Урок на тему «Давление жидкости»

Министерство образования и науки Архангельской области

Государственное автономное профессиональное

образовательное учреждение Архангельской области

«Техникум строительства, дизайна и технологий»

 

 

Методическая разработка урока по теме

«Давление жидкости»

 

 

Северодвинск

2019

 

Аннотация

Материалы методической разработки раскрывают порядок проведения урока по теме «Давление жидкости». Методическая разработка может быть использована для подготовки к проведению урочных и дополнительных занятий по аналогичной теме, а так же в качестве примера, опытного или справочного материала.

 

Информация об авторе

Автор методической разработки – Окольничников Виктор Сергеевич, преподаватель Государственного автономного профессионального Образовательного учреждения Архангельской области «Техникум строительства, дизайна и технологий».

 

Содержание

Введение

Работа написана в помощь учителям физики, проводящим уроки по темам «Давление», «Гидростатика», «Свойства жидкостей». В работе приводятся опыты, которые могут быть поставлены на уроке в любом учебном заведении, а так же на дополнительных, факультативных и других занятиях или в домашних условиях. Даны рекомендации по проведению этих опытов, а так же по подготовке теоретического материала. Обширность темы позволяет каждому педагогу проявить творческие способности и самостоятельно разработать аналогичный урок с использованием предложенных идей и материалов.

В работе так же приводится технологическая карта и конспект урока, проведенного на базе Государственного автономного профессионального Образовательного учреждения Архангельской области «Техникум строительства, дизайна и технологий».

1 Методическое обоснование темы

Тема «Давление жидкостей» изучается в курсе физики восьмого и десятого классов общеобразовательной программы. В восьмом классе производится знакомство с давлением и силой давления твердых тел и жидкостей, в десятом классе понятие давления расширяется, и в изучение включаются газообразные вещества.

Изучение темы «Давление жидкостей» в группах первого-второго года обучения техникума подразумевает знание обучающимися понятий «сила», «площадь», «нормальный вектор», «механическое давление».

Тема «Давление жидкостей» хорошо подходит для проведения открытого урока или дополнительных занятий, поскольку в ходе урока теоретический материал сопровождается опытами и возможностями проведения интересных расчетов, в которые могут быть вовлечены и члены комиссии, присутствующей на уроке.

 

2 Условия применения

Контингент учащихся – обучающиеся 1-2 курса профессиональных образовательных учреждений, обучающиеся 10 класса общеобразовательных школ, обучающиеся дополнительного образования.

Предмет – физика, раздел – механика, подраздел – гидростатика, тема – свойства жидкостей.

 

3 Методические рекомендации по проведению урока

Подготовка к уроку занимает несколько дней и в основном направлена на поиск наглядных примеров и сборки простых установок для проведения опытов. Предварительная работа с учащимися не производится, что стимулирует наибольший и искренний интерес учащихся к проблематике урока.

 

4 План урока

Тема программы: «Свойства жидкостей»

Тема урока: «Давление жидкостей»

Тип урока: урок изучения нового учебного материала.

Вид урока: лекционный с демонстрационными материалами

Длительность: 1 академический час (45мин)

Методические цели урока: создание условий для формирования знаний, умений и навыков обучающихся, развитие их способностей к изучению естественных наук.

Образовательные цели урока: развитие интереса к изучению физики, интереса к различным явлениям окружающего мира, формирование научной картины мира.

Технологическая карта урока представлена в приложении 1.

 

5 Материально-техническое обеспечение урока

В ходе урока используется классная доска, мел школьный, стол преподавателя, а так же две опытные (лабораторные) установки.

Особенность урока в том, что опыты проводятся с использованием простейших установок, которые могут быть изготовлены самостоятельно в домашних условиях.

Опытная установка №1 изготавливается из прозрачного пластикового контейнера емкостью 1 литр (использована обрезанная пластиковая бутылка) и гибкой прозрачной трубки (использована полимерная трубка для медицинских препаратов с краном). Для удобства элементы установки закрепляются на штативе. Установка дополнена большим контейнером для слива воды (использован пищевой цилиндрический контейнер) и резервуаром для долива воды (любая емкость или бутылка), так же используются канцелярские ножницы и карманная зажигалка.

Опытная установка №2 представляет собой сообщающиеся сосуды, которые так же могут быть изготовлены из подручных материалов – двух бутылок и соединительной трубки. На уроке была использована готовая установка, состоящая из стеклянной U-образной трубки. В качестве опытных тел использовались две несмешивающиеся жидкости: вода и подсолнечное масло.

Урок проводится без привлечения электронных и мультимедийных средств информации. Обучающие пользуются учебниками, задачниками согласно программе.

