Урок. Давление. Единицы давления.

Тема урока: Давление. Единицы давления.

Цели урока: экспериментально установить зависимость между физическими величинами - силой тяжести, давления, площади; развить умение наблюдать, сравнивать и обобщать результаты опытов; развить познавательный интерес к физике.

Форма урока: урок-исследование.

Оборудование: компьютер; экран; оборудование L-микро: датчик давления, компьютерный измерительный блок, кабель с СОМ- разъемами; штатив с зажимом, набор грузов по 100 - 200 г.; шприц с резиновым уплотнением поршня объемом 2 или5 мл; эластичная трубка для соединения штуцеров шприца и датчика давления. Презентация к уроку «Давление».

Ход урока.

I. Организационный момент (Приветствие учащихся; сообщение темы и целей урока, запись домашнего задания в дневники).

II. Опыт №1: Понятие давления.

Цель опыта: ознакомить учащихся с понятием давления.

Вопросы для обсуждения:

1. Под действием какой силы опускается поршень?

2. Под действием какой силы он остановился?

3. Почему поршень не опускается до крайнего нижнего положения?

4. Куда направлена сила, уравновешивающая вес груза?

5. Какова природа этой силы?

6. От чего зависит величина этой силы?

В данном опыте датчик давления измеряет разность между атмосферным давлением, действующим на поршень снизу (с открытой стороны шприца) и давлением воздуха внутри объема шприца. Сила, возникающая вследствие разности этих давлений, и уравновешивает вес грузов, подвешиваемых к поршню шприца. Так как вес грузов известен, разность давлений газа на поршень измеряется датчиком, а площадь поршня легко рассчитывается по измеренному внутреннему диаметру шприца, опыт дает возможность продемонстрировать соотношения F = PS.

III. Изучение нового материала.

Опыт №2: Определение величины давления, составляющего заметную деформацию на поверхности увлажненного песка.

Оборудование: кювета с увлажненным песком, набор гирь, весы, измерительная линейка, небольшая прямоугольная дощечка.

Возможный вариант выполнения задания:

Нагружая дощечку с гирями до тех пор, пока на песке не станет заметным ее отпечаток, определяем площадь соприкосновения дощечки с песком: S=ab; где a,b - ширина и длина дощечки. Измерив общую массу дощечки и гирь, определяем давление на песок: Р=mg/S;

где m- общая масса дощечки и гирь.

Опыт №3(самостоятельное исследование): Определите давление воздуха в воздушном шарике.

Оборудование: воздушный шарик, кусок органического стекла, набор грузов известной массы, лист миллиметровой бумаги, фломастер.

Возможный вариант выполнения задания:

Надуваем воздушный шарик. Накладываем на шарик кусок органического стекла, а сверху ставим первый груз. Отмечаем фломастером границу касания шарика с органическим стеклом. Повторяем эксперимент для остальных грузов. Используя миллиметровую бумагу, измеряем площадь контуров нарисованных на органическом стекле. Вес груза уравновешен силой, с которой воздух в шарике давит на площадку, по которой стекло соприкасается с шариком: mg = PS. Отложим на графике экспериментально найденные точки. Проведем через эти точки прямую. Чтобы не учитывать массу пластинки, прямая должна быть приподнята на величину S0 площади пятна, создаваемого пластинкой без грузов. Таким образом, давление в шарике определяется по формуле: P = mg/S.

1. Оцените, какое давление вы можете оказать ладонью? Пальцем? Булавкой? Произведите необходимые измерения.

Решение: Втыкая пальцем острую иглу или булавку в ткань, производим давление порядка 1000ат. Палец давит на втыкаемую булавку силой 3Н (измерим с помощью весов для писем силу, с какой палец давит на иголку). Диаметр кружка, на который давление это распространяется (острие булавки), примерно 0,1 мм или 0,01 см. Площадь такого кружка равна: 3·0,01² = 0,0003 см²; Отсюда сила давления на 1 см² составляет:

3:0,0003 = 10000Н

Техническая атмосфера равна давлению 10Н на 1см², то втыкая булавку производим давление в 1000 технических атмосфер. Портной, работая иглой, поминутно пользуется давлением в сотни атмосфер, сам не подозревая, что развивает пальцами руки такое чудовищное давление. Не задумывается над этим и парикмахер, срезая волосы острой бритвой. Бритва давит на волос с силою всего нескольких десятых долей ньютона, но острие ее имеет толщину не более 0,0001 см, диаметр же волоса менее 0,01 см; площадь, на которую распространяется давление бритвы, равна

0,0001· 0,01 = 0,000001 см²;

Давление на такую малую площадь составляет 0,01 : 0,000001 = 10000 н/см², то есть 1000ат.

2. Практическое задание: На столе лежит брусок размером примерно

5х4х2 (см³) или кубик- Рубик (расчерченный на квадратные сантиметры). Какое давление производит на стол брусок, если на него поставить различные гири известной массы? Изменится ли давление, производимое брусоком на стол, если положить его на другую грань? ( Если квадратные сантиметры нанесены на брусок достаточно отчетливо, все ученики смогут принять участие в эксперименте. Когда будет получен результат давления, надо положить под брусок кусок пластилина и показать всему классу, какой след остается при этом давлении). Полученный результат давления выразить: Н/см²; Па.

