Урок-объяснение новой темы "Водопровод. Поршневой жидкостный насос". 7-й класс

Цель урока: Приобретение знаний о конкретных технических устройствах, созданных людьми для удовлетворения своих потребностей на основе открытых законов.

Задачи урока:

• Изучить устройство, назначение водопровода и поршневого жидкостного насоса.
• Закрепить знания на расчет числовых значений физических величин в конкретных ситуациях.

Оборудование: Компьютер, проектор, интерактивная доска или экран, СД диск “Библиотека наглядных пособий по физике” 7-11 кл. от “1С:Образование 3.0” (Дрофа, Формоза) и презентация (с набором слайдов, подготовленных к уроку).

Демонстрации:

• Презентация.
• Компъютерная анимация “Принцип действия насоса” (СД-диск “Библиотека наглядных пособий по физике” 7-11 кл. от “1С:Образование 3.0”).

Учитель: Отгадайте две загадки (учитель читает загадки, а на экране демонстрируются слайды из презентации):

1 слайд (мужчина на скале)

Поднимаемся мы в гору,
Стало трудно нам дышать.
А какие есть приборы,
Чтоб давленье измерять?
(отв. барометр)

смена слайда

2 слайд (изображение барометра)

На стене висит тарелка,
По тарелке ходит стрелка.
Эта стрелка наперед
Нам погоду узнает.
(отв. барометр)

Учитель: Что же такое барометр?

Ученик: Барометр-это прибор для измерения атмосферного давления.

смена слайда

3 слайд (водяной барометр Паскаля)

Учитель: (учитель вызывает ученика к доске)

На рис. изображен водяной барометр Паскаля. Чему равна высота столба воды в этом барометре при нормальном атмосферном давлении?

Ученик: (решает задачу, делая необходимые записи на доске и давая необходимые пояснения)

Учитель: Сверим решение задачи.(открывает 2 часть слайда кликом мыши). Какие барометры чаще всего применяют на практике и почему?

Ученик: На практике чаще всего используют барометр-анероид (от греческого слова “анерос” - безжидкостный), т.к. такие барометры портативны, надежны и в них отсутствует жидкость.

Учитель: Расскажите внутреннее устройство этого прибора.

смена слайда

4 слайд (внутреннее устройство барометра-анероида)

Ученик: (Показывая на слайде) Главная часть барометра - гофрированная металлическая коробочка, из которой откачен воздух, а чтобы атмосферное давление ее не раздавило, крышку пружиной оттягивают вверх. К пружине с помощью передаточного механизма прикреплена стрелка, которая передвигается вдоль шкалы при изменении давления.

Учитель: Для чего используют манометры и где их применяют?

Ученик: Манометры используют для измерения давлений жидкости или газов. (от греческого слова “манос” - редкий, не плотный). Их применяют в технике, медицине (изм. давл. человеку, давления воздуха в акваланге, определение давления в газовых баллонах и т.п.)

Учитель: Какие разновидности манометров вы знаете?

Ученик: Существуют различные конструкции манометров. Наиболее простые: металлический или трубчатый

смена слайда

Учитель: Расскажите устройство металлического манометра, используя слайд, который перед вами.

смена слайда

6 слайд (устройство металлического / трубчатого манометра

Ученик: (Показывая на слайде) Основной частью трубчатого манометра является согнутая в дугу полая металлическая трубка. Один конец которой запаян и при помощи механических звеньев соединен со стрелкой, а другой с помощью крана соединяется с сосудом, в котором измеряют давление.

Учитель: Какие еще манометры бывают? Расскажите устройство такого манометра.

Ученик: Еще существует жидкостной U-образный манометр

смена слайда

7 слайд (устройство жидкостного U-образного манометра)

Ученик: (Показывая на слайде) Жидкостный U-образный манометр. Его основной частью является двухколенная стеклянная трубка, имеющая форму латинской буквы “U”, в которой налита жидкость (например, вода или спирт). Работа такого манометра основана на сравнении давления в закрытом колене с внешнем давлением в открытом колене. По разности высот жидкости в коленах судят об измеряемом давлении.

