Способы уменьшения давления физика. Конспект урока «Способы уменьшения и увеличения давления»

Главная

Лето

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.

§ 36. Способы уменьшения и увеличения давления — Физика 7 класс (Перышкин)

Краткое описание:

Есть такие явления в физике, про которые однозначно не скажешь, полезные они или вредные. Среди уже изученных такое – трение. А вот теперь ещё давление.
Нужно, чтобы тяжёлые тела не проваливались, не оседали в землю. Нужно, чтобы дома, тяжелые машины стояли, ехали, не проваливаясь. Для этого они не должны оказывать большого давления на землю, значит, это давление надо, по возможности уменьшить.
С другой стороны, иногда надо, чтобы тело оказало как можно большее давление. Так с гвоздями, ножами, канцелярскими кнопками, иглами и т.д. Если они не будут сильно давить, но не разрежут, не проткнут. Значит, конструкция. Форма их должна быть такова, чтобы давление стало как можно больше.
Зная, от чего зависит давление, можно сделать тела такими, чтобы, где надо, они давили сильнее, где надо наоборот меньше. О способах уменьшения и увеличения давления в технике рассказывается в параграфе тридцать четыре. А также о том, как природа учла требования к давлению в строении животных и растений.

Учитель: Шлыкова Наталья Николаевна.Филиал МОУ «СОШ п. Петровский Краснопартизанского района, Саратовской области.» в с. Толстовка.

Тема урока : «Способы уменьшения и увеличения давления»

Девиз: «Скажи, и я забуду; покажи и я запомню, дай действовать, и я научусь».

Китайская мудрость.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Цель урока : продолжить формирование понятия давления, ознакомить учащихся со способами изменения давления в быту, технике, природе, обеспечить усвоение и закрепление нового материала, практическая обработка полученных знаний.

Развивающие: выделить главное в большом объёме информации, делать выводы, развивать познавательный интерес, развитие памяти учащихся;

развитие умений сравнивать, обобщать, правильно формулировать задачи и излагать мысли; развитие логического мышления, внимания и умения работать в проблемной ситуации.

Воспитательные: продолжить формирование представлений о связи природы и духовного мира человека, учить находить и воспринимать прекрасное в природе, искусстве и трудовой деятельности, готовить к сознательному выбору профессии на основе политехнических знаний, воспитание умения работать в коллективе, воспитание таких качеств характера, как настойчивость в достижении цели;

Оборудование: плоскозубцы – 4, ножницы по резке металла- 2, кусачки - 2, шило, гвоздь, иголка, зубило, алюминиевая проволока (d = 5мм), молоток, иголка в пробке, медная пластина, графопроектор, деревянные бруски –4, динамометры –4, линейки –4, две камеры от легкового автомобиля, наковальня, кернер, жетоны. («Выбор», «Делегат», «Доверие»)

Ход урока

Организационная часть урока.

Изучение нового материала.

Слово учителя.

Тема урока: «Способы уменьшения и увеличения давления». Девиз урока: «Скажи, и я забуду; покажи и я запомню, дай действовать, и я научусь». (Слайд №2) Цель нашего урока выяснить, каким образом можно уменьшить или увеличить давление.

На прошлом уроке мы узнали, что величина, характеризующая действие силы в зависимости от площади, на которую она действует перпендикулярно ей, называется давлением. Давление прямо пропорционально силе и обратно пропорционально площади опоры.

p ~ F и p ~ (Слайд № 3)

Из формулы видно, что для увеличения давления надо увеличить силу, либо уменьшить площадь, на которую производится давление, либо одновременно менять F и S . (слайд №4)

Для уменьшения давления надо уменьшать силу давления, увеличить площадь опоры, либо менять одновременно F и S (слайд № 4).

Выясним как увеличить давление. (слайд №5). Рассмотрим экспериментальные задачи. (слайд №6, №7). Давление увеличивается, если увеличить силу при постоянной площади опоры или уменьшить площадь опоры при постоянной силе. В повседневной работе мы пользуемся различными инструментами и замечаем, что их действие зависит часто не только от приложенной силы, но и от площади, на которую эта сила действует.

Рассмотрим, как увеличить p. Очень часто мы применяет колющие и режущие инструменты.

