Цели:
а) образовательная (использование знаний для формирования у учащихся научного мировоззрения),
б) воспитательная (формировать умение наблюдать физические явления, анализировать их, делать выводы, активизировать познавательную деятельность, повысить интерес к изучаемому предмету, вызвать желание к самообразованию).
Это был заключительный урок третьей четверти. Дети были очень довольны.
Прежде чем озвучить тему и цель нашего занятия обратимся к слайду №1 <Приложения 1>. Посмотрим, какие скорости имел транспорт в XIX веке и каких максимальных скоростей достигает транспорт в наши дни, т.е. в XXI веке.
Комментируется слайд №1 учителем.
Таким образом, в “доброе старое время” переезды и перевозки по воде и по суше совершались черепашьими темпами. Но в современной жизни к транспорту предъявляются большие требования. Скорости судов, поездов, автомобилей, самолетов и ракет превосходят уже всякую фантазию. Большинство спортивных соревнований тоже связаны с высокими скоростями.
В связи с этим особое внимание уделяется явлениям, возникающим в быстрых потоках жидкостей и газов, окружающих тела.
Мы тоже сегодня не останемся в стороне от этого вопроса. Тема нашего урока “Давление в быстрых потоках жидкостей и газов”.
Учитель подготавливает и комментирует опыт. На некотором расстоянии друг от друга расположим две коробки и накроем их листом бумаги. Будем продувать через образовавшийся тоннель струю воздуха. Как вы думаете, что произойдет?
Ученики предлагают версии, среди них может быть и такая: давление воздуха внутри тоннеля увеличивается и сбрасывает бумагу.
Демонстрируется опыт учителем или учеником. Опыт проводится несколько раз, продувая воздух с разной силой.
Что же оказалось? Бумага прогибается вниз, в пространство между коробками. Почему это происходит? Давайте разберемся.
1). Какие силы действуют сейчас на лист бумаги? (Сила тяжести, сила упругости, сила атмосферного давления.)
2). Если лист находится в состоянии покоя, то что можно сказать об этих силах? (Они уравновешены, то есть их результирующая равна нулю.)
3). Как вы думаете, при появлении потока воздуха какая сила из перечисленных могла измениться? (Сила давления атмосферного воздуха в тоннеле.)
4). Как она изменилась? (Уменьшилась.)
Говоря о силе давления, можно перейти к понятию давления.
5). Какой же вывод можно сделать из этого опыта? (Если скорость струи воздуха увеличивается, то ее давление уменьшается.)
Учителем делается краткая запись этого вывода на доске.
Демонстрируется слайд №2.
Подобными явлениями заинтересовался швейцарский математик Д. Бернулли. Он проводил исследования не только со струями воздуха, но и со струями жидкости.
Закон, сформулированный Бернулли, гласит: “При увеличении скорости течения жидкости или газа давление уменьшается. И наоборот: при уменьшении скорости течения жидкости или газа давление увеличивается”.
Этот закон ученики записывают в тетради.
Как вы понимаете, одного эксперимента недостаточно, чтобы убедиться в справедливости закона Бернулли, поэтому мы проведем еще несколько экспериментов.
Возьмите со стола полоску бумаги. Держите ее за узкую часть. Лист прогнулся. Создайте поток воздуха над бумагой, подуйте. Что вы заметили? (Смотрим в закон Бернулли. Давление воздуха над бумагой меньше, а под бумагой прежнее. Поэтому лист бумаги прогибается вверх.)
Еще опыт. Необходим пылесос, дающий выходящую струю воздуха, и теннисный шарик. Ученики объясняют, используя закон Бернулли, почему шарик находится в струе. Учитель корректирует ответы.
Обратимся к слайду №3.
Жидкость протекает по трубе меняющегося диаметра. Для контроля за давлением в трубе установлены измерительные трубки.
Вопросы учителя: Что вы можете сказать о давлении, которое создает текущая жидкость? О скорости ее протекания в различных частях трубы? Какая часть трубы должна быть сделана прочнее?
Теперь рассмотрим серьезный и интересный вопрос, связанный с “крученым” мячом. Уметь подавать такой мяч должен каждый профессионал. “Крученый” мяч противник взять не может. И не потому, что он вращается, а главное, что он сворачивает с прямого пути.
Демонстрируется слайд-анимация №4.
Почему так происходит? Начнем рассуждать.
Изменилось направление движения. В чем причина? (Следовательно, действовала сила.)
Слайд №5.
Пусть мяч летит в указанном направлении и вращается против часовой стрелки. Не забудем, что мяч движется в воздухе, он им окружен. Значит, вдоль левой стороны мяча будут существовать два потока воздуха: первый вызван вращением мяча, а другой – движением встречного воздуха. Это два вектора, и мы можем найти результирующий вектор скорости. Он будет направлен вниз.
К доске выходит желающий ученик и слева от заранее наклеенного на доску рисунка футбольного мяча рисует результирующий вектор скорости.
На правой стороне мяча вектор скорости воздуха при вращении и вектор скорости встречного воздуха направлены противоположно. Следовательно, результирующая скорость воздуха справа будет меньше, чем слева. Вызванный ученик рисует и этот вектор.
Обратимся к закону Бернулли (ученики высказывают свои объяснения изменения траектории движения мяча).
Учитель подводит итог: давление с правой стороны мяча больше, чем с левой, следовательно, мяч сворачивает влево. Слайд №6.
Рассмотрим еще один вопрос. Знаете ли вы, что заставляет самолет подниматься в воздух? Ответ известен многим – некая подъемная сила. Но как она появляется?
Слайд №7.
Обратим внимание на форму крыла самолета: передняя часть крыла приподнята вверх. То, что крыло должно быть именно такой формы, установил Н.Е.Жуковский, русский инженер-конструктор, всю жизнь изучал вопрос подъемной силы самолета. Слайд №8.
При движении самолета вокруг крыла появляются потоки воздуха, которые движутся с разными скоростями. Следовательно, оказывают различное давление. Над крылом воздух движется быстрее, поэтому там образуется… (область пониженного давления), а снизу воздух создает давление большее, которое и удерживает самолет в воздухе. Вспомним опыт с полоской бумаги.
Если кому-то кажется, что подъемная сила невелика, то обратимся к цифрам. Внимание на экран. Слайд №9. Масса самолета “Руслан” 300 т, масса груза 150 т!!! И все это поднимают крылья!!!
Итак, давайте еще раз сформулируем закон Бернулли, который позволил нам сегодня объяснить многие физические явления. В заключение урока посмотрим на рисунки и фотографии наблюдательного человека.
Слайд №10. Как вы думаете, что заинтересовало человека, сделавшего этот рисунок? Какой практически важный вывод можно сделать? (Нельзя стоять близко возле идущего поезда.) Это касается не только поездов, но и автомобилей.
Слайд №11. Грозное атмосферное явление смерч. Что происходит в местах, где он появляется? Почему?
На этом мы закончим наш урок. Всем большое спасибо. Слайд №12.
Учитель объявляет оценки за урок.
Домашнее задание. Подготовить рассказ о принципе работы пульверизатора (карбюратора, распылителя), используя карточку (заранее печатаются для каждого ученика).
Литература.
1. Элиот Л., Уилкокс У. Физика. – М. Наука, 1967.