Literka.pl Ciśnienie hydrostatyczne w cieczach Data dodania: 2005-02-26 12:00:00 Ciśnienie hydrostatyczne w cieczach konspekt lekcji chemii. Opracowanie: mgr Joanna Wacławczyk. Konspekt lekcji fizyki na temat: Ciśnienie hydrostatyczne w cieczach. CEL OGÓLNY: zapoznać uczniów z właściwościami cieczy oraz pojęciem ciśnienia hydrostatycznego i wzorem, którym się ono wyraża. CELE SZCZEGÓŁOWE: Poziom wiadomości: A. Zapamiętanie wiadomości: uczeń zna pojęcie stan skupienia, wie, że substancja może istnieć w trzech stanach skupienia, potrafi je wymienić; uczeń wie, jak nazywają się trzy stany skupienia wody; uczeń zna pojęcie gęstości i wzór definicyjnyρ = m/v; uczeń zna definicję ciśnienia i wzór definicyjny p = F/S ; uczeń zna jednostkę ciśnienia 1Pa ; uczeń wie, że ciecze wywierają ciśnienie na ściany naczynia, w którym się znajdują ; uczeń zna prawo Pascala; uczeń wie, że warstwa powietrza nad Ziemią wywiera ciśnienie zwane ciśnieniem atmosferycznym; uczeń wie, że ciśnienie atmosferyczne mierzy się barometrem i że wynosi ono w przybliżeniu b=1000hpa; uczeń wie, że warstwa cieczy wywiera na dno naczynia ciśnienie zwane ciśnieniem hydrostatycznym; uczeń wie, że ciśnienie w cieczy zależy od głębokości i gęstości tej cieczy, czyli zna wzór p =ρ *g*h B. Rozumienie wiadomości: uczeń rozumie różnicę pomiędzy ciśnieniem atmosferycznym a hydrostatycznym; uczeń rozumie,że skutek statyczny działania siły parcia zależy od wielkości powierzchni, na która ta siła działa, dlatego przydatna jest znajomość siły działającej na jednostkę powierzchni; uczeń rozumie pojęcie zależności wprost proporcjonalnej między ciśnieniem w cieczy i wysokością słupa cieczy (głębokością) oraz wie, że gęstość odgrywa rolę współczynnika proporcjonalności; Poziom umiejętności: C. Stosowanie wiadomości w sytuacjach typowych: uczeń potrafi zademonstrować na przykładach z najbliższego otoczenia właściwości cieczy ( wody): sprężystość objętości, a nie postaci, brak ściśliwości; uczeń potrafi obliczyć ciśnienie na podstawie znajomości siły parcia i pola powierzchni, na którą ta siła działa;
uczeń potrafi obliczać ciśnienie za pomocą wzoru p =ρ *g*h uczeń potrafi podać przykłady występowania ciśnienia hydrostatycznego. D. Stosowanie wiadomości w sytuacjach nietypowych: Uczeń potrafi przygotować, zaprezentować i objaśnić doświadczenie potwierdzające prawo Pascala; Uczeń potrafi przeprowadzić rozumowanie prowadzące do uzyskania zależności p =ρ *g*h poczynając od wzoru p = F/S, wykorzystując wzór na ciężar i gęstość cieczy; Uczeń potrafi przy pomocy poprawnego języka sformułować wnioski dotyczące właściwości cieczy oraz związku ciśnienia hydrostatycznego z wysokością słupa cieczy. CEL WYCHOWAWCZY: kształtowanie umiejętności współdziałania przy wykonywaniu pokazów, doświadczeń; kształtowanie kultury zachowania w stosunku do nauczyciela. TYP LEKCJI: typ I ze wszystkimi momentami procesu dydaktycznego. METODA: pogadanka z pokazem ćwiczeń, obserwacja, PRZYRZĄDY: strzykawka z wodą, butelka plastikowa po napojach z otworami co 5 cm wykonanymi pionowo na bocznej ściance, szklana kolba z bocznymi otworkami i gumowym tłokiem, PLAN LEKCJI: 1.Czynności organizacyjne. 2.Sprawdzenie pracy domowej. 3.Sprawdzenie znajomości pojęcia ciśnienia, jego jednostki, siły nacisku, znajomości pojęcia ciśnienia atmosferycznego i jego jednostki, pojęcia gęstości cieczy i wzoru na gęstość. 4.Podanie tematu nowej lekcji. 5.Obserwacja zjawisk i badanie ciśnienia w cieczy wynikającego z siły ciężkości: a)sprawdzanie prawa Pascala dla cieczy (pokaz z kolbą); a)sikawka strażacka- obserwacje z życia codziennego; b)pokaz zasięgu strumienia cieczy w zależności od wysokości (butelka z wodą); 6.Wprowadzenie definicji i wzoru na ciśnienie hydrostatyczne, określenie współczynnika proporcjonalności. 7.Podsumowanie wiadomości i zastosowania. 8. Zadanie i omówienie pracy domowej. Ad.1. Sprawdzenie listy obecności. Ad.2. Sprawdzenie pracy domowej.