Колющие предметы – это шила, иголка, гвозди, кнопки, стержни от борон и т.д. Их остро оттачивают. Например, остриё иглы S= 0,0000001м 2 . (Слайд № 9)

Это позволяет небольшую силу, например, в 5-10H сосредоточить на острие иглы и произвести огромное давление p = 10 9 Па!!! Проведём опыт. М.В. Ломоносов говорил: «Один опыт я ставлю выше, чем тысячу мнений, рождённых только воображением».

Опыт : наковальня, молоток, игла в пробке. Молотком ударяем по пробке, игла пробивает медную пластину. (Отверстие продемонстрировать на графопроекторе).

Это можно наблюдать и в природе. Когти, клыки, клювы. (Слайд № 10). Оса вонзает своё жало с силой 0, 00001Н.S= 0,000000000003см²= 3 ·10 -16 ; p=33· 10 9 Па, в 33 раза больше чем иголка. (Слайд№11 ) Режущие инструменты – это ножи, топоры, косилки, косы, саломорезки, лопаты, зубило, плуги и т.д.(Слайд№8)

Режущие части остро оттачивают тем самым небольшой силой создают большое давление.

Опыт: проволока, зубило, молоток, наковальня.

Перерубить проволоку.

Хочется обратить ваше внимание, сила давления всегда перпендикулярно той поверхности, на которую действует. (Слайд № 12). Каким же образом твёрдые тела передают силу давления, сохраняя ее направление. Благодаря этому мы можем воздействовать твёрдым инструментом на обрабатываемое тело в нужном направлении (копать землю лопатой, резать ножом и т. д.). Это свойство твёрдых тел передавать силу давления, сохраняя её направление, можно объяснить тем, что атомы и молекулы в твёрдом теле связаны упругими силами. При сжатии или растяжении тела между его частичками возникают упругие силы взаимодействия в направлении действия силы давления благодаря деформации сжатия или растяжения. По другим направлениям эти силы незначительны. В газах и жидкостях по -другому.

Вывод: давление увеличивают за счёт уменьшения площади опоры или увеличения силы. (Слайд № 13).

В других случаях следует уменьшить давление. (слайд № 14). Рассмотрим экспериментальную задачу. (Слайд № 15). Выясняем, что давление уменьшается, если увеличить площадь опоры . (Слайд № 17). При постройки здания закладывают фундамент, его делают более широким чем стены, увеличивают S, уменьшают p. При возведении здания стены выводятся одновременно до одинаковой примерно высоты, так как можно увеличить p в одном месте за счёт F тяжести стены и фундамент не выдержит. Принимается в железно - дорожном транспорте. Под рельсы на насыпь кладут шпалы, так как. S шпал > чем S рельсов. Принимается и в технике. Соединяя заготовки из мягкого материала (дерево) под болты кладут шайбы. Установка токарных и столярных станков на фундамент. Для больших грузных автомобилей изготавливают широкие шины, для самолётов шасси, для тракторов гусеницы. Увеличив S, уменьшают p . (слайд №16). Давление уменьшают при движении техники по пескам, заболоченным местам, по снегу. Техника – снего-болотоходы.

При создании военной техники также учитывают давление на грунт. Это всякого рода боевые машины, например, БТР и танки.

Сообщение ученика.

68 лет отделяет нас от того дня, когда началось страшная для нашей страны- тогда СССР- битва с фашизмам, война за выживание многомиллионной Страны Советов. 28 июня 1941 года Академия наук обратилась к учёным с призывом сплотить силы для защиты человеческой культуры от фашизма. Большой вклад достижении Победы внесли учёные.

Великие конструкторы Михаил Ильич Кошкин и Александр Александрович Морозов. (Слайд №19)

Создали танк Т-34. Масса прославленного танка 31400км. Длина той части гусеницы, которая соприкасалась с полотном дороги 3,5м. её ширина 0,50 м. В осеннюю распутицу командующие фронтами, командармы, комдивы пересаживались на Т-34, которые часто оказывались единственным безотказно-действующим средством транспорта, в то время как немецкие танки вязли в грязи. Такого танка не было ни в одной армии союзников и Германии. Кроме проходимости, скорость, огневая мощь, броня – все качества, поразившие немцев. Этот танк непревзойдённый. Он прошёл войну от начало 1941 года до Рейхстага . (Слайд №20)

Решим задачу. Вычислим p танка на грунт.

