Знаете ли вы, что чайник, кофейник, лейка - это не просто кухонные или огородные принадлежности, но еще и наглядный бытовой пример сообщающихся сосудов.
Если вы вспомните тему «сообщающиеся сосуды» из курса физики за седьмой класс, то сообразите, что отдельные части приведенных выше емкостей, имеют соединение, заполненное (или легко заполняемое) водой. А именно такие сосуды, имеющие общие, соединяющие их части, наполненные жидкостью, и называют сообщающимися. И если вы присмотритесь повнимательнее, то увидите, что уровень воды в носике чайника или лейки всегда находится на том же уровне, что и уровень воды в основном отделении. И если наклонять чайник в разные стороны, то видно, как успокоившись, уровни воды становятся одинаковыми как в самом чайнике, так и в носике. Именно в этом и состоит принцип сообщающихся сосудов. И именно он помогает нам выливать нужное количество воды небольшой струйкой через носик чайника или лейки. В случае с ведром, например, выливать тонкой струйкой было бы гораздо сложнее.
Закон сообщающихся сосудов в физике
Итак, закон сообщающихся сосудов гласит:
"В сообщающихся сосудах поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне"
Причем, не имеет значения форма и размер сечения сосудов. Это четко видно на примере того же чайника с носиком. Объясняется этот закон довольно просто. Жидкость покоится, значит, давление в обоих сосудах на одинаковом уровне будет одинаково. Плотность у жидкости также одинакова, так как жидкость одна и та же, значит и высоты уровней жидкости будут одинаковыми. Если мы добавим жидкость в один из сосудов или просто изменим его уровень, то давление в нем изменится, и жидкость будет перетекать в другой сосуд вплоть до момента, пока сила давления не сравняется. Если же мы нальем в сосуды разные жидкости с различной плотностью, например, воду и масло, то уровни будут отличаться. Причем, высота жидкости с большей плотностью будет меньше высоты столба с меньшей плотностью.
Примеры и применение сообщающихся сосудов
Закон сообщающихся сосудов нашел широкое применение в человеческой жизнедеятельности. Кроме уже упомянутых леек и чайников, вода в наши дома поступает именно благодаря этому закону. Как мы добываем чистую воду из-под земли? Выкачиваем насосом. Но нельзя же подключить по насосу к каждому крану и к каждой квартире. Поэтому придумали следующую схему - воду накачивают в водонапорную башню, представляющую из себя, по сути, огромный бак на большой высоте. А оттуда по закону сообщающихся сосудов вода под давлением течет в наши дома и льется их кранов, стоит только их открыть. Свое применение закон сообщающихся сосудов нашел и в устройстве шлюзов на реках и каналах, при сооружении некоторых фонтанов и так далее.
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).
В ходе этого урока вы познакомитесь с поведением жидкостей в сообщающихся сосудах, то есть двух или нескольких сосудах, соединенных друг с другом в нижней части так, что жидкость может свободно перетекать из одного сосуда в другой.
Тема: Давление твердых тел, жидкостей и газов
Урок: Сообщающиеся сосуды
Объектом нашего изучения может быть чайник с нашего кухонного стола, лейка, с помощью которой мы поливаем цветы, или более сложные устройства, такие, как артезианский колодец, водомерное стекло в паровом котле и даже водопровод. Все это устройства, работающие по принципу сообщающихся сосудов (Рис. 1).
Рис. 1. Примеры сообщающихся сосудов: чайник, садовая лейка, водомерное стекло парового котла
Простейшие сообщающиеся сосуды - это две трубки, соединенные между собой резиновым шлангом. Если налить жидкость в одну из этих трубок, то можно видеть, что уровень жидкости в обеих трубках (или, как принято говорить, в обоих коленах сообщающихся сосудов) установится на одной высоте. С чем это может быть связано?
На предыдущем уроке мы выяснили, что давление жидкости на дно и стенки сосуда зависит от плотности жидкости и высоты ее столба. Поскольку в левом и правом коленах находится одна и та же жидкость и высота столба жидкости в левом и правом коленах также одинакова, то и давление жидкости в обоих коленах одинаково. Следовательно, жидкость находится в равновесии.
