное. Приведите примеры использования акона сообщающихся сосудов в природе, быту и технике.

Д. Это гейзеры, фонтаны, шлюзы, водопровод с водонапорной башней, гидравлический пресс, водомерные стекла, артезианские колодцы, сифоны под раковиной.

У. Используя схему устройства шлюза и схему шлюзования судов, объясните принцип действия шлюзов.

Слайды 21 и 22

Д. В работе шлюзов используется свойство сообщающихся сосудов: жидкость в сообщающихся сосудах находится на одном уровне. Когда ворота 1 открываются, вода в верхнем течении и шлюзе устанавливается на одном уровне и т.д., когда последние ворота откроются, уровень воды в шлюзе и нижнем течении сравняется, корабль будет опускаться вместе с водой и сможет продолжить плавание.

У. А сейчас проведём небольшое тестирование.

Слайды 23- 28

Учащиеся выполняют работу на листочках. Проходит взаимопроверка и выставление оценок.

Вариант 1

1.Б 2. 1 3. В 4. А 5. 2

Вариант 2

1.А 2. 2, 3 3. Б 4.А. 5. 3

Слайд 29 - решение качественных задач по рисункам.

5. Итоги урока.

У. Сегодня на уроке мы познакомились с сообщающимися сосудами, в которых жидкость устанавливается на одном уровне. Мне очень интересно было работать с вами. Вы показали отличный уровень подготовки к уроку. Теперь вы знаете, что закон сообщающихся сосудов люди используют в разных технических устройствах: водопроводах с водонапорной башней; водомерных стеклах; гидравлическом прессе; фонтанах; шлюзах; сифонах под раковиной, «водяных затворах» в системе канализации.

Всем спасибо за работу. Записываем домашнее задание.

Обязательное: изучить § 39, задание 9.

Дополнительное: подумайте, как можно было бы наиболее простыми средствами устроить фонтан где-нибудь в парке или во дворе, начертите схему такого устройства и объясните его действие.

(Учащиеся записывают домашнее задание в дневники.)

А закончим мы урок стихами:

Где физика сокрыта,

В законах или в схемах,

В учебниках, в приборах,

В космических проблемах?

А может, в установках,

Что стоят миллионы,

Где физики пытаются

Опровергать законы?

Эйнштейн язык покажет,

И станет ясно, вроде,

Что физика - наука,

Живёт в самой природе!

(Стихи взяты из неустановленного источника).

Закон сообщающихся сосудов

Когда жидкость находится в равновесии, ее поверхность горизонтальна — например, в стакане с чаем (рис. 1, а). Поверхность жидкости остается горизонтальной и при наклоне сосуда (рис. 1, б).

Рис. 1. Поверхность покоящейся жидкости в сосуде всегда горизонтальна

Все точки горизонтальной поверхности находятся на одном и том же уровне. А будет ли поверхность жидкости на одном уровне в различных сосудах, если жидкость может перетекать из одного сосуда в другой? Такие сосуды называют сообщающимися.

Поставим опыт

Укрепим в штативе U-образную стеклянную трубку. Ее колена представляют собой сообщающиеся сосуды. Нальем подкрашенную воду в любое колено трубки — мы увидим, что вода установится в обоих коленах на одном уровне (рис. 2, а).

Если наклонить трубку, то часть воды перельется из одного колена в другое так, что поверхность воды в коленах будет снова на одном уровне (рис. 2, б).

Рис. 2. Поверхность жидкости в сообщающихся сосудах находится всегда на одном уровне

Итак, в сообщающихся сосудах поверхность жидкости находится на одном уровне.

Это утверждение называют законом сообщающихся сосудов . Закон сообщающихся сосудов обусловлен текучестью жидкости и тем, что давление жидкости растет с увеличением глубины.

Рис. 3. Пока уровни жидкости в сообщающихся сосудах не станут одинаковыми, жидкость будет перетекать из сосуда, где уровень жидкости выше, в сосуд, где уровень жидкости ниже

Действительно, если в одном из сообщающихся сосудов уровень жидкости был бы выше, то давление жидкости у дна этого сосуда было бы больше, вследствие чего жидкость начала бы перетекать в тот сосуд, где уровень жидкости ниже (рис. 3).

Закон сообщающихся сосудов справедлив только для сосудов, содержащих одну и ту же жидкость (или разные жидкости, но с одинаковой плотностью). В разделе «Сообщающиеся сосуды с различными жидкостями» мы рассмотрим пример для жидкостей с различной плотностью.

Как работает водопровод? На рис. 4 изображена схема действия водопровода в небольшом населенном пункте. Воду из реки или озера накачивают насосами в высоко расположенный бак — его устанавливают на водонапорной башне. А из этого бака вода течет в дома, подчиняясь закону сообщающихся сосудов.

Рис. 4. Схема действия водопровода в поселке. Вода постулает в дома из высоко расположенного бака.

Сообщающиеся сосуды с различными жидкостями

Рассмотрим на примере случай, когда в сообщающиеся сосуды налиты несмешивающиеся жидкости с различной плотностью.

Решим задачу

В U-образной трубке находятся вода и масло (рис. 5). Высота слоя масла равна 10 см. Насколько уровень поверхности масла выше уровня поверхности воды? Будем считать, что плотность масла равна 900 кг/м3.

Решение. На уровне поверхности раздела масла и воды (отмеченном пунктирной линией на рис.5) давление одинаково (иначе вода в нижней части трубки перетекала бы в сторону меньшего давления). Следовательно, давление, создаваемое слоем масла, равно давлению, создаваемому слоем воды над отмеченным уровнем. Если обозначить высоту слоя масла hм, а указанного слоя воды hв, то получим ρмghм = ρвghв, где ρм и ρв — плотность масла и воды соответственно. Отсюда hв/hм=ρм/ρв, то есть уровень жидкости выше в сосуде, содержащем, жидкость с меньшей плотностью. Найдем разность уровней жидкостей. Из выведенной формулы получаем