В.И.КРЮКОВА ,
МОУ СОШ № 7, г. Прокопьевск, Кемеровская обл.

Гидростатическое давление

Урок объяснения нового матерала. 7-й класс

Цель урока : рассмотреть природу давления столба жидкости; выработать практические навыки при решении задач; развивать познавательную активность учащихся.

Ход урока

I. Проверка домашнего задания

Фронтальная беседа. Сформулируйте закон Паскаля. Чем отличается передача давления жидкостями и газами от передачи давления твёрдыми телами? Отвечайте, используя сведения о молекулах. Забавляясь, мы любим выдувать мыльные пузыри (демонстрация ). Почему они имеют форму шара? Почему взрыв снаряда губителен для находящихся поблизости организмов? Каким простым способом можно удалить вмятину на оболочке теннисного мяча? (Мяч пластмассовый.) Почему пустой бумажный мешок, надутый воздухом, с треском разрывается, если ударить по нему рукой или обо что-либо твёрдое?

II. Объяснение нового материала

Проблемная ситуация . Как раньше добывался жемчуг? Почему ныряльщики часто погибали? Что вы испытываете при нырянии в воду? Зачем нужен жёсткий скафандр для водолазов, работающих на глубине? Камбала обитает на морском дне. Почему её тело плоское?

Опыт 1 . В трубку, дно которой затянуто плёнкой, наливаем воду. Дно прогибается. Почему?

Давление, производимое покоящейся жидкостью, называется гидростатическим давлением .

Выделяем столб жидкости высотой h и площадью основания S ;

сила давления воды на основание:

F = p S . (1)

F = P – весу жидкости,

F = P = mg , m = V ,

V = S h .

F = Shg . (2)

Приравниваем формулы (1) и (2):

Анализ формулы . Давление жидкости зависит:

1) от жидкости (чем больше плотность жидкости, тем больше давление);

2) от h (чем больше высота столба жидкости, тем больше давление).

А зависит ли давление жидкости от площади дна сосуда? Согласно формуле, не зависит.

Вывод : давление жидкости не зависит от площади дна сосуда и его формы.

При одинаковой высоте h давление одинаково: р 1 = р 2 = р 3 . А теперь докажем, что внутри жидкости существует давление.

Опыт 2 . Пластинка (крышка от банки из-под кофе) закрывает снизу полый стеклянный цилиндр, опущенный в сосуд с жидкостью, и удерживается под ним.

Проблемная ситуация . Если жидкости нет, пластинка падает. Почему? (Учащиеся отвечают, что это происходит под действием силы тяжести .)

Если в сосуд налита жидкость, пластинка удерживается под цилиндром до тех пор, пока внутри цилиндра жидкости нет, и падает, когда уровни жидкости внутри и снаружи цилиндра совпадают. (Учащиеся свободно отвечают, что в последнем случае давление жидкости над пластинкой равно давлению под пластинкой .)

(Можно пронаблюдать давление внутри жидкости, используя манометр, соединённый с коробочкой, затянутой резиновой мембраной.)

Опыт 3 . В полиэтиленовый пакет наливаем подкрашенную воду, погружаем его в аквариум (банку), чтобы уровни жидкостей совпадали. Если нажать на стенку пакета в каком-либо месте, то вмятина сохраняется. Почему? Если пакет погружать глубже, то подкрашенная жидкость (вода) в пакете поднимается вверх. Почему?

Аккуратно делаем надрез ножницами (отрезаем угол пакета) – жидкости не перетекают. Поднимаем пакет вверх – жидкость из пакета начинает перетекать в аквариум. Почему?

Вывод : внутри жидкости существует давление, которое на одном уровне одинаково во всех точках и увеличивается с глубиной погружения.

Отвечаем на проблемные вопросы, прозвучавшие в начале урока.

А можно ли при помощи небольшого количества воды создать большое давление? По рисунку учебника рассматриваем опыт Паскаля.

III. Решение задач

Вызываю к доске троих учащихся и предлагаю решить задачи:

В сосуды одинаковой формы и объёма до одной высоты 40 см налиты жидкости: в первый – керосин, во второй – вода, в третий – ртуть. Рассчитайте давление в каждом случае.

После решения учащиеся наглядно оценивают, сравнивая результаты, что, чем больше плотность жидкости, тем большее давление она оказывает.

Дополнительно, если позволяет время, решаем задачу:

Определите давление и силу давления керосина на дно бака площадью 4,5 дм 2 , наполненного до высоты 25 см. (Ответ . 1960 Па; 88,2 Н.)

IV. Домашнее задание

С.В.Громов , Н.А.Родина . Физика-7 § 37, вопрос № 87.

Гидростатическое давление - давление столба воды над условным уровнем.