 

6 Межпредметные и внутрипредметные связи

Тема тесно связана с понятиями разделов Физики «Механика» (действие, сила, площадь, давление), «Молекулярная физика» (агрегатные состояния, жидкость, газы, давление газов, атмосферное давление), в вычислительных аспектах тесно переплетается с математикой. Тема играет определяющую роль при дальнейшем изучении гидростатики и гидродинамики (вопросы плавания тел, уравнение Бернулли).

 

7 Дидактические задачи и методы

1. Дидактические задачи:

- мотивация и стимулирование деятельности учащихся (опрос, постановка проблемы урока), активация необходимых знаний (обоснование предполагаемых результатов опытов);

- формирование новых понятий и способов действий (давление жидкости, гидростатический парадокс, закон сообщающихся сосудов);

- применение понятий и способов действий (предсказывание результатов опытов на основе полученных знаний).

2. Дидактические методы: проблемный, эвристический (постановка проблем поведения жидкости, попытки их интуитивного решения, объяснение научного подхода, который вместе с пониманием становится естественным – научное решение проблемы).

3. Способы организации деятельности преподавателя и учащихся: фронтальный (лекция, постановка опытов преподавателем), с элементами коллективного/группового (опрос, постановка задач и поиск решений, объяснение результатов опытов).

 

8 Темы, раскрываемые на уроке

На уроке учащиеся знакомятся со следующими понятиями: гидростатический парадокс, давление жидкости и его формула, сообщающиеся сосуды, атмосферное давление, связь темы «Давления жидкости» с другими темами физики.

На уроке факультативно рассмотрена так же тема «Гидравлический пресс», которая напрямую связана с темами «Давление жидкостей» и «Сообщающиеся сосуды». Обозначено назначение и общее устройство гидравлического пресса, представлена схема работы для облегчения понимания при дальнейшем (более глубоком) изучении этой темы. Вопросы плавания тел будут обозначены позже и на этом этапе изучения не рассматриваются.

 

9 Опорный план-конспект урока

Урок начинается с приветствия учеников, членов комиссии и обозначения темы урока. Производится запись темы урока учителем на доске и учащимися в тетрадях. Затем производится постановка задачи и изложение темы «Гидростатический парадокс Паскаля». Тема рассматривается, начиная с краткого экскурса в историю (постановка эксперимента Блезом Паскалем в 1648г.) и обоснования физического механизма опыта Паскаля, поначалу кажущегося парадоксальным. Затем выводится формула гидростатического давления, выявляется зависимость давления от плотности жидкости, высоты столба и ускорения свободного падения, а так же независимость давления от объема жидкости, формы сосуда, наклона столба жидкости.

При активном участии учащихся ставится опыт 1, последовательно открывающий проблему парадоксального поведения жидкости (способность и неспособность переливания жидкости через препятствие, расположенное выше свободного уровня жидкости). Результаты опыта 1 объясняются с точки зрения давления жидкости, атмосферного давления. Далее производится изложение темы «Сообщающиеся сосуды», объяснение одинакового уровня установления жидкости в коленах сосудов независимо от их формы, сечения ориентации.

Преподавателем ставится опыт 2: в сообщающиеся сосуды наливается вода, объясняется её одинаковый уровень в обоих коленах U-образной трубки. Затем в одно из колен заливается жидкость иной плотности (подсолнечное масло), объясняется разность уровней. Результаты рассмотренных вопросов объединяются, делается общий вывод о поведении жидкости. Учащиеся в тетрадях помечают основные выводы, записывают опорные формулы.

На рассматриваемом уроке так же производится изложение темы «Гидравлический пресс. Объясняется принцип действия пресса, записывается формула зависимости сил и площадей поршней пресса. Отмечаются области применения таких прессов, а так же устройств, имеющих сходный принцип работы (гидравлические домкраты, подъемники, стрелы).

В конце урока проводится краткий опрос по пройденной теме, задается домашнее задание.

 

10 Особенности проведения опытов

Опыт 1

В процессе урока изготавливается лабораторная установка: у полуторалитровой пластиковой бутылки ножницами отрезается дно, а в пробке пламенем зажигалки прожигается отверстие. Бутылка переворачивается горлышком вниз, далее в отверстие в крышке вставляется полимерная трубка, стык герметизируется легкими поворотами трубки в отверстии. Кран трубки перекрывается. Для наглядности и удобства емкость (обрезанная бутылка) подвешивается на штатив, трубка выводится наверх – свободным концом (срезом) выше уровня емкости.

