Урок изучения нового материала в форме игры «Сообщающиеся сосуды»

Задачи урока:

сформировать понятие о со­общающихся сосудах и их свойстве;

еще раз вспомнить закон Паскаля и зависимость дав­ления жидкости от высоты

ее столба и плот­ности, с целью развития кругозора учащих­ся;

познакомить их с дополнительной лите­ратурой и практическим применением

свой­ства сообщающихся сосудов.

U - образная трубка,

(две стек­лянные трубки, соединенные резиновым шлангом с зажимом посередине),

сосуд с двумя отверстиями для пробок, лейка,

стек­лянные сообщающиеся сосуды разной фор­мы,

самодельные фонтаны, модели лодок,

действующая модель водоснабжения, сделан­ные учащимися,

кодограмма «Шлюзование», жидко­стный манометр,

стенд «Сегодня на уроке», таблица «Схема водоснабжения».

Урок провожу в форме игры. Класс разби­ваю на две команды. В ходе урока три члена жюри, выбранные учащимися на предыдущем уроке, определяют личные и командные ус­пехи (по числу полученных цветных жето­нов, выданных за каждый правильный ответ и активное участие на уроке; красный жетон — 5 очков, зеленый — 4, синий — 3).

Ход урока

Показываю через эпидиаскоп рис. 1 и чи­таю задачу. Рис. I.

Задача:

Рыбак для сохранения пойманной рыбы живой сделал в своей лодке усовершенство­вание: он отделил часть лодки, поставив две вертикальные перегородки, и в отгоро­женной части сделал отверстие в дне. Не

зальет ли лодку и не потонет ли она, если спустить ее в воду? — думал он перед ис­пытанием своего усовершенствования. А как думаете вы?

(Класс выслушивает мнения ребят.)

Учитель. Чтобы дать точный ответ на эти вопросы, нам придется вспомнить кое-что из изученного по физике и узнать нечто новое.

Фронтальный опрос.

Вопросы:

Как читается закон Паскаля?

По какой формуле можно найти давление?

По какой формуле рассчитывают силу дав­ления?

А как определить давление жидкости на любой глубине в ней?

От чего же зависит давление?

(Выслушиваем ответы.)

Учитель. Запомним эту информацию, она нам сегодня пригодится!

Учитель. Перед вами на столе сообщаю­щиеся сосуды: это U-образная трубка или две стеклянные трубки, соединенные резиновым шлангом (показываю). Перекрою шланг за­жимом; налью воду в трубки: в одну поболь­ше, в другую — меньше. Вода в трубках нахо­дится на разных высотах.

Что будет с ней, если открыть зажим? (Выслушиваю ответы.)

Давайте проверим ваши предположения. (Открываю зажим.)

Видите: жидкость начала перетекать. Но почему? Обратимся к рис. 2

Рис 2.

Предположим, что в нижней части трубки стоит перегородкааЬ.

Теперь ответьте на воп­росы:

Одинаковые ли давления оказывают столби­ки жидкости справа и слева на перегородку?

От чего зависит давление на нее ?

Итак, давления разные, так как высоты столбов жидкости разные.

Будет ли в равновесии перегородка, если давления справа и слева неодинаковы? (Нет, не будет.)

И каково следствие этого? (Жидкость пе­ретекает.)

И как долго она будет перетекать? (До тех пор, пока давления на перегородку справа и слева не станут равными.)

А что можно сказать об уровнях жидкости в обоих коленах сообщающихся сосудов, если движения жидкости в ней нет? (В покоящей­ся жидкости уровни будут одинаковы, т.е. должны находиться на равной высоте.)

Мы пришли к важному выводу.

Сформули­руем его.(Выслушиваю ответы.)

Верно: в сообщающихся сосудах свобод­ная поверхность покоящейся жидкости нахо­дится на одном уровне.

Выясним, во всех ли сосудах этот вывод соблюдается. (Показываю несколько разных сообщающихся сосудов с водой.)

А теперь посмотрите опыт со стеклянным сосудом, имеющим два горлышка. (Наливаю жидкость до краев; закрываю одну горловину резиновой пробкой (рис. 3) и выбираю не­много воды пипеткой из открытой горлови­ны; учащиеся наблюдают нарушение одина­ковости уровней жидкости в горловинах — сообщающихся сосудах.)

