Урок Манометры. Поршневой жидкостный насос
план-конспект урока по физике (7 класс) на тему

Урок Манометры. Поршневой жидкостный насос

Цель урока: раскрыть и отработать закон Паскаля и понятие атмосферного давления; разъяснить принцип действия манометров и поршневых жидкостных насосов, познакомить учащихся с практическим применением манометров и поршневых жидкостных насосов.

Методические цели урока:

Образовательные: изучить устройство, принцип действия и назначение манометров, поршневых жидкостных насосов, научиться пользоваться металлическим манометром;

Развивающие: развитие речи, мышления; способность наблюдать, выделять существенные признаки объектов, выдвигать гипотезы.

Воспитательные: формировать познавательный интерес, логическое мышление, формировать познавательную мотивацию осознанием ученика своей значимости в образовательном процессе. 

Тип урока: изучение и первичное закрепление новых знаний.

Ход урока

1.Организационный этап

Приветствие учителя. Подготовка учащихся к работе на уроке: готовность класса и оборудования. Проверка наличия учебных принадлежностей. Проверка присутствующих. Запись домашнего задания.

2. Повторение изученного материала

Проверка письменного домашнего задания

упр.21 (1)

Ответ: Воздушный шарик при подъёме над Землёй увеличивается в объёме, т.к. давление воздуха на шарик становится меньше. Это происходит из-за того, что высота столба воздуха над ним уменьшается, и уменьшается плотность воздуха.

упр.21 (2)

Л. № 521

3.Этап актуализации знаний

Фронтальный опрос

1. Что такое давление?
2. Что называют силой давления? Какая её главная особенность?
3. По какой формуле рассчитывают давление? Какой буквой обозначают давление?
4. Какие единицы давления вы знаете? От каких величин зависит давление?
5. Как передают давление жидкости и газы?
6. Какое утверждение называют законом Паскаля?
7. По какой формуле рассчитывают давление жидкости на дно сосуда, внутри жидкости?
8. От каких величин и как зависит давление жидкости на дно сосуда?

4. Этап  постановки целей и задач урока

Проблемная ситуация.

Барометры измеряют так называемое абсолютное давление воздуха. Это значит, что в пространстве, где находится барометр, давление именно такое, какое показывает прибор. Однако часто бывает нужно знать и так называемое относительное давление (например, по сравнению с атмосферным давлением). Для его измерения служат манометры.

• Как вы думаете, какая цель будет стоять перед нами на этом уроке?

Цель, которую мы ставим сегодня перед собой: изучить устройство, принцип действия и назначение манометров, поршневых жидкостных насосов, научиться пользоваться металлическим манометром.

Откройте свои рабочие тетради и запишите тему сегодняшнего урока «Манометры. Поршневой жидкостный насос».

5. Этап усвоение новых знаний и способов действий

Рассмотрим 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.

Жидкостный U-образный манометр неудобен для измерений, так как он может разлиться и разбиться, кроме того, показывает давление не сразу, а лишь после перевода «сантиметров водного столба» в паскали. По этой причине в технике широко применяют так называемые деформационные манометры, сразу показывающие измеряемое давление в паскалях (строго говоря, не само давление, а его превышение над атмосферным).

Рассмотрим металлический (деформационный) манометр. В основе работы деформационного манометра лежит деформация (изгиб) упругой дугообразной трубки 1, которая и является основной частью трубчатого манометра (согнутая в дугу полая металлическая трубка). Один конец трубки запаян и при помощи механических звеньев (рычага, зубчатых колёс) соединен со стрелкой, а другой с помощью крана соединяется с сосудом, в котором измеряют давление. При увеличении давления газа внутри трубки её концы распрямляются и вызывают смещение стрелки вправо по шкале. При уменьшении давления стрелка сместится в обратном направлении под действием сил упругости, действующих в деформированных (изогнутых) стенках трубки.

Развитие жизни неразрывно связано с гидросферой.

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

Воду человек использует: в орошении; на транспорте; энергетике; бытовых целях и приготовлении воды питьевого качества.

• 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? (Вода, взятая из источника, подается потребителям по водопроводу.)

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

• 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.

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.

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.

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.

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

        6. Этап обобщения и закрепления  нового  материала         

• Почему при подъеме поршня открывается нижний клапан, и вода движется за поршнем? (Из-за перепада давления. Давление под поршнем меньше атмосферного и вода под действием атмосферного давления входит в цилиндр.)
• Почему нижний клапан закрывается при движении поршня вниз? (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.)

2. Решение задач

Задача 1. Рассчитайте давление, которое производит вода высотой 50см  на дно аквариума и силу давления на дно аквариума, если площадь дна 300см2.

7. Рефлексия

• Что вам понравилось на сегодняшнем уроке?
• Что не понравилось?
• Достигли ли Вы тех целей, которые поставили в начале урока?
•  А теперь давайте выставим оценки.

Домашнее задание: §45,46 , упр. 22 (1,2), Л. № 603.