Учитель: Какие сосуды называют сообщающимися. Приведите примеры.

Ученик: Сообщающимися сосудами называют сосуды, соединенные между собой. Это самовар, чайник, сифон под раковиной, водомерное стекло, водопровод, артезианские колодцы.

Учитель: Сформулируйте закон сообщающихся сосудов

Ученик: В сообщающихся сосудах поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне

смена слайда

8 слайд (Судно в шлюзе)

Учитель: Внимательно рассмотрите схему шлюза и ответьте на вопрос: “Поднимается или опускается судно в шлюзе и почему?” (запустить анимацию, нажав стрелку —> можно ускорить просмотр)

смена слайда

9 слайд (тема урока)

Вид доски:

Учитель: Запишите с доски в тетрадь тему урока:

“Водопровод. Поршневой жидкостный насос”

Учитель: Развитие жизни неразрывно связано с гидросферой.

10 слайд (ель на берегу горного озера)

Вода явилась той основой, благодаря которой возникла жизнь. Вода – основной элемент нашей пищи. Без воды человек не может жить.

Воду человек использует (учитель демонстрирует слайды и дает к ним пояснения): в орошении

смена слайда

11 слайд (орошение с/х земель)

на транспорте

смена слайда

12 слайд (транспорт)

смена слайда

энергетике

13 слайд (станция)

бытовых целях и приготовлении воды питьевого качества

смена слайда

14 слайд (вода и соленья)

Учитель: Ребята, как вы думаете, а каким же образом, вода из рек, озер, водохранилищ и из-под земли подается нам в квартиры, на заводы, т.е. потребителям?

смена слайда

15 слайд (поселок на берегу реки)

Ученик: Вода, взятая из источника, подается потребителям по водопроводу.

Учитель: Верно.

Первые водопроводные сооружения – колодцы, оросительные каналы и акведуки появились в местах развития древнейших цивилизаций в период их расцвета и явились условием этого расцвета.

Послушаем историческую справку, которою подготовил(а) (учитель называет фамилию, имя ученика).

смена слайда

16 слайд (фото римского акведука, сохранившегося до наших дней)

Ученик: Акведук - сооружение для передачи воды на большие расстояния (от лат.aqua – вода, duco – веду). Это своеобразный водный канал, поднятый над землей и перекрытый сверху для предохранения от испарения и загрязнения воды. В местах понижения земной поверхности акведук поддерживают арки. Вода по нему двигалась самотеком по слегка наклоненному желобу. Акведуки строились уже в Ассирии в начале 7 века до н.э.

Особенно знамениты римские акведуки. Первый из них был построен в 312 году до н.э. и имел длину 16,5 км. Самый длинный акведук 132 км был построен в городе Карфагене императором Адрианом. Почти 100 городов Римской империи снабжались водой с помощью акведуков.

Учитель: Исторически сложилось так, что водопроводом называют не только акведуки или каналы для подачи воды, но и всю систему сооружений, предназначенных для добычи, транспортирования, обработки и распределения воды. Можно сделать вывод:

Водопровод – это система инженерных сооружений, служащих для снабжения водой населения, заводов и фабрик (записать в тетр.)

смена слайда

17 слайд (схема современного водопровода)

Рассмотрим простую схему современного водопровода, которая предполагает наличие водонапорной башни. (объяснение по слайду)

Воду из источника (1) забирают насосами (2), которые приводятся в действие электродвигателями (3). Вода под напором через трубу (4) поступает в большой бак с водой, находящийся в водонапорной башне (5), которая служит для создания напора воды, а также для ее запаса. От этой башни на глубине порядка 2 м проложены трубы, от которых в каждый дом идут ответвления и дальше вода поступает в водопроводную сеть (6). За счет естественного гидравлического давления вода может по трубам подниматься на высоту примерно равную высоте, на которой находиться бак с водой.

Такой водопровод, к примеру, применяют для механизированного водоснабжения фермы. Чтобы напоить животных, приготовить корма, промыть оборудование на фермах, нужно много воды.