Закрепление нового материала.

1. Приведите примеры, показывающие, что результат действия силы зависит от площади опоры, на которую действует эта сила.

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

3. На каком опыте можно показать, что действие силы зависит от площади опоры?

4. Что называют давлением?

5. Как определяют давление? Какие вы знаете единицы давления?

6. Когда вы производите большее давление на лед: на коньках или без коньков? (на коньках).

Решение задач № 383; №386; №388

III. Закрепление нового материала:

Решение качественных задач. Проверь себя! Контроль знаний.

№1. Для чего у косилки, соломорезки и других сельскохозяйственных машин режущие части должны быть остро отточены?

Ответ: а) для увеличения давления.

б) для уменьшения давления.

№2. Зачем для проезда по болотистым местам делают настил из хвороста, бревен или досок?

Ответ: а) для уменьшения давления.

б) для увеличения давления.

№3. Трактор производит гусеницами немного большее давление, чем человек подошвами обуви. Почему же трактор разрушает кирпич, попавший под гусеницу, а человек, ставший на кирпич, не в состоянии раздавить его?

Ответ: а) площадь поверхности соприкосновения гусеницы трактора с кирпичом резко увеличивается, поэтому давление сильно уменьшается;

б) площадь поверхности соприкосновения гусеницы трактора с кирпичом резко уменьшается, поэтому давление сильно увеличивается

№4. На вспаханной пограничной полосе обнаружен след сапог нарушителя границы. Можно ли по следу определить, прошел один человек или он нес на себе другого или какой-то тяжелый груз?

Ответ: а) да, по глубине следа на вспаханной земле.

б) нет, так как один только след.

№5. Объясните назначение наперстка, надеваемого на палец при шитье иголкой.

Ответ: а) при шитье возникает давление на палец. Чтобы его уменьшить, увеличивают площадь опоры, помещая между пальцем и иглой наперсток.

б) при шитье возникает давление на палец. Чтобы его увеличить, уменьшают площадь опоры, помещая между пальцем и иглой наперсток.

№6. Если тяжелую покупку нести за веревку, то ощущается сильная боль (режет пальцы), а если под веревку положить сложенный в несколько раз лист бумаги, боль уменьшается. Почему?

Ответ: а) ощущение боли зависит от давления, которое предмет производит на тело человека. Величина давления зависит от площади, на которую действует вес покупки. У бумажной ручки площадь опоры больше, поэтому давление на ручку меньше, чем в первом случае.

б) Величина давления ни от каких физических величин не зависит.

№7. «Выследив стадо лосей, медведь-лосятник старается отбить одного лося, потом долго гоняет его по глубокому снегу. Крепкий наст хорошо выдерживает тяжесть медведя. Проваливающегося в снегу лося медведь преследует, пока тот не остановится от изнеможения, и тогда легко расправляется с выбившейся из сил добычей». (И. С. Соколов-Микитов, «Весна в Чуне») Почему лось проваливается в снег, а медведь нет?

Ответ: а) лось проваливается в снег, так как масса лося больше чем у медведя.

б) площадь лап медведя намного больше, чем площадь копыт лося, поэтому медведь оказывает значительно меньшее давление на снег, чем лось, и в отличие от лося, не проваливается.

№8. К человеку, под которым провалился лед, подходить нельзя. Для спасения ему бросают лестницу или длинную доску. Объясните, почему таким способом можно спасти провалившегося.

Ответ: а) так как при этом увеличивается давление;

б) при опоре человека на доску или лестницу его тяжесть распределяется на большую площадь и давление на кромку льда уменьшается.

Помощь доской

Правильные ответы: Вариант I: 1- а; 3- б; 5 - а; 7 - б.

Вариант II: 2- а; 4- а; 6 - а; 8 -б.

IV. Подведение итога урока. Выставление оценок.

V. Домашнее задание: п.33; №384; №389

Литература:

1. А. В. Перышкин, «Физика 7», М., «Дрофа», 2015г.

2. А. В. Перышкин, УМК, «Сборник задач по физике» к учебникам А. В. Перышкина и др., 7-9 кл., М., 2016 г.

3. Ю. Я. Иванов, «творческие экспериментальные задания по физике» для 7-9 кл., Чебоксары, 2011 г.

4. Р. Д. Минькова, «Проверочные задания по физике в 7,8 и 10 классах средней школы», М., «просвещение», 1992г.

5. М. Е. Тульчинский, «Качественные задачи по физике в 6 -7 классах», М., «Просвещение», 1976 г.

6. А. П. Усольцев, «Задачи по физике на основе литературных сюжетов», Екатеринбург, У - Фактория,2003 г.

7. Я. И. Перельман, «Знаете ли вы физику? Издательство «ВАП», 1994 г