Примеры увеличения давления физика. Список используемой литературы

§ 1 Давление. Единицы измерения давления

Для введения понятия «давление» поставим простой опыт: с одинаковой по модулю силой надавим на бумагу острым концом карандаша и тупым концом. Почему результат разный? Мы можем сделать вывод, что при равных силах результат действия зависит от площади опоры.

Физическая величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности, называется ДАВЛЕНИЕМ

Давление обозначается латинской строчной буквой «p». Зная обозначение силы (F) и площади (S), можем

Итак, чтобы определить давление тела, нужно модуль силы, действующей перпендикулярно к опоре, разделить на площадь поверхности опоры.

По определению видно, что давление скалярная величина, так как модуль силы и площадь являются скалярными величинами.

Установим единицу измерения давления. Сила измеряется в ньютонах, площадь поверхности -

Единица давления названа в честь французского ученого Блеза Паскаля.

За единицу давления принято давление, производимое силой в 1 Н на поверхность площадью 1 м2 перпендикулярно этой поверхности.

Давление может быть выражено в кратных единицах:

1 килопаскаль = 1 кПа = 1000 Па

1 мегапаскаль = 1 МПа = 1 000 000 Па

1 миллипаскаль = 1 мПа = 0,001 Па

§ 2 От чего зависит давление

Рассчитаем, какое давление на землю оказывает мальчик массой 40 кг. Мальчик своим весом давит на опору (пол), значит, сила давления равна весу:

F = P = mg = 40 кг ⋅ 10 Н/кг = 400 Н.

Мальчик опирается подошвами обуви на поверхность площадью примерно

500 см2 = 0,05 м2.

Изменится ли давление этого же мальчика, если он встанет на одну ногу? Площадь опоры уменьшится в 2 раза, значит, давление увеличится в 2 раза. Если он встанет на лыжи? Если будет кататься на коньках? Вес мальчика не изменится, то есть его сила давления останется прежней, но меняется площадь опоры и давление тоже будет другим.

Сделаем вывод: давление тела на опору зависит от приложенной силы и площади опоры.

§ 3 Примеры увеличения и уменьшения давления

Можно ли изменить давление тела на опору? Да, для этого нужно изменить или приложенную силу, или площадь соприкосновения тел, или и то, и другое. Человек изобрел множество способов увеличения или уменьшения давления, не меняя при этом приложенную силу. Значительно уменьшая площадь соприкосновения тел при неизменной силе, можно в десятки и сотни раз повысить давление. И наоборот, увеличив площадь опоры, мы уменьшим давление на поверхность или тело.

Приведем примеры увеличения и уменьшения давления.

Грузовые автомобили намного тяжелее легковых, поэтому их шины делают широкими. Танки, гусеничные тракторы могут проехать по любой местности, потому что опираются на широкие гусеницы, что значительно уменьшает давление на землю. То же самое можно сказать о шасси самолетов.

Если же нужно увеличить давление, не прилагая при этом больших усилий, уменьшают площадь соприкосновения тел. Например, ножи, пилы, резцы и другие инструменты остро затачивают. Заточенной лопатой копать грядки легче, чем тупой, острой иглой шить легче, чем тупой. Режущие и колющие приспособления встречаются и в живой природе: это когти, клыки, клювы, шипы и другие. Все они остро отточены, очень твердые и служат для добывания пищи или защиты.

§ 4 Краткие итоги по теме урока

Давление - скалярная физическая величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади поверхности. Давление вычисляется по формуле силы и площади поверхности. Способы изменения давления: изменить приложенную силу, изменить площадь соприкосновения тел. Основной способ уменьшения давления - увеличение площади поверхности опоры. Для увеличения давления при неизменной приложенной силе нужно уменьшить площадь опоры.

