Урок физики на тему «Давление»

Делимся планом урока по физике для учителей по теме «Давление твердых тел» для учеников 7 класса.

Цель урока: 

1. Вспомнить определения: сила тяжести, вес тела. 
2. Провести простой эксперимент и почувствовать на себе давление.
3. Дать определение физической величины — давление.
4. Определить единицу измерения давления и дать ассоциацию для запоминания.
5. Закрепить материал: решить задачи, провести эксперимент.

Содержание:

1. Вступление урока
2. Изучение нового материала
3. Закрепление материала
4. Эксперимент
5. Подведение итогов урока

1. Вступление урока (мотивация, целеполагание)