В емкость наливается вода до половины объема. Учащимся предлагается вопрос: каким образом будет вести себя вода при открывании крана? Будет ли она выливаться при таком положении трубки? Будет ли вода выливаться, если опустить открытый конец трубки ниже уровня воды? Обычно эти вопросы не представляют сложностей – экспериментом (открыв кран и опуская открытый конец трубки) подтверждается правильность их размышлений: при открытом кране вода вытекает из трубки, но лишь в том случае, если срез трубки оказывается ниже уровня воды в емкости (и не обязательно ниже всей емкости). Отмечается, что вода вытекает при любой ориентации среза шланга – даже при задирании его вверх: роль играет лишь его положение относительно уровня воды в емкости. После эксперимента кран закрывается.

Затем эксперимент усложняется: трубка выводится наверх и вниз в виде Л-образного колена (выше уровня воды в емкости), срез трубки опускается ниже дна основной емкости.

Емкость вновь заливается водой до половины объёма. Учащимся предлагается вопрос: каким образом будет вести себя вода при открывании крана? Будет ли она выливаться при таком положении трубки? Будет ли вода выливаться, если опустить конец трубки ниже уровня воды, при этом оставив изгиб колена трубки на прежнем (высоком) уровне?

Затем проводится эксперимент: кран открывается, конец трубки устанавливается в различные положения. При этом вода не выливается.

Далее ставится вопрос о поведении воды при опускании уровня колена ниже уровня воды в емкости, затем так же проводится соответствующий эксперимент – вода вытекает, если все участки трубки оказываются ниже уровня воды в емкости.

Наконец ставится вопрос о том, будет ли вытекать вода, если уже во время ее течения трубку выгнуть так, что колено окажется выше уровня воды в емкости. Интуитивно кажется, что это ограничит течение воды, но опыт показывает обратное – даже значительное «задирание» вверх изогнутого участка трубки не препятствует истечению воды, если срез трубки находится ниже уровня емкости.

Эксперимент кажется противоречащим логике: поэтапное выполнение эксперимента предопределяло якобы очевидное понимание иного поведения воды. Тем удивительнее то, что опытная установка изготавливалась на глазах у учащихся и может быть повторена ими даже в домашних условиях.

Опыт 2

В одно колено сообщающихся сосудов наливается жидкость (вода), после успокоения оказывается, что уровни воды в обоих коленах одинаковы. Однако если в одно из колен налить жидкость другой плотности (подсолнечное масло), то уровни оказываются различными – уровень в колене с жидкостью меньшей плотности оказывается выше.

Схемы опытных установок представлены в приложении 2.

 

10 Домашнее задание

В качестве задания на дом учащимся необходимо выучить формулу давления жидкости, запомнить, от каких факторов зависит и от каких не зависит давление, объяснить принцип действия гидравлического пресса.

Так же предлагается найти ответы на следующие вопросы:

- Что такое гидростатический парадокс, почему он назван парадоксом?

- Почему старые деревянные бочки имею выпуклую «пузатую» форму? Зачем нужно стягивать такие бочки стальными обручами?

- Почему воздушный шарик при протыкании иглой громко взрывается, а не медленно сдувается?

- Объяснить принцип, позволяющий пить воду через соломинку.

Ответы учащиеся могут искать самостоятельно или с посторонней помощью, как на основе знаний, полученных на уроке, так и с помощью источников любого рода (литература, интернет).

Заключение

Методическая разработка содержит необходимую информацию по проведению урока «Давление жидкости», может быть применена для подготовки к проведению уроков по этой, а так же по сопутствующим темам. Методическая разработка реализована при проведении уроков «Давление жидкости» на базе Государственного автономного профессионального Образовательного учреждения Архангельской области «Техникум строительства, дизайна и технологий».

 

Список рекомендованной литературы

1. Перышкин А. В. Физика. 7 кл. – 14-е изд.,– М.: Дрофа, 2010.

2. Перышкин А. В. Сборник задач по физике, 7–9 кл.: 5-е изд.,– М: Из­да­тель­ство «Эк­за­мен», 2010.

3. Лукашик В. И., Иванова Е. В. Сборник задач по физике для 7–9 классов общеобразовательных учреждений. – 17-е изд. – М.: Просвещение, 2004.

4. Тихомирова С.А., Яворский Б.М. Физика (базовый уровень) – М.: Мнемозина, 2012.

5. Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И. Физика 10 класс. – М.: Илекса, 2005.

6. Громов С.В., Родина Н.А. Физика 7 класс, 2002.

7. Бутиков Е.И., Кондратьев А.С. Физика. Книга 1. Механика. — М.: Наука, 1994. — 367 с.

Приложение 1

Таблица 1 – Технологическая карта урока по теме «Давление жидкости»

 

 

Приложение 2

Рисунок 1 – Схема проведения опыта 1

а-г – этапы проведения опыта.

 

Рисунок 2 – Схема проведения опыта 2

а – сообщающиеся сосуды с однородной жидкостью

б – сообщающиеся сосуды с двумя несмешивающимися жидкостями различной плотности