Список использованной литературы:

1. Волков В.А. Поурочные разработки по физике: 7 класс. – 3-е изд. – М.: ВАКО, 2009. – 368 с.
2. Волков В.А. Тесты по физике: 7-9 классы. – М.: ВАКО, 2009. – 224 с. – (Мастерская учителя физики).
3. Кирик Л.А. Физика-7. Разноуровневые самостоятельные и контрольные работы. М.: Илекса, 2008. – 192 с.
4. Контрольно-измерительные материалы. Физика: 7 кл./ Сост. Зорин Н.И. – М.: ВАКО, 2012. – 80 с.
5. Марон А.Е., Марон Е.А. Физика 7. Дидактические материалы. – М.: Дрофа, 2010. – 128 с.
6. Перышкин А.В. Физика. 7 класс - М.: Дрофа, 2011.
7. Тихомирова С.А. Физика в пословицах и поговорках, стихах и прозе, сказках и анекдотах. Пособие для учителя. – М.: Новая школа, 2002. – 144 с.

Использованные изображения:

Способы уменьшения и увеличения давления.

Тяжелый гусеничный трактор производит на почву давление равное 40 - 50 кПа, т. е. всего в 2 - 3 раза больше, чем давления мальчика массой 45 кг. Это объясняется тем, что вес трактора распределяется на бóльшую площадь. А мы установили, что чем больше площадь опоры, тем меньше давление, производимое одной и той же силой на эту опору.

В зависимости от того, нужно ли получить малое или большое давление, площадь опоры увеличивается или уменьшается. Например, для того, чтобы грунт мог выдержать давление возводимого здания, увеличивают площадь нижней части фундамента.

Шины грузовых автомобилей и шасси самолетов делают значительно шире, чем легковых. Особенно широкими делают шины у автомобилей, предназначенных для передвижения в пустынях.

Тяжелые машины, как трактор, танк или болотоход, имея большую опорную площадь гусениц, проходят по болотистой местности, по которой не пройдет человек.

С другой стороны, при малой площади поверхности можно небольшой силой произвести большое давление. Например, вдавливая кнопку в доску, мы действуем на нее с силой около 50 Н. Так как площадь острия кнопки примерно 1 мм², то давление, производимое ею, равно:

p = 50 Н/ 0, 000 001 м² = 50 000 000 Па = 50 000 кПа.

Для сравнения, это давление в 1000 раз больше давления, производимого гусеничным трактором на почву. Можно найти еще много таких примеров.

Лезвие режущих и острие колющих инструментов (ножей, ножниц, резцов, пил, игл и др.) специально остро оттачивается. Потому-что острое лезвие имеет маленькую площадь, поэтому при помощи даже малой силы создается большее давление, и таким инструментом легко работать.

Режущие и колющие приспособления встречаются и в живой природе: это зубы, когти, клювы, шипы и др. - все они из твердого материала, гладкие и очень острые.

Давление газа.

Мы уже знаем, что газы, в отличие от твердых тел и жидкостей, заполняют весь сосуд, в котором находятся. Например, стальной баллон для хранения газов, камера автомобильной шины или волейбольный мяч.При этом газ оказывает давление на стенки, дно и крышку баллона, камеры, или любого другого тела, в котором он находится. Давление газа обусловлено иными причинами, чем давление твердого тела на опору.

Известно, что молекулы газа беспорядочно движутся. При своем движении они сталкиваются друг с другом, а также со стенками сосуда, в котором находится газ (рисунок 1). Молекул в газе много, потому что и число их ударов очень велико. Например, число ударов молекул воздуха, находящегося в комнате, о поверхность площадью 1 см² за 1 с выражается двадцатитрехзначным числом. Хотя сила удара отдельной молекулы мала, но действие всех молекул на стенки сосуда значительно, оно и создает давления газа.

Итак, давление газа на стенки сосуда (и на помещенное в газ тело) вызывается ударами молекул газа.

Рассмотрим следующий опыт (рисунок 2). Под колокол воздушного насоса поместим резиновый шарик. Он содержит небольшое количество воздуха и имеет неправильную форму. Затем насосом откачиваем воздух из-под колокола. Оболочка шарика, вокруг которой воздух становится все более разреженным, постепенно раздувается и принимает форму шара.
Как объяснять этот опыт?

