Тема № 15
Гидро – и аэростатика
Введение
Цель – научиться демонстрировать основные явления гидро- и аэростатики.
Научиться определять принадлежность демонстраций к конкретной школьной теме 7-9 классов и 10-11 классов, используя нормативные документы (федеральный компонент государственного образовательного стандарта общего образования), рекомендованные учебники физики для образовательных учреждений, программы по физике.
Особенность данной темы состоит в том, что некоторые вопросы (закон Паскаля, архимедова сила и т.д.) изучаются только в 7- м кл. и не повторяются в старшем концентре обучения физике. Необходимо обратить внимание учащихся на следующие вопросы:
1. Важнейшие свойства покоящихся жидкостей и газов изучают на основе знаний молекулярного строения вещества и силы. Основным является закон Паскаля, а действие силы Архимеда, атмосферного давления и т.д. рассматривают как следствие этого закона.
2. При формировании понятий “вес воздуха”, “атмосферное давление” желательно опираться на знания, полученные учащимися в курсе естествознания (5-й кл.) и физической географии (6-й кл.).
3.Свойства жидкостей и газов изучают параллельно в сравнении друг с другом, что позволяет учащимся применять теорию на практике. При этом широко используется демонстрационный эксперимент.
В работе рассмотрены некоторые демонстрационные опыты по свойствам жидкостей. Можно предложить следующую последовательность изучения темы:
Свойства жидкостей и газов. Покажите опыт № 1. Обратите внимание на то, что эти свойства жидкостей обусловлены особенностями их молекулярного строения и характером движения молекул – большой подвижностью. Подвижностью молекул объясняется и текучесть жидкостей. Покажите текучесть различных жидкостей (краски, масла, воды). Обратите внимание на то, что при переливании “густой”” жидкости вначале образуется возвышенность, затем уровень жидкости становится горизонтальным. Покажите горизонтальную поверхность жидкости (опыт № 2). Введите понятие свободной поверхности жидкости, далее уточните, что вследствие подвижности частиц и действия сил взаимного притяжения между ними жидкости могут образовывать маленькие капельки. Обратите внимание на сферическую форму жидкости в условиях невесомости.
Свойства газов – последовательность аналогичная (форма, объем, текучесть).
Закон Паскаля – давление, производимое внешними силами на жидкость или газ, находящиеся в замкнутом сосуде, передастся одинаково во всех направлениях.
Сначала рассмотрите вопрос о давлении газов, затем причины возникновения давления в жидкости. Выводы подкрепите опытом № 4. В качестве практического применение закона Паскаля для жидкостей рассмотрите гидравлическую машину.
Давление в жидкости и газе. Покажите и объясните опыты №5 (2), №6, №7.
Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда. Вопрос рассматривается в опыте № 5.
Сообщающиеся сосуды. Подчеркивается практическая значимость изучения вопроса. Применение сообщающихся сосудов показывают в задании № 3.
Атмосферное давление. Важно показать связь с ранее изученным материалом в теме «Насосы и приборы для измерения давления».
Действие жидкости и газа на погруженное в них тело. Опыт № 8-10.
Сила Архимеда. Закон Архимеда. Опыт № 11. В определении силы Архимеда должны быть выделены следующие моменты:
– FA действует на тела и в жидкости, и в газе;
– сила направлена вверх;
– сила равна весу жидкости или газа в объеме погруженной части тела (при частичном погружении тела).
Формулировка закона может быть представлена в следующем виде «Тело, погруженное в жидкость или газ, выталкивается вертикально вверх с силой, равной весу жидкости или газа в объеме тела (или его погруженной части)».
Последовательность изучения закона Архимеда такова: архимедову силу устанавливают с помощью опытов № 8 – № 11, затем на основе закона Паскаля и весового давления теоретически объясняют.
Плавание тел. Показывают опыт № 13. Надо ответить на вопрос, почему одни тела в жидкости тонут, другие плавают, третьи всплывают? Затем сделать теоретический вывод, или провести лабораторную работу, а также урок по решению экспериментальных задач. Показать опыты № 12, 14.