Zadano pracę domową: przypomnij sobie poznane wiadomości o stanach skupienia ciał oraz właściwościach cieczy, w szczególności wody. Pytania dotyczące stanów skupienia zadajemy kolejnym uczniom. Oczekujemy, że wymienią również stany skupienia wody. Do sprawdzenia wiadomości o cieczach, a w szczególności o wodzie nauczyciel przygotowuje krótki pokaz: Strzykawkę napełnia pewną ilością wody, a następnie ( po zatkaniu wylotu strzykawki palcem) próbuje zmniejszyć jej objętość przez przesunięcie tłoka w stronę wylotu strzykawki. Pytanie do uczniów: o jakiej własności cieczy można przekonać się obserwując efekty tego doświadczenia? Odpowiedź: ciecze są praktycznie nieściśliwe i mają stałą objętość. Po tym pokazie pozwalamy uczniom na inne uwagi o właściwościach cieczy: przyjmują kształt naczynia, w którym się znajdują, itp.. Ad.3.Zadajemy pytania: Co to jest ciśnienie? Jaki jest wzór na ciśnienie? Proszę zapisać go na bocznej tablicy i wyjaśnić znaczenie użytych symboli. Co jest jednostką ciśnienia w układzie SI? O czym informuje nas prawo Pascala? Co to jest ciśnienie atmosferyczne, w jakich jednostkach i czym go mierzymy? Jakim wzorem wyrażamy gęstość powietrza, wody i innych substancji? Proszę zapisać go na bocznej tablicy i wyjaśnić znaczenie użytych symboli oraz podać, w jakich jednostkach je wyrażamy. Ad.4.Zapisujemy temat lekcji na środkowej tablicy, nie zmazując wzorów zapisanych na tablicy bocznej. Temat: Ciśnienie hydrostatyczne w cieczach. Ad.5. a) Pokaz sprawdzający jak rozchodzi się ciśnienie w cieczach (uzasadnienie prawa Pascala dla cieczy). Jednego z uczniów prosimy do wykonania tego pokazu. Do szklanej kolby z bocznymi otworkami nalewamy wody i zakładamy gumowy tłok. Następnie przesuwamy tłok w dół wypychając wodę z kolby. Pytamy uczniów, o czym świadczy obserwowany silny wypływ wody z kolby. Zaproponowany wniosek w postaci Ciśnienie wywierane na tłok przenosi się w cieczy we wszystkich kierunkach zapisujemy na bocznej tablicy. b) Nauczyciel pyta uczniów, jak zachowuje się strumień wody w sikawce strażackiej trzymanej w pozycji poziomej, jeśli zmieniamy ciśnienie wody zasilającej węża strażackiego. Oczekiwany wniosek w postaci Im większe jest ciśnienie, tym większy jest zasięg strumienia wody zapisujemy na tablicy pod tematem lekcji. c) Pokaz, od czego zależy ciśnienie panujące w danym miejscu cieczy. Wybrany uczeń wykonuje go według wskazówek nauczyciela. Nauczyciel przed lekcją przygotowuje plastikową butelkę po napojach o pojemności 1,5 do 2 litrów. Butelka posiada zaznaczone w jednej pionowej linii otwory co 5 cm. Polecenia dla ucznia: Ustaw butelkę w umywalce (zlewozmywaku), nalej do niej wody, wyreguluj strumień wody tak, aby butelka stale była pełna. Pytania do uczniów: jak zachowują się strumienie wody wypływające z kolejnych otworów? Oczekiwany wniosek w postaci :