В нашем опыте движущиеся молекулы газа непрерывно ударяют о стенки шарика внутри и снаружи. При откачивании воздуха число молекул в колоколе вокруг оболочки шарика уменьшается. Но внутри шарика их число не изменяется. Поэтому число ударов молекул о внешние стенки оболочки становится меньше, чем число ударов о внутренние стенки. Шарик раздувается до тех пор, пока сила упругости его резиновой оболочки не станет равной силе давления газа. Оболочка шарика принимает форму шара. Это показывает, что газ давит на ее стенки по всем направлениям одинаково . Иначе говоря, число ударов молекул, приходящихся на каждый квадратный сантиметр площади поверхности, по всем направлениям одинаково. Одинаковое давление по всем направлениям характерно для газа и является следствием беспорядочного движения огромного числа молекул.

Попытаемся уменьшить объем газа, но так, чтобы масса его осталась неизменной. Это значит, что в каждом кубическом сантиметре газа молекул станет больше, плотность газа увеличится. Тогда число ударов молекул о стенки увеличится, т. е. возрастет давление газа. Это можно подтвердить опытом.

Наоборот, при увеличении объема это же массы газа, число молекул в каждом кубическом сантиметре уменьшается. От этого уменьшится число ударов о стенки сосуда - давление газа станет меньше. Действительно, при вытягивании поршня из трубки объем воздуха увеличивается, пленка прогибается внутрь сосуда. Это указывает на уменьшение давления воздуха в трубке. Такие же явления наблюдались бы, если бы вместо воздуха в трубке находился бы любой другой газ.

Итак, при уменьшении объема газа его давление увеличивается, а при увеличении объема давление уменьшается при условии, что масса и температура газа остаются неизменными.

А как изменится давление газа, если нагреть его при постоянном объеме? Известно, что скорость движения молекул газа при нагревании увеличивается. Двигаясь быстрее, молекулы будут ударять о стенки сосуда чаще. Кроме того, каждый удар молекулы о стенку будет сильнее. Вследствие этого, стенки сосуда будут испытывать большое давление.

Следовательно, давление газа в закрытом сосуде тем больше, чем выше температура газа, при условии, что масса газа и объем не изменяются .

Из этих опытов можно сделать общий вывод, что давление газа тем больше, чем чаще и сильнее молекулы ударяют о стенки сосуда.

Для хранения и перевозки газов их сильно сжимают. При этом давление их возрастает, газы необходимо заключать в специальные, очень прочные баллоны. В таких баллонах, например, содержат сжатый воздух в подводных лодках, кислород, используемый при сварке металлов. Конечно же, мы должны навсегда запомнить, что газ, и баллоны нельзя нагревать, тем более, когда он накрепко заполнен газом. Потому, что как мы уже понимаем, может произойти взрыв, с очень неприятными последствиями.

Цели урока:

1. Развивать умение учащихся экспериментально определять физические величины, устанавливать связь между ними.
2. Обеспечить понимание зависимости давления от площади поверхности, развивать познавательный интерес учащихся, показать связь изучаемого материала с жизнью.

Приборы на столах учеников: линейки, бруски, динамометры (на первых партах: цилиндры металлические, динамометры, линейки, стеклянные пластинки).

На столах лежат таблички для решения задачи (№ 1) и таблицы для выполнения домашнего задания (№ 2).

На доске заранее записана тема урока, домашнее задание и приготовлена таблица для заполнения (№ 3).

У учеников:

Таблица № 1

На доске:

Таблица № 3

№	F, H	S, см	S, м	P=F/S, Па
1
2
3

На переносной доске приготовлено задание:

Определить давление бруска на поверхность стола

I	II	III

На доске:

Тема: Способы уменьшения и увеличения давления.

Домашнее задание: заполнить таблицу, §34

На учительском столе: лопата (саперская), детская игрушка – трактор с широкими колесами, чучело галки, рюкзак, наперсток, игла.

Приготовлен эпидиаскоп и картинки: поезд идет по рельсам на шпалах, машина “Белаз”, мальчик на лыжах, спасение провалившегося под лед, передвижение на плату по воде.

Один стол приготовлен для “гостей”, на нем таблички “инженер”, “агроном”, “путешественник”.