Рис. 3.

Почему же нарушилась одинаковость уров­ней жидкости в данном случае? Вспомните опыт с перевернутым стаканом, наполнен­ным водой, и проведите аналогию. (Пауза.)

Давайте рассуждать: выбирая пипеткой воду из горловины, мы понизили уровень воды в сообщающихся сосудах. В трубке, закрытой резиновой пробкой, создалось некоторое раз­реженное пространство, которое и явилось причиной нарушения одинаковости уровней.

Если уровни однородной жидкости в со­общающихся сосудах неодинаковы, то что можно сказать о давлении над жидкостью в обоих коленах? (Они разные.)

Значит, когда давления над поверхностя­ми жидкости в разных коленах сообщающих­ся сосудов разные, то уровни жидкости не будут находиться на одной высоте.

Теперь нам придется уточнить формулиров­ку сделанного ранее вывода о свойствах сооб­щающихся сосудов. Она будет звучать так:

в сообщающихся сосудах свободная поверх­ность однородной жидкости устанавливается на одном уровне, если давление над жидко­стью одинаково.

Учитель. Показываю вам опыт с разно­родными, т.е. разными жидкостями (рис. 4), налитыми в сообщающиеся сосуды. В одном колене вода, в другом керосин (делаю опыт). Что вы увидели? (Разнородные жидкости установились на разных уровнях.)

Рис. 4.

Откройте учебник, найдите таблицу плот­ностей и определите, у какой жидкости плот­ность больше. (Плотность воды больше, чем керосина.)

А теперь, зная свойство сообщающихся сосудов и формулу для расчета давления жидкости, выведите зависимость между вы­сотой уровня и плотностью жидкости в коле­нах сообщающихся сосудов.

(К доске вызываю ученика, который дела­ет вывод на обратной ее стороне; класс же работает самостоятельно. На доске появля­ется запись:

Учитель(обращаясь к учащимся). Сверьте свои выводы с записью на доске.

А теперь сформулируйте словами тот физический вывод, который вы получили. (Выслу­шиваю ответы)

Суммирование новой информации

Учитель. Кто сделает общий вывод по новому материалу? (Выслушиваю ответы.) Верно: в сообщающихся сосудах однородная жидкость устанавливается на одном уровне, если давление над ней одинаково.

Если жидкости разнородны, то свободные поверхности жидкостей устанавливаются не на одном уровне. В этом случае высоты стол­бов жидкостей обратно пропорциональны плотностям при одинаковом давлении над жидкостями.

Использование новых знаний

Учитель.Демонстрирую еще один опыт (показываю его: в сообщающиеся трубки раз­ной формы налита вода — в одно колено чистая, в другое — подкрашенная; ученикам все это не сообщается). Посмотрите на при­бор. Что вы можете сказать об этих жидко­стях? (Они однородны, но разного цвета.)

Теперь возьмем сообщающиеся трубки раз­ной ширины: широкую и узкую, причем ко­нец узкой трубки оттянут; нальем столько жидкости, чтобы ее поверхность располага­лась на уровне среза в узкой трубке. Что бу­дет, если быстро поднять вверх широкое ко­лено? Предскажите и объясните свой прогноз. (Будет бить фонтан.)

А как высоко будет подниматься вода в фонтане?

(Отвечают: до уровня столба жидкости в поднятом колене. Показываю эксперимент и спрашиваю: а что мы видим на опыте? Уче­ники отвечают: высота подъема воды в фон­тане ниже уровня воды в широком колене.)

Учитель. Почему ваши предсказания не совпали с опытом? Что мешает струе фонта­на подняться до уровня воды в широком колене? (Выслушиваю ответы.)

Верно: трение при движении жидкости по трубке и сопротивление воздуха.

Демонстрация моделей практической направленности

Учитель.Продемонстрируювначале кра­сочные моделидействующих фонтанов, сде­ланные учащимися в предыдущие годы (вы­полняю сказанное).

А теперь покажу действующую модель во­доснабжения дома (рис. 5), тоже изготовлен­ную учащимися в прошлые годы.

Рис. 5.

