Давление. Единицы давления. Способы уменьшения и увеличения давления. 7-й класс

Дидактическая: помочь учащимся самостоятельно выяснить зависимость результата действия силы от площади поверхности, перпендикулярно которой она действует; познакомить с новой физической величиной – давлением, рассмотреть способы изменения давления и их использование в быту и технике.

Педагогическая цель: продолжить знакомство со ступенями исследовательской деятельности; научить формулировать и отбирать верные гипотезы, интерпретировать данные, делать выводы, самоорганизовываться при работе с физическим оборудованием; продолжить привитие интереса к физике путём связи теории с практическим применением.

Демонстрационное: параллон, гири одинаковой площади, но разной массы, тяжёлый брусок с различной площадью граней, песок, дощечка с гвоздями, интерактивная доска, лист бумаги, ручка, ножницы, брусок, металлический цилиндр.

Фронтальное: динамометр, деревянный брусок, цилиндры из набора к калориметру.

(СЛ.2)Сегодня на уроке мы начинаем изучение главы “Давление твёрдых тел, жидкостей и газов”, в которой познакомимся с новыми физическими величинами и узнаем много интересного. А начнём мы с изучения давления твёрдых тел. Тема нашего урока “Давление. Единицы давления. Способы уменьшения и увеличения давления”. Открываем тетради, записываем число и тему урока. С понятием давления вы знакомы уже с уроков географии и в жизни не раз слышали это слово. А вот где мы можем встретиться с давлением твёрдых тел, и что оно собой представляет мы и узнаем сегодня на уроке. Цель нашего урока – познакомиться с новой физической величиной – давлением, выяснить от каких параметров она зависит, рассмотреть способы изменения давления и их использование в быту и технике.

В предыдущей теме мы познакомились с физической величиной – силой и выяснили, от чего зависит результат действия силы на тело. Давайте вспомним (результат действия силы на тело зависит от её модуля, направления и точки приложения) (СЛ.3) Вспомним такой опыт: возьму мягкий коврик и поставлю на него тела одинаковой формы, но разной массы. Что мы видим? Одинаков результат действия сил? (больше деформировался коврик под гирей, которая тяжелее). Почему? (так как модуль силы тяжести, а значит и вес гири больше). Итак, результат действия силы зависит от её модуля. А теперь я беру брусок и располагаю его на коврике разными гранями. Одинаков результат действия силы? (нет) А как вы думаете почему? (разная площадь поверхности). Значит, результат действия силы зависит и от площади поверхности, перпендикулярно которой она действует. (СЛ.4) Давайте найдём и зачитаем этот вывод на странице 77 учебника. Этот вывод подтверждают и другие опыты. Например, опыт, изображённый на рисунке 86 учебника (стр.78). Проанализируем его. Ставлю одну и ту же гирю при разных положениях дощечки с гвоздями, и видим разный результат действия. Почему? (площадь опоры разная). Вы можете, контролируя мышечное усилие, подействовать с примерно одинаковой силой на палец острым и тупым концом карандаша или ручки, и результат будет различен. Убедились? Итак, опыты убедили нас в том, что результат действия силы зависит не только модуля, направления и точки приложения силы, но еще и от площади поверхности, перпендикулярно которой она действует.

(СЛ.5) Физическая величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности, называется давлением. (найдите это определение в учебнике на стр.78)

р – давление,(Па) Единица измерения названа в честь французского учёного Блеза Паскаля.

Чтобы определить давление, надо силу, действующую перпендикулярно поверхности, разделить на площадь поверхности. Для того, чтобы записать формулу вспомним обозначения величин: какой буквой обозначается сила?

F – сила, (Н) А какой буквой обозначается площадь?

S – площадь поверхности, (м²)

Таким образом, если требуется вычислить давление, то необходимо модуль силы, действующей перпендикулярно поверхности, разделить на площадь контакта тел.

(СЛ.6) Определенное таким образом давление – скалярная величина, поскольку модуль силы F и площадь S являются скалярными величинами. За единицу давления принимается такое давление, которое производит сила в 1 Н, действующая на поверхность площадью1 м² перпендикулярно этой поверхности.(стр.79 курсив)

Примерно такое давление оказывает на стол лист бумаги, лежащий на нем. Давление других тел может быть во много раз больше или меньше 1 Па. Как и для всех физических величин, для обозначения больших и малых давлений могут быть использованы кратные и дольные единицы измерений: (СЛ.7)

Так, давление трактора на грунт составляет около 50 кПа (рис. 1), а давление резца или режущей кромки сверла на стальную стружку в станке может достигать 2,5 МПа (рис. 2).