Ход урока

Учитель: на прошлом уроке мы изучили давление твердых тел.

Вопрос: От чего зависит результат действия силы? Приведите пример.

• Какая величина характеризует распределение силы по площади опоры?
• Что называется давлением?
• Что принято за единицу давления?
• От чего зависит давление?
• Как изменится давление, если увеличить площадь опоры?
• Если необходимо увеличить давление, как нужно изменить площадь?

Тема урока “Способы изменения давления”.

Сегодня на уроке вы узнаете, какими способами можно изменить давление, и как практически используется эта зависимость. Но прежде решим задачу. У вас на столах бруски.

• Как можно этот брусок поставить на стол?
• Как можно определить силу давления бруска?
• Как вычислить давление, которое оказывает брусок?

(Ставлю переносную доску, учащиеся определяют давление бруска: I ряд - на узкую грань, II ряд - на среднюю, III ряд - на широкую (см. рис. 1)).

На решение задачи дается 10 минут. В это время сильные учащиеся за первыми партами выполняют задание: определить давление, которое оказывает металлический цилиндр на поверхность стола, если он стоит:

• на стеклянной пластинке (силой тяжести которой можно пренебречь)
• без пластинки.

У доски ученик решает задачу:

Через 10 минут вызываю к доске трех учеников с разных рядов для заполнения таблицы. Сравниваем результаты, делаем вывод: чем больше площадь опоры, тем меньше давление.

Учитель: зависимость давления от площади опоры широко используется на практике и встречается в природе. Сегодня у нас в гостях инженер-механик, путешественники и главный агроном. Они нам расскажут о способах изменения давления и приведут примеры учета их, а вы внимательно слушайте, так как вам дома необходимо будет заполнить таблицу.

Слово главному агроному:

В сельском хозяйстве важно знать как и от чего зависит давление, например, машины, которые передвигаются по пашне, должны как можно меньше деформировать почву, поэтому колеса у них должны быть с широкими ободами или на гусеничном ходу. Уменьшение давления достигается за счет увеличения площади опоры (показывают трактор). Во время сенокоса косы затачивают, чтобы при небольшом усилии добиться большего давления. Или всем известный инструмент – лопата. Почему острой лопатой копать легче?

Слово инженеру:

Современные электровозы могут перевозить груз массой до 10000 тонн. При такой силе тяжести давление на рельсы большое и если не увеличить площадь опоры за счет шпал, рельсы просто провалятся в грунт. (Рассказ сопровождается показом картинки)

Самолеты и вертолеты способны садиться не только на твердое покрытие, но и на снег, и на воду. Для этого им просто одевают лыжи.

Автомобили, которые передвигаются в пустынях, в болотистых местах и перевозящие тяжелые грузы, имеют широкие шины.

Танки, тракторы, тягачи имеют за счет гусениц большую площадь опоры, поэтому легко могут передвигаться по бездорожью (картинка).

Слово путешественникам:

Часто приходится бывать в походах. Выбираем рюкзак с широкими лямками, чтобы, увеличив площадь опоры, уменьшить давление на плечи (показывают рюкзак и лямки).

Зимой путешествуем на лыжах по снегу. Почему на лыжах передвигаться по снегу легче?

Путешествуя по морям и океанам, помним, что существует опасность встречи с акулой. Ведь у нее такие острые зубы, что при небольшом усилии она может перекусить даже металлические прутья.

По реке путешествуем на плоту (картинка).

Однажды зимой с нашим товарищем произошел несчастный случай: он провалился под лед. При его спасении мы учли зависимость давления от площади (картинка) и больше никто не пострадал.

При встрече с живой природой еще раз убеждаемся, как зависит давление от площади опоры. Острые зубы, клювы (чучело галки), клыки, когти помогают представителям живой природы обороняться от врагов и добывать себе пищу.

В дорогу берем с собой разные необходимые мелочи: нитки, иголки, наперсток, нож, ножницы, топорик. Почему сломанной иглой шить нельзя? Для чего используют наперсток? Почему нож должен быть хорошо заточен?