Największy zasięg ma strumień wody wypływający z otworu położonego najniżej, a najmniejszy wypływający z otworu położonego najwyżej zapisujemy na tablicy pod poprzednimi. Uczniowie zachęcani przez nauczyciela próbują sformułować jeden ogólny wniosek wynikający z dwóch zapisanych na tablicy. Sformułowany zapisują na tablicy kolorową kredą. Ciśnienie panujące w danym miejscu cieczy zależy od wysokości słupa cieczy nad tym miejscem i jest tym większe, im większa jest ta wysokość. Uczniowie zapisują wnioski sformułowane pod tematem do zeszytów. Zmazują tablicę centralną, zostawiając tylko temat lekcji. Tablica boczna ze wzorami pozostaje zapisana. Ad.6 Wyprowadzenie, pod kierunkiem nauczyciela, wzoru na ciśnienie panujące w cieczy na wysokości h oraz ustalenie, w jakich jednostkach mierzymy to ciśnienie. p=f/s = mg/s =ρ*v*g/s =ρ*s*h*g/s =ρ*g *h; [p] = [1kg/m³ * 1m/s² * 1m] = [1N/m²] = [1Pa] Nauczyciel podaje definicję ciśnienia hydrostatycznego, którą uczniowie wpisują do zeszytów: Warstwa (słup) cieczy o wysokości h wywiera ciśnienie (p), które nazywamy ciśnieniem hydrostatycznym. Wyraża się ono wzorem p =ρ*g *h ; gdzie:ρ gęstość cieczy, g -wartość przyśpieszenia ziemskiego. Jego jednostką jest 1 Pa. Ad.7 Podsumowanie wiadomości : a) interpretacja wzoru i zastosowania. Pytanie do uczniów: na podstawie wzoru spróbujcie powiedzieć, od czego i w jaki sposób zależy ciśnienie hydrostatyczne w danej cieczy. Co jest współczynnikiem proporcjonalności? W którym miejscu zbiornika wodnego panuje największe ciśnienie hydrostatyczne? Czy wiesz, w jakich dziedzinach życiu wykorzystuje się wiadomości o ciśnieniu hydrostatycznym? Oczekiwane odpowiedzi: Ciśnienie hydrostatyczne jest wprost proporcjonalne do głębokości (wysokości słupa cieczy nad danym miejscem w cieczy). Współczynnikiem proporcjonalności jest gęstość cieczy. Największe ciśnienie panuje w pobliżu dno zbiornika wodnego. Zastosowania przy budowie łodzi podwodnych, konstruowaniu skafandrów dla płetwonurków, itp. Ad.8. Zadanie i omówienie pracy domowej. Zadanie. Najgłębsze miejsca w oceanach to tzw. rowy. Odszukaj na mapie świata najgłębszy rów, odczytaj jego głębokość i oblicz ciśnienie hydrostatyczne panujące na dnie tego rowu. Wynik podaj w hpa.
Dane: Szukane: Wzór: h = 10911m p =? p =ρ*g *h ρ = 1000 kg/m³ g = 9,81 m/s² Rozwiązanie: p =ρ*g *h = 1000 kg/m³ * 9,81 m/s² * 10911m = 107036910Pa= 1070369hPa Odp: Najgłębszym rowem oceanicznym jest rów mariański, a na jego dnie panuje ciśnienie hydrostatyczne 1070369hPa Bibliografia: 1. M. Rozenbajgier, R. Rozenbajgier: Fizyka dla gimnazjum, część 2-podręcznik, ćwiczenia część F. Wydawnictwo Zamiast Korepetycji Kraków 2000. 2. E.Gabryelski: Fizyka dla klasy I liceów ogólnokształcących, techników i liceów zawodowych. Państwowe Zakłady Wydawnictw Szkolnych Warszawa 1973. 3. M. Rozenbajgier, B. Saganowska, J. Salach: Program nauczania fizyki w gimnazjum.wydawnictwo Zamiast Korepetycji Kraków 1999. 4. M.Skorko: Fizyka podręcznik dla studentów wyższych technicznych studiów zawodowych. PWN Warszawa 1976. 5. M. Fiałkowska, K. Fiałkowski, B. Saganowska: Fizyka dla szkół ponadgimnazjalnych. Wydawnictwo ZamKor, Kraków 2003. Literka.pl Literka.pl