Так ли действует водопровод в современных городах? (Нет. Теперь нет водонапорным башен, и вода в дома подается насосами.)

Действие шлюза — гидротехнического устройства, с помощью которого суда проходят из водного бассейна с одним уровнем водывдругой — с иным уровнем — рассмотритеиразберите по кодограмме. (На кодоскоп ставлю в определенной, последовательности кодограммы, иллюстрирующие процесс шлюзования; они заранее подготовлены учениками; ребята работают самостоятельно.)

Учитель. Выслушаем сообщение-рассказ ученика « О первом водопроводе в Риме,подготовленное по книге Я.И.Перельмана «Занимательная физика» (1971. Ч. КС. 79). 3

Соревнование команд

Учитель задает вопросы команда поочередно, а жюри за ответы проставляет личные и командные баллы.

Вопрос команде I.Вновь рассмотрит рис. 1. Что вы ответите рыбаку? (Отсек лодке и русло реки представляют собой сообщающиеся сосуды. Вода, вливающаяся отсек, не дойдет до края борта, а будет находиться на таком же уровне, как и в реке Лодку не зальет, и она будет плавать. Показываю опыт с моделью лодки, о которой шла речь в задаче.)

Вопрос команде II.Горизонтальна ли по верхность воды в реке? А в озере? (В реке нет: она наклоняется в сторону течения реки в озере — да.)

Вопрос команде I.Перед вами два кофейни ка одинаковой ширины, но один высокий другой — низкий (рис. 6). Какой из ни вместительнее?

(Емкость кофейника и носик — сообщаю­щиеся сосуды. Так как отверстия носиков расположены на одной высоте, то низкий кофейник оказывается столь же вместитель­ным, как и высокий; жидкость в них входит только до уровня носика.)

Вопрос команде II.Во время ремонта акто­вого зала школы возникла необходимость наметить на стенах горизонтальную линию. Как это можно сделать, используя сообщаю­щиеся сосуды? (Две стеклянные трубки, со­единенные длинным резиновым шлангом, заполнить водой. Держа одну из трубок у стены, сделать отметку уровня, отойти вмес­те с другой трубкой и вновь сделать отметку; точки соединить. Операцию повторить.)

Учитель. Прошу жюри объявить предва­рительный счет команд. (Жюри объявляет.) Продолжим соревнование.

Вызываются представители от каж­дой команды, которые должны решать зада­чи на доске (с обратной ее стороны). Класс решает эти задачи в тетрадях.

Задача команде I.В сельской водопро­водной башне бак находится на высоте 15 м. Высота колонки, из которой берут воду, 1 м. Под каким давлением вода вы-

ходит из колонки? Где здесь сообщающи­еся сосуды?

Задача команде II.В одной из подстанций московского водопровода водонапорный ре­зервуар расположен на высоте 75 м над уров­нем Москвы-реки. Определите давление в водопроводном кране дома, если он находит­ся на высоте 12 м над уровнем реки. Где здесь сообщающиеся сосуды?

(Решения задач классом сверяются с ре­шениями на доске; жюри выставляет личные и командные баллы.)

Задание команде I.Откройте учебник и найдите рисунок с изображением водомер­ного стекла парового котла. Объясните, опи­раясь на изученный сегодня материал, как действует это устройство, дающее информа­цию об уровне воды в котле.

Задание команде II.Найдите в учебнике рисунок артезианского колодца. Рассмотри­те его и объясните, как и почему работает этот водоисточник, сам подающий наверх глубинную воду.

Учитель. Слово предоставляется жюри. (Жюри объявляет оценки учащимся, ориен­тируясь на набранные каждым разноцветные жетоны, и объявляет команду-победитель­ницу.)

На дом даю вам такое задание: сделать и красиво оформить в соответствии со своей фантазией любую из моделей; а) фонтан, б) оросительную систему для дачи, в) лодку для рыбалки (типа рис. 1), г) системы водо­снабжения, д) любого другого устройства, действующего по принципу сообщающихся сосудов.

Я заметила: именно после этого урока у учащихся появляется творческий «огонек», который стремлюсь поддерживать и дальше.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/9451-urok-izuchenija-novogo-materiala-v-forme-igry