Учитель: сегодня на уроке вы убедились, что давление зависит от площади опоры и узнали, как практически используют эту зависимость.

Запишите домашнее задание.

Как вы думаете, кто оказывает большее давление: слон, стоя на одной ноге, или оса во время укуса? (проверяем задачу на доске).

Вопросы для закрепления:

1. тяжелый танк, идущий по асфальтовой дороге не разрушает асфальт. Почему же он крошит кирпич, который попадает ему под гусеницу?
2. почему не жестко лежать в гамаке, сплетенном из жестких веревок?
3. что необходимо предусмотреть строителям, чтобы возводимое здание выдержал грунт?
4. почему удобно сидеть на “венском” стуле?
5. какой бороной нужно воспользоваться с 20 или с 60 зубьями, чтобы глубже взрыхлить землю?
6. как лучше разрезать мыло, чтобы не раскрошить его?

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Каждый слайд появляется на экране ИД по щелчку.

Каждый элемент слайда тоже появляется по щелчку по мере необходимости.

С 5 и 17 слайдами работают учащиеся у доски (каждая картинка появляется по ходу объяснения и ответа учащегося по щелчку)

Задание «подготовить историческую справку о Блезе Паскале» было задано учащимся заранее.

Использование презентации позволяет улучшить наглядность изучаемого материала, что способствует развитию познавательного интереса к предмету.

Цель урока:

• Образовательные: Сформировать общие представления о давлении, силе давления, его единицах и способах изменения давления;
• Развивающие : развитие экспериментальных умений, навыков, логического мышления, обоснование своих высказываний, развитие навыков работы в группе, обосновывать необходимость увеличения или уменьшения давления;
• Воспитательные: формирование навыков самостоятельной работы, воспитание чувства сотрудничества в процессе совместного выполнения учебного задания.

Оборудование: мультимедиа проектор, компьютер, презентация.

Тип урока: комбинированный.

Ход урока

I. Организационный момент .

(слайд 1, 2)

II. Повторение изученного материала.

1. Учитель:

«Вышел слон на лесную дорожку,
Наступил муравью он на ножку.
И вежливо очень сказал муравью:
«Можешь и ты наступить на мою». (слайд 3)

Вопросы учащимся:

1. «Одинаковый ли результат получится в итоге?».
2. От чего же зависит действие одного тела на другое? (слайд 4)
   Ответ: от силы.
3. От чего зависит сила, приложенная к телу?
   Ответ: от модуля, направления и точки приложения.
4. Что происходит с телом, если на него действует сила?
   Ответ: тело может изменить свою скорость или деформироваться.

Учащийся выходит к интерактивной доске (ИД) и показывает, что результат действия силы (деформация тела) зависит от величины силы. (слайд 5)

1. Скажите, результат действия силы зависит только от её величины, точки приложения и направления?

(учащиеся обсуждают рисунки слайда 6, 7 и делают вывод)

Вывод учащихся:

Еще и от площади поверхности, перпендикулярно которой она действует.

III. Изучение нового материала.

(слайд 8)

Учитель:

1. Физическая величина, характеризующая действие силы, приложенной перпендикулярно к поверхности, на которую она действует, называется давлением.

Вопрос: Что необходимо знать, чтобы найти давление?

Ответ: силу и площадь.

(Учитель вводит обозначение «давления» и вместе с учащимися записывает формулу для вычисления давления и единицу измерения давления)

2. Учащийся сообщает историческую справку о Блезе Паскале (слайд 9)

3. Единицы измерения давления, используемые на практике (слайд 10):

(самостоятельная работа учащихся с последующей проверкой)

• 1 кПа=….
• 1 мкПа=…
• 1 мПа=…
• 1 гПа=….
• 1 МПа=

4. Вывод формул для расчета силы и площади поверхности (слайд 11)

(горизонтальная черта – деление, вертикальная – умножение)

5. Физкультминутка (слайд 12)

Учитель: Пожалуйста, встаньте.

- Вы сейчас оказываете давление на пол?

- Изменится ли давление, если мы: поднимем руки, разведем их в стороны?

- А можно ли увеличить это давление?