Благодаря полной удобоподвижности своих частиц капельные и газообразные жидкости, находясь в покое, передают давление одинаково во все стороны; давление это действует на всякую часть плоскости, ограничивающей жидкость, с силой Р, пропорциональной величине этой поверхности, и направленной по нормали к ней. Отношение Pw, то есть давление р на поверхность равную единице, называется гидростатическим давлением.

Простое уравнение P = pw может действительно служить для точного вычисления давления на данную поверхность сосуда, газов и капельных жидкостей, находящихся при таких условиях, что часть давления, зависящая от собственного веса жидкостей, ничтожно мала по сравнению с давлением, передаваемым им извне. Сюда относятся почти все случаи давлений газов и расчеты давлений воды в гидравлических прессах и аккумуляторах.

Вычисление

В каждой жидкости существует давление, обусловленное её собственным весом p = G / S = m g / S {\displaystyle p=G/S=mg/S} ; так как m = ρ V {\displaystyle m=\rho V} , то p = ρ g V / S {\displaystyle p=\rho gV/S} , учтем что V = S h {\displaystyle V=Sh} и получим формулу p = ρ g h {\displaystyle p=\rho gh}

Плотность жидкости ρ зависит от температуры. Для очень точных вычислений плотность следует рассчитывать по специальной формуле. Давление на данной глубине одинаково во всех направлениях. Суммарное давление, обусловленное весом столба жидкости и давлением поршня, называют гидростатическим давлением .

История открытия

Единица измерения

В практике Гидростатическое давление измеряют в кг на 1 кв. см. Большие давления выражают часто в атмосферах, принимая за 1 атмосферу давление в 76 см ртутного столба, при температуре 0° под широтой, где ускорение силы тяжести = 0,0635 кг на 1 см² = 6,21·10 6 дин на 1 кв. см. 1 атмосфера = 1,0333 кг на 1 см² = 1,0136·10 6 дин на 1 см² для широты Парижа или 1,0132·10 6 для широты в 45°.

На основании гидростатического парадокса можно Г. давление измерять также высотой столба ртути или воды, способного производить то же давление на единицу поверхности: так давление в 1 фн. на кв. дм. равно давлению столба воды в 25 дм высотой, так как фн. есть вес 25 куб. дм. воды.

Гидростатический парадокс

Вычисление немного усложняется, когда надо узнать давление, производимое на не горизонтальную часть стенки сосуда вследствие тяжести налитой на него жидкости. Здесь причиной давления становится вес столбов жидкости, имеющих основанием каждую бесконечно малую частицу рассматриваемой поверхности, а высотой вертикальное расстояние каждой такой частицы от свободной поверхности жидкости. Расстояния эти будут постоянны только для горизонтальных частей стенок и для бесконечно узких горизонтальных полосок, взятых на боковых стенках; к ним одним можно прилагать непосредственно формулу Г. давления. Для боковых же стенок надо суммировать, по правилам интегрального исчисления, давления на все горизонтальные элементы их поверхности; в результате получается общее правило: давление тяжелой жидкости на всякую плоскую стенку равняется весу столба этой жидкости, имеющему основанием площадь этой стенки, а высотой вертикальное расстояние её центра тяжести от свободной поверхности жидкости. Поэтому давление на дно сосуда будет зависеть только от величины поверхности этого дна, от высоты уровня жидкости в него налитой и от её плотности, от формы же сосуда оно зависеть не будет. Это положение известно под именем «гидростатического парадокса» и было разъяснено ещё Паскалем.

Действительно, оно кажется на первый взгляд неверным, потому что в сосудах с равными доньями, наполненными до равной высоты одной и той же жидкостью, вес её будет очень различный, если формы различны. Но вычисление и опыт (сделанный в первый раз Паскалем) показывают, что в сосуде, расширяющемся кверху, вес излишка жидкости поддерживается боковыми стенками и передается весам через их посредство, не действуя на дно, а в сосуде, суживающемся кверху, Г. давление на боковые стенки действует снизу вверх и облегчает весы ровно на столько, сколько весило бы недостающее количество жидкости.

Закон Паскаля

Гидростатическое давление жидкости с постоянной плотностью в однородном поле тяжести (= несжимаемая жидкость ) подчиняется закону Паскаля :

p (h) = ρ g h {\displaystyle p(h)=\rho \,g\,h} ρ {\displaystyle \rho } - плотность [для воды : ≈ 1000 кг/м³] g {\displaystyle g} -

Жидкости и газы передают по всем направлениям приложенное к ним давление. Об этом гласит закон Паскаля и практический опыт.

Но существует еще и собственный вес, который тоже должен влиять на давление, существующее в жидкостях и газах. Вес собственных частей или слоев. Верхние слои жидкости давят на средние, средние на нижние, а последние - на дно. То есть мы можем говорить о существовании давления столба покоящейся жидкости на дно.

Формула давления столба жидкости

Формула для расчета давления столба жидкости высотой h имеет следующий вид:

где ρ - плотность жидкости,
g - ускорение свободного падения,
h - высота столба жидкости.