В промышленных масштабах используют для забора воды электронасосы.

Мы рассмотрим с вами наиболее простую конструкцию ручного насоса, с помощью которого можно подавать воду.

смена слайда

18 слайд - (поршневой жидкостный насос)

Перед вами поршневой жидкостный насос (учитель объясняет устройство насоса и демонстрирует его элементы)

Насос состоит из цилиндра и плотно прилегающего к стенкам цилиндра поршня, который может ходить вверх вниз.

В самом поршне установлен клапан, открывающийся только вверх. Такой же клапан имеется в нижней части корпуса. Рассмотрим принцип работы насоса.

Учитель запускает анимацию на СД диске “Библиотека наглядных пособий по физике” 7-11 кл. от “1С:Образование 3.0”

После просмотра анимации возвращаемся на 18 слайд и еще раз обсуждаем принцип работы поршневого жидкостного насоса.

При движении поршня вверх вода под действием атмосферного давления входит в цилиндр поднимает нижний клапан и движется за поршнем

При движении поршня вниз вода, находящаяся под поршнем давит на нижний клапан и он закрывается. При этом давление воды в пространстве под поршнем возрастает и открывается верхний клапан и вода переходит в пространство над поршнем.

При следующем движении поршня вверх клапан в поршне закрывается. Вода над поршнем поднимается вместе с ним при этом нижний клапан вновь открывается и вода под действием атмосферного давления заполняет нижнюю часть насоса под поршнем.

Количество воды над поршнем при каждом следующем его опускании увеличивается. При поднятии поршня вода, поднимаясь вместе с ним выливается через сливной патрубок наружу. Такой процесс повторяется циклически.

Посмотрим второй раз. (повторный запуск анимации)

Этот насос используется для откачивания воды из спасательных шлюпок судов, на колонке в деревнях, где воду берут из скважин.

18 слайд (поршневой жидкостный насос)

Учитель: Почему при подъеме поршня открывается нижний клапан, и вода движется за поршнем?

Ученик: Из-за перепада давления. Давление под поршнем меньше атмосферного и вода под действием атмосферного давления входит в цилиндр.

Учитель: Почему нижний клапан закрывается при движении поршня вниз

Ученик: При движении поршня вниз вода, находящаяся под поршнем давит на нижний клапан и он закрывается. При этом давление воды в пространстве под поршнем возрастает и открывается верхний клапан и вода переходит в пространство над поршнем.

Учитель: Переходим к решению задач.

Учитель: (учитель вызывает ученика к доске и зачитывает задание)

Какова высота водонапорной башни (в метрах), если воду в нее приходится поднимать, создавая насосом давление в 500 кПа? Плотность воды 1г/см³. Коэффициент g считать 10 Н/кг.

(ученик решает задачу, делая необходимые записи на доске и давая необходимые пояснения)

Учитель: (учитель вызывает 2-го ученика к доске и зачитывает условие задачи)

Какое минимальное давление должен развивать насос, подающий воду на высоту 55м? (Ответ запишите в атм.)

Ученик: (решает задачу, делая необходимые записи на доске и давая необходимые пояснения)

[Если время осталось, то можно решить задачи № 583-585 (493-495) из сборника задач по физике для 7 - 9 классов общеобразовательных учреждений авторов В.И. Лукашик, Е.В. Иванова]

4. Домашнее задание: параграф 44, вопросы к параграфу; задача № 97

Список литературы.

1. Учебник физики С. В. Громов, Н. А. Родина 7 кл. М.: “Просвещение”, 2010г.
2. Школьная энциклопедия. Том “История Древнего Мира” М.: “Ольма – Пресс Образование”, 2003г.
3. Элементарный учебник физики. Том I под редакцией академика Г. С. Ландсберга, М.: “Наука”, 1985 г. Главная редакция физико-математической литературы.
4. Сборник задач по физике для 7-9 классов общеобразовательных учреждений В.И. Лукашик, Е.В. Иванова. М.: “Просвещение”, 2009г.