Дано : m = 31400 кг Решение:

G = 10 Н / кг р = F/S=mg/2ab

а= 3,5м [ p] = (кгН/кг)/м 2 =H/м 2 =Πa

b= 50 см = 0,5м р= 31400·10/2·3,5·0,5=89714,285Πa=90ĸΠa

р=? Ответ : 90ĸΠa

Сравним: p (мальчика)= 15ĸΠa

P (танка) = 90 ĸΠa

Можем наблюдать уменьшение давление и в природе. Ноги верблюдов, глухарей. (Слайд № 18).

Вывод: Увеличивая S, уменьшают давление (Слайд № 21)

Закрепление изученного материала:

Тема работы: Вычисление давления твёрдого тела на опору.

Приборы и материалы: динамометр, линейка, брусок деревянный.

Порядок выполнения работы.

Измерьте силу давление бруска на стол (вес бруска).

Измерьте длину, ширину и высоту бруска.

Используя полученные данные, вычислите площади наименьшей и наибольшей граней бруска.

Рассчитайте давление, которое производит брусок на стол наименьшей и наибольшей гранями.

Результаты измерений и вычислений запишите в тетрадь.

На основе полученных результатов сформулируйте вывод.

После выполнения задания руководители групп выставляют оценки на листочках всем членам группы, сдают листочки учителю и берут жетоны. Если жетон «Выбор » то учитель назначает ученика, которые защищает группу (готовят отчёт на доске) жетон «Делегат» - группа назначает защищающегося ученика, жетон «Доверие» - группа не отчитывается, оценки выставляются те, которые выставил руководитель группы.

Давление, производимое бруском, лежащим на маленькой грани – 500-550Па, на большой грани- 150Па. Ученики сделали вывод: чем больше площадь, тем меньшее давление производит тело на опору.

Задача №1 . Небольшие по весу ледоколы не могут сломать многометровый лёд. Почему же это удаётся сделать тяжелым ледоколом? (Слайд № 22).

Ответ: Чтобы расколоть лёд, надо в определённом месте произвести на него большое давление. Чем больше вес ледокола, тем большее давление он создаёт на лёд. (Слайд № 23 ).

Задача №2. К человеку, под которым провалился лёд, подходить нельзя для спасения ему бросают лестницу или длинную доску. Объясните, почему таким способом можно спасти провалившегося. (Слай№ 24 )

Ответ: При опоре человека на доску или лестницу его тяжесть распределяется на большую площадь и давление на кромку льда уменьшается.

Задача №3. Зависит ли давление колёсного трактора на дорогу от того, как накачаны баллоны (сильно или слабо)?

Ответ: Зависит. При увеличении давления внутри баллона уменьшается площадь опоры колеса на дорогу, поэтому давление трактора на дорогу возрастает. (Демонстрация с камерами от легкового автомобиля)

Задание: Лопата имеет вид, показанный на рисунке ( Слайд № 25). Как бы вы видоизменили её форму, чтобы копать стало легче? Обоснуйте своё предложение. Нарисовать на листочках.

Ответ: Заострить лопату. При этом давление на почву возрастает (Слай№26 )

действуя одинаковой силой? (Слай№27 )

Ответ: Кусачками или ножницами по металлу. Ответ даёт каждая группа.

Итоги урока : Решить задачу и сделать выводы. (Приложения №28,29,30).

На рисунке изображены болт и гвоздь, пары одинаковых гвоздей.

Стрелками показано, с какой силой по ним бьют молотком. Для

Каждого рисунка определите, какой из двух предметов на рисунке:

а) оказывает большее давление на доску;

б) глубже войдёт в доску.

Ответ: а) 1- глубже, давление одинаковое (Приложение №28)

б)2 – большее давление, глубже (Приложение №29)

в) гвоздь производит большее давление, чем болт, гвоздь войдёт глубже

(Приложение №30)

Домашнее задание: §34, заполнить таблицу. (Слайд № 31)

Уменьшение давление

Увеличение давление

Поурочный балл. Учитывая все виды работ, учитель выставляет поурочный балл.