Если изменять расположение колен в сообщающихся сосудах, поднимая или опуская одно из них, или даже наклоняя, то жидкость будет перетекать из одного колена в другое до тех пор, пока ее уровень в обоих коленах снова не установится на одной и той же высоте (Рис. 2).
Рис. 2. Уровни однородной жидкости в сообщающихся сосудах устанавливаются на одной высоте
Таким образом, уровни однородной жидкости в сообщающихся сосудах устанавливаются на одной высоте .
Это утверждение называют законом сообщающихся сосудов .
Данный закон выполняется не только для двух, но и для любого количества сообщающихся сосудов, независимо от того, какую форму они имеют и как расположены в пространстве (Рис. 3). Единственно, что необходимо - чтобы во всех сосудах находилась одна и та же (однородная) жидкость.
Рис. 3. Уровни однородной жидкости устанавливаются на одной высоте в сообщающихся сосудах любой формы
Что произойдет, если жидкость, заполняющая колена сообщающихся сосудов, не будет однородной? Например, пусть в левое колено налито подсолнечное масло, а в правое - подкрашенная вода. Эти жидкости не смешиваются между собой.
Оказывается, что уровень подсолнечного масла расположится на большей высоте, чем уровень воды (Рис. 4). Это связано с тем, что плотность подсолнечного масла меньше, чем плотность воды. Вспомним формулу давления жидкости на дно сосуда
Из этой формулы видно, что чем меньше плотность жидкости ρ , тем больше должна быть высота ее столба h , чтобы создать одно и то же давление.
Рис. 4. Уровень жидкости с меньшей плотностью устанавливается в сообщающихся сосудах на большей высоте
Таким образом, в сообщающихся сосудах уровень жидкости с меньшей плотностью устанавливается на большей высоте.
Итак, однородная жидкость в коленах сообщающихся сосудов будет устанавливаться на одной высоте, какой бы формы и сечения не были колена.
В случае неоднородной жидкости, имеет значение плотность жидкости, находящейся в коленах. Чем плотность жидкости больше, тем высота столба жидкости меньше.
Список литературы
- Перышкин А. В. Физика. 7 кл. - 14-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2010.
- Перышкин А. В. Сборник задач по физике, 7-9 кл.: 5-е изд., стереотип. - М: Издательство «Экзамен», 2010.
- Лукашик В. И., Иванова Е. В. Сборник задач по физике для 7-9 классов общеобразовательных учреждений. - 17-е изд. - М.: Просвещение, 2004.
- Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов ().
Домашнее задание
- Лукашик В. И., Иванова Е. В. Сборник задач по физике для 7-9 классов №536-538, 540, 541.
§ 41. Сообщающиеся сосуды — Физика 7 класс (Перышкин)
Краткое описание:
Сообщающиеся сосуды сообщаются друг с другом, они соединены друг с другом снизу, поэтому жидкость может перетекать из одного сосуда в другой. Сообщающиеся сосуды могут иметь самую разную форму. Некоторые предметы, с которыми нам приходится иметь дело в быту, являются сообщающимися сосудами: чайники, лейки. Кажется, что чайник это один сосуд, но на самом деле он устроен так, что сосудов как бы два: один сосуд – это ёмкость для кипятка или чая, вторым сосудом является носик чайника. Если чайник полный, воды в нём «под крышку», то в носике тоже стоит вода.
Как распределяется давление внутри сообщающихся сосудов. В каких местах оно одинаковое, в каких разное. Будет ли перетекать жидкость из одного сосуда в другой? Когда перестанет перетекать? На каком уровне установится? А если налить сначала одну жидкость, а потом другую, которая не смешивается с первой, т что будет? Если хотите знать ответы на эти вопросы, читайте параграф сорок один. Ещё примеры сообщающихся сосудов, в технике, будут в упражнении после параграфа.
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