(СЛ.8) Рассмотрим силу, действующую со стороны кубика на горизонтальный параллелепипед. Можно говорить о направлении силы – перпендикулярно поверхности, модуле силы F, однако точка приложения этой силы не определена. Сила F как бы распределена по всей поверхности контакта. На рисунках ее условно изображают так, как будто она приложена к середине участка поверхности. На рисунке 3 показана сила, действующая со стороны кубика на горизонтальный параллелепипед и оказываемое этим кубиком давление.

Рис.3

 Можно сказать, что кубик действует своим весом на параллелепипед, т.е. F=P=mg.

где S – площадь соприкосновения тел, то есть площадь основания кубика

S = a², для параллелепипеда S=ab

Давление определяет, как деформируется тело под воздействием силы. Под воздействием одной и той же силы деформация   тем больше, чем меньше площадь воздействия, то есть чем больше давление. Например, разрезая бумагу, нам легче работать острыми ножницами, т.к. легче создать давление необходимое для разрушения тела. Поэтому для разрушения тела (разрезания, протыкания, раскалывания) необходимо приложить к нему не просто определенную силу, а создать в месте воздействия силы давление, соответствующее разрушению.

(СЛ.9) Например, для того чтобы разрушить дерево, воткнув в него кнопку (рис. 4), необходимо при малом усилии достичь высоких давлений, поэтому кнопка имеет острие с кончиком малой площади. В то же время её обратная сторона имеет большую площадь. Для чего это сделано? Кнопка действует на руку человека с такой же по модулю силой, с какой она давит на дерево. Но разрушение кожи руки не происходит, потому что шляпка кнопки имеют площадь существенно большую площади острия (рис. 5). Поэтому давление шляпки кнопки на ладонь человека невелико.

Давайте сделаем вывод, как зависит давление от площади и силы давления.

При постоянной силе давление тем больше, чем меньше площадь контакта тел.

При постоянной площади контакта тел давление тем больше, чем больше сила давления.(СЛ.10)

Убедимся ещё раз в данных выводах при проведении исследований.

(СЛ.11) У вас на столах есть бруски. Нам необходимо доказать, что при различных положениях, брусок оказывает разное давление на стол. Какие измерения необходимо произвести, с помощью имеющегося на столах оборудования? (с помощью динамометра определить вес бруска, с помощью линейки измерить стороны бруска). Первый вариант определяет давление при горизонтальном положении бруска, второй – при вертикальном. А затем сравним результаты.(запись на интерактивной доске)

Мы убедились, что при одинаковой силе, давление тем больше, чем (меньше площадь).

А если я хочу определить давление цилиндрического тела на стол, а как рассчитать площадь опоры не знаю? Что же делать в этом случае? И мы с вами сейчас познакомимся с методом определения площади с помощью клетчатой бумаги.

У вас на столах тела цилиндрической формы. Обведите контур площади контакта тела со столом на листе вашей тетради. (СЛ.12) .(запись на интерактивной доске)

Решая эту задачу, мы выяснили, что при уменьшении силы, действующей перпендикулярно опоре в 3 раза, давление уменьшилось в три раза.

Подведение итогов. (СЛ.14-21)

Ребята давайте подведём итог нашего урока, вспомним, с чем мы сегодня познакомились?

1. От чего зависит действие силы на тело?
2. Что такое давление?
3. Для чего шины грузовых автомобилей и шасси самолётов делают значительно шире, чем легковых?
4. Зачем вездеходу гусеницы или широкие шины?
5. Почему человек провалился в сугроб, а стоящий рядом вездеход нет?
6. Почему лось может сравнительно легко бегать по топким болотам, где другие большие животные вязнут? (лось имеет на каждой ноге два копыта, между которыми натянута перепонка. Когда он бежит, то копыта раздвигаются, перепонка натягивается и площадь контакта тел увеличивается).
7. Какой гвоздь легче забивать: тупой или острый?
8. Когда аист оказывает большее давление, стоя на двух или на одной ноге?
9. Какой иголкой шить легче: острой или тупой?
10. Почему у лопаты верхний край, на который наступают, изгибают, а лезвие лопаты заостряют?
11. Для чего под рельсы укладывают шпалы?

Домашнее задание. (СЛ.22)

§33,34.
упр.12(1,2), упр13 (устно).
дополнительно:
задание 6 на стр. 82 и р.т. 33.5.