Дополнительные задания

Трактор производит гусеницами немного большее давление, чем человек подошвами обуви. Почему же трактор разрушает кирпич, попавший под гусеницу, а человек, вставшей на кирпич, не в состоянии раздавить его?

Ответ: Площадь поверхности соприкосновения гусеницы трактора с кирпичом резко уменьшается, (по сравнению с дорогой) поэтому давление сильно увеличивается.

Слайд № 32)

Источники информации.

1.А.В.Пёрышкин. Учебник физики 7 класс.

2.А.В.Пёрышкин. Сборник задач по физике 7-9 класс.

3.Марон А.Е., Е.А. Марон. Дидактический материал 7 класс.

4. Марон А.Е., Е.А. Марон. Сборник качественных задач по физике7-9 класс.

5.В.И.Лукашик. Сборник задач по физике 7-9 класс.

Лобанов Максим

исследовательская работа по физике

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Способы уменьшения и увеличения давления Выполнил ученик 7 класса МБОУ СОШ № 105 г.о. Самара Лобанов Максим.

Цели и задачи работы: Цель моей работы – исследование некоторых способов уменьшения и увеличения давления в природе и технике. Перед собой я поставил следующие задачи: Вспомнить определение давления и единиц изменения давления. Рассмотреть решение некоторых задач на нахождение давления и некоторых качественных задач. П оказать взаимосвязь давления с площадью поверхности и массой. Доказать, что знания о способах уменьшения и увеличения давления широко используются в природе и деятельности человека.

Задумаемся над следующими вопросами: 1) Почему наседке не приходится опасаться сломать скорлупу яиц тяжестью своего тела? И в то же время слабый птенчик, желая выйти из природной темницы, без труда пробивает клювиком скорлупу изнутри?

2) Почему мягко лежать в верёвочном гамаке, который сплетён из довольно твёрдых шнурков?

3) Почему для спасения человека, под которым провалился лёд, ему бросают лестницу или длинную доску?

Давление – это величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности.

Единицы измерения давления - 1 Па – паскаль Блез Паскаль (1623-1662) 1 гПа =100 Па 1 кПа=1000Па

Задача 1. Рассчитать давление, производимое на пол мальчиком, масса которого 69 кг, а площадь подошв его ботинок, соприкасающихся с полом, равна 708 см 2 Дано: СИ: Решение: m =69 кг S =512 см 2 g =9,8 Н/кг 0,0512 м 2 P = 9,8 Н/кг * 69 кг = 676,2 Н p =676,2 Н/кг: 0,0512 м 2 = = 13207 Па = 13 кПа Ответ: 13 кПа. p - ?

Дано: m = 60 т S = 1 ,5 м 2 Найти: p СИ 60 000 кг Решение Ответ: 200 кПа Задача 2. Определить давление танка массой 60 т на землю, если площадь гусеницы равна 1,5 м 2

Уменьшение давления Увеличение давления Уменьшение Увеличение давления Фундамент здания Шасси самолета Широкие шины автомобилей Гусеницы вездеходов, тракторов Лыжи Шайбы под гайки Шпалы под рельсы Топор Нож Гвозди, кнопки Иголки Зубы, когти, клювы зверей Шипы, колючки растений Жало осы

Давление гусеничного трактора массой 6,7 тонны на почву составляет 47 000 Па. ... втыкая пальцем иглу или булавку в ткань, мы создаем давление около 100 000 000 Па. ... когда жалит оса, то она оказывает на кожу человека давление 30 000 000 000 Па. ПРЕДСТАВЬТЕ СЕБЕ!

В какой обуви удобнее отправляться в поход? Какой из лопат легче вскапывать грядки?

Почему каблучки туфель девушки создают большее давление на землю, чем лапы слона, хотя весит она гораздо меньше?

Какими ножницами портному работать лучше? Почему ножницы нужно подавать тупыми концами вперёд?

Сила увеличилась в 2 раза Давление увеличилось в 2 раза Площадь увеличилась в 4 раза Давление уменьшилось в 4 раза Давление увеличилось в 5 раз Давление уменьшилось в 2,7 раза Площадь уменьшилась в 5 раз Сила уменьшилась в 2,7 раза

Сравнение давления Эксперимент 1.

Эксперимент 2.

Заключение Знания о способах изменения давления очень широко используются и в природе, и в деятельности человека.

Разделы