Тема: Закон Паскаля. Сполучені посудини

Мета уроку: познайомити учнів із законом передачі тиску рідинами й газами; установити закономірність розподілу рідин у сполучених посудинах.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

План уроку

Контроль знань	5 хв	1. Як змінюється тиск газу при зміні його об’єму й температури? 2. Як змінюється тиск рідини із глибиною? 3. Визначте тиск на глибині 60 см у воді й у гасі
Демонстрації	6 хв	1. Куля Паскаля з водою й димом. 2. Модель сполучених посудин. 3. Рівновага рідини у сполучених посудинах. 4. Фрагмент відеофільму «Сполучені посудини»
Вивчення нового матеріалу	22 хв	1. Закон Паскаля. 2. Сполучені посудини. 3. Застосування сполучених посудин
Закріплення вивченого матеріалу	12 хв	1. Контрольні питання. 2. Навчаємося розв’язувати задачі. 3. Поміркуй і відповідай

Вивчення нового матеріалу ( Презентація додається,  див. диск)

1. Закон Паскаля

За вказівкою Паскаля міцну дубову бочку до країв наповнили водою й наглухо закрили кришкою. У невеликий отвір у кришці вставили кінець вертикальної скляної трубки такої довжини, що кінець її опинився на рівні другого поверху. Вийшовши на балкон, Паскаль взявся наповнювати трубку водою. Не встиг він вилити й десятка склянок, як раптом, на диво усіх, хто обступив бочку, бочка із тріском лопнула. Її розірвала незрозуміла сила. Паскаль переконується: так, сила, що розірвала бочку, зовсім не залежить від кількості води в трубці. Вся справа у висоті, до якої трубка була заповнена.

У цьому досліді проявляється дивна властивість води — передавати тиск, що здійснюється на її поверхні (у бочці) по всьому об’єму, кожній точці стінки або дна бочки.

Так Паскаль приходить до відкриття закону, що одержав його ім’я.

Виконаємо дослід за допомогою приладу Паскаля.

Цей дослід показує, що тиск, що здійснюється поршнем на рідину, передається в усі точки рідини. Це ж справедливо й для газу. Таким чином, ми дійдемо висновку, що

·         тиск, здійснюваний зовнішніми силами на рідину або газ, передається без зміни в кожну точку рідини або газу.

Це твердження називають законом Паскаля.

Властивістю рідини передавати в усі сторони здійснюваний на неї тиск пояснюється явище, відоме у фізиці під назвою «гідростатичний парадокс».

Візьмемо три посудини різної форми, але з однаковою площею дна, і наллємо в них води до однакового рівня.

Результати досліду можна пояснити, користуючись законом Паскаля:

·         сила, з якою рідина тисне на дно посудини, не залежить від форми посудини, якщо посудини мають однакову площу дна й однакову висоту стовпа рідини.

Пояснюється гідростатичний парадокс тим, що оскільки гідростатичний тиск р завжди нормальний до стінок посудини, силатиску на похилі стінки має вертикальну складову p1, що компенсує вагу зайвого, порівняно з циліндром 1, об’єму рідини в посудині 3 і вагу відсутнього, порівняно з циліндром 1, об’єму рідинив посудині 2.

2. Сполучені посудини

·         Посудини, що мають загальну частину, що з’єднує їх, називають сполученими.

Наллємо в шкільний прилад «сполучені посудини» підфарбовану воду. Ми помічаємо, що у сполучених посудинах будь-якої форми поверхня рідини встановлюється на одному рівні.

Це легко пояснити, користуючись формулою . Справді, якщо подумки проведемо через середину трубки, що з’єднує дві посудини, вертикальну площину, то тиски ліворуч і праворуч від площини будуть рівні відповідно p₁ й p₂. Оскільки рідина не перетікає з посудини в посудину, то , отже, , тобто .

·         Нерухома однорідна рідина у сполучених посудинах будь-якої форми встановлюється на одному рівні.

Якщо в сполучені посудини налиті різні рідини, що не змішуються, то рівень рідин у посудинах може бути не однаковим.

З умови , випливає, що , тобто .

·         У сполучених посудинах висоти шарів рідин обернено пропорційні густинам цих рідин.

3. Застосування сполучених посудин

Сполучені посудини широко застосовуються в побуті й техніці. Відомий усім чайник являє собою дві сполучені посудини. За принципом сполучених посудин діють системи водопроводів. Обов’язковим елементом такої системи є водонапірна вежа — резервуар, піднятий на таку висоту, щоб рівень води в ньому був вищеспоруд, до яких подається вода.

За принципом сполучених посудин працюють і шлюзи, за допомогою яких судна долають перешкоди на ріках: пороги, греблі й ін.

Неподалік від С.-Петербурга знаходиться Петергоф — ансамбль парків, палаців і фонтанів. Це єдиний ансамбль у світі, фонтани якого (їх понад 100) працюють без насосів і складних водонапірних споруджень. Тут використовується принцип сполучених посудин — різниця в рівнях, на яких розташовані фонтани й ставки-водосховища.

Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу

1. Яку властивість рідин і газів пояснює дія закону Паскаля?
2. Які приклади сполучених посудин ви можете навести?
3. Як розташовується однорідна рідина в сполучених посудинах?
4. Як зміниться розташування рівнів у сполучених посудинах для неоднорідних рідин?
5. Яке практичне застосування сполучених посудин? Наведіть приклади сполучених посудин у побуті.

Закріплення вивченого матеріалу

1. Навчаємося розв’язувати задачі

1. У лівому коліні заповнених водою сполучених посудин над водою знаходиться шар гасу висотою h_г = 10 cм. В якому з колін рівень рідини вище? На скільки?

Розв’язок.У всіх точках однієї й тієї ж рідини, що лежать на одному рівні, тиск однаковий (інакше відбувалося б перетікання рідини). Прирівнюючи тиски в точках A і B, одержуємо .

Звідси . Таким чином, у лівому коліні рівень рідини вище на

.

Відповідь. У лівому коліні рівень рідини вище на 2 см.

2. В U-подібну трубку налили ртуть. У ліву трубку долили 20 см гасу. Скільки води необхідно долити в праву трубку, щоб поверхні ртуті в трубках були на одному рівні?

2. Поміркуй і відповідай

1. Чи виконується закон Паскаля в невагомості? Наведіть приклад, що підтверджує вашу відповідь.

2. На рисунку показана морська бухта з підводною печерою. На якого з водолазів вода буде чинити більший тиск: на того, котрий перебуває у відкритому морі, чи на того, котрий перебуває в печері?

3. Чи справедливий закон сполучених посудин в умовах невагомості?

4. Чому водонапірна башта повинна бути вище будинків, які забезпечуються водою із цієї вежі?

Домашнє завдання-§24, 26

СКАЧАТЬ