- А как уменьшить давление?

6. Итак, физкультминутка нам показала, что давление не является постоянной величиной и его можно изменить (слайд 13)

IV. Закрепление изученного материала

1. Посмотрите на рисунки. Сформулируйте задачу и объясните (слайд 14)

(учащиеся самостоятельно составляют задачи по рисункам и решают их)

2. Ответьте на вопросы (слайд 15)

3. Работа по ИД (слайд 17)

Посмотрите на тела на рисунках. Подумайте, какие из них увеличивают давление, производимое на опору, а какие уменьшают, и поставьте на соответствующее место.

V. Итог урока.

(слайд 18)

Вопросы:

1. Какая физическая величина называется давлением?
2. Что необходимо знать, чтобы найти давление; как обозначается; формула для расчета; единицы измерения давления?
3. Какими способами можно увеличить или уменьшить давление?
4. В каких случаях давление необходимо увеличить; уменьшить?
5. Сопоставьте:

Домашнее задание: § 33, 34

Список используемой литературы. Электронные издания.

1. Учебное электронное издание «Интерактивный курс физики для 7-11 классов», «Физикон», 2004.
2. «Открытая физика 1.1», ООО «Физикон», 1996-2001, под редакцией профессора МФТИ С.М. Козелла.
3. «Библиотека электронных наглядных пособий. Физика 7-11 класс», ГУ РЦ ЭМТО, «Кирилл и Мефодий», 2003.
4. «Физика 7 класс», издательство «Дрофа», 2001.

Мальчик 10 лет, идущий по земле, производит давление на нее в размере примерно 15 кПа. А огромный и мощный гусеничный трактор, весом в сотни раз больше мальчика, производит давление на землю около 50 Кпа, то есть, всего лишь в три раза больше. Это достигается за счет применения гусениц и увеличения площади соприкосновения трактора с Землей. Это пример уменьшения давления.

Твердую металлическую проволоку часто очень трудно согнуть, не то что сломать, и она может выдержать приличные нагрузки, но при этом, применив специальные ножницы по металлу, почти всякому по силам разрезать проволоку на части. В данной ситуации при небольшой, казалось бы, силе давления достигается ощутимый эффект благодаря уменьшению площади соприкасающихся поверхностей. Острые грани ножниц во много раз усиливают наши пальцы и помогают разрезать крепкую проволоку почти так же легко, как хлеб или колбасу. Это пример увеличения давления.

Человек изобрел множество способов увеличения или уменьшения давления, в зависимости от потребности. Значительно уменьшая площадь, и незначительно увеличивая силу производимого давления, можно в десятки и сотни раз повысить производимое давление. И наоборот, увеличив площадь опоры, мы в разы уменьшим давление на поверхность или тело. Приведем примеры увеличения и уменьшения давления.

Примеры увеличения и уменьшения давления

Шины тяжелых грузовых автомобилей и шасси самолетов делают очень широкими по сравнению с легковыми. Все знают, что вездеход может проехать по практически любой местности, часто недоступной для человека. А достигается это во многом именно благодаря применению гусениц, во много раз увеличивающих площадь соприкосновения с Землей. Для увеличения проходимости луно- и марсоходов увеличивается количество и площадь поверхности их колес.

С другой стороны, часто встречаются ситуации, когда нам, наоборот, необходимо увеличить давление, не увеличивая в разы применяемую силу. Например, чтобы вдавить в дерево канцелярскую кнопку, нам не нужен молоток и другие методы силового воздействия. Достаточно надавить пальцем. Это достигается уменьшением площади соприкасающихся поверхностей или, если по-простому, то кнопка имеет очень тонкое острие. С той же целью максимально затачивают ножи, ножницы, пилы, иглы, резцы и прочие инструменты. Острые края имеют маленькую площадь соприкосновения с обрабатываемой поверхностью, благодаря чему малой силой воздействия создается значительное давление, и работа с такими инструментами становится заметно легче. С той же целью остро отточены когти, клыки и шипы в дикой природе. Это колющие либо режущие приспособления, с помощью которых облегчают себе жизнь братья наши меньшие.