Это формула так называемого гидростатического давления жидкости.

Давление столба жидкости и газа

Гидростатическое давление, то есть, давление, оказываемое покоящейся жидкостью, на любой глубине не зависит от формы сосуда, в котором находится жидкость. Одно и то же количество воды, находясь в разных сосудах, будет оказывать разное давление на дно. Благодаря этому можно создать огромное давление даже небольшим количеством воды.

Это очень убедительно продемонстрировал Паскаль в семнадцатом веке. В закрытую бочку, полную воды, он вставил очень длинную узкую трубку. Поднявшись на второй этаж, он вылил в эту трубку всего лишь одну кружку воды. Бочка лопнула. Вода в трубке из-за малой толщины поднялась до очень большой высоты, и давление выросло до таких значений, что бочка не выдержала. То же самое справедливо и для газов. Однако, масса газов обычно намного меньше массы жидкостей, поэтому давление в газах, обусловленное собственным весом можно часто не учитывать на практике. Но в ряде случаев приходится считаться с этим. Например, атмосферное давление, которое давит на все находящиеся на Земле предметы, имеет большое значение в некоторых производственных процессах.

Благодаря гидростатическому давлению воды могут плавать и не тонуть корабли, которые весят зачастую не сотни, а тысячи килограмм, так как вода давит на них, как бы выталкивая наружу. Но именно по причине того же гидростатического давления на большой глубине у нас закладывает уши, а на очень большую глубину нельзя спуститься без специальных приспособлений - водолазного костюма или батискафа. Лишь немногие морские и океанические обитатели приспособились жить в условиях сильного давления на большой глубине, но по той же причине они не могут существовать в верхних слоях воды и могут погибнуть, если попадут на небольшую глубину.

Расчёт давления столба жидкости. p. Давление столба жидкости на дно и стенки сосуда пропорци- онально его высоте и плотности. h. ? g. 1. p = 9,8 Н/кг * ? * h. 2. 9,8 Н/кг- коэффициент; p – плотность жидкости; h – высота столба (в м). 3. 4. Единица измерения – 1 Паскаль. 5. 6. 7. [ p] =. 8. Чем выше столб жидкости и больше её плотность, тем давление будет… а) меньше, б) больше, г) не зависит от этих величин.

Слайд 4 из презентации «Давление воды» к урокам физики на тему «Давление жидкости»

Размеры: 960 х 720 пикселей, формат: jpg. Чтобы бесплатно скачать слайд для использования на уроке физики, щёлкните на изображении правой кнопкой мышки и нажмите «Сохранить изображение как...». Скачать всю презентацию «Давление воды.ppt» можно в zip-архиве размером 661 КБ.

Скачать презентацию

Давление жидкости

«Давление урок» - Физический диктант. 1 2 3. Почему шарик увеличивает свой объем? Изучить влияние атмосферного давления в жизни людей. g. Допишите недостающие величины. S1. «Давление твердых тел, жидкостей и газов.» 7класс учитель Куклина О.Н. Подготовиться к контрольной работе. Этапы урока. F. Цели урока: Обобщающий урок по теме.

«Давление твёрдых тел» - Силу, прикладываемую перпендикулярно поверхности, называют силой давления. S. =. Сила. Давление твёрдых тел. Давление. 1. Площадь. Р. F. 1Па.

«Сообщающиеся сосуды и их применение» - Шлюзование судов. В сообщающихся сосудах однородная жидкость устанавливается на одном уровне. Сообщающиеся сосуды. Р, S, F, h, ?, p, m, g По какой формуле рассчитывают давление жидкости на дно и стенки сосуда? Запишите формулу для расчёта высоты столба жидкости. Выводы: В сообщающихся сосудах любой ширины однородная жидкость устанавливается на одном уровне.

«Давление воды» - В. На рисунке изображена модель фонтана. ЗАДАЧА. p. Давление в неподвижных жидкостях и газах. 9. 10. Все тела притягиваются к Земле. А. если правую трубку наклонить? Проверь себя! Ответы: а3; б2; в12345; в216; г1; д1; е11; е21.

«Давление в природе» - F-приложенная сила,Н. Б.Кирпич лежит на столе. Сила давления. Вычислить давление твёрдого тела на опору.(работа в парах). Мир техники. В Амазонке есть пиранья – С виду рыбка так себе. 1 часть А.Кирпич лежит на столе. F р= --- S. Решение задач+ эксперимент. Давление твёрдых тел. У Серой Шейки замерло сердце…».

>>Гидростатическое давление

Жидкости и газы передают по всем направлениям не только оказываемое на них внешнее давление , но и то давление , которое существует внутри их благодаря весу собственных частей. Верхние слои жидкости давят на средние, те - на нижние, а последние - на дно.

Отослано читателями из интернет-сайтов

Основы физики, уроки физики , программа с физики, рефераты с физики, учебники по физике, физика в школе , тесты с физики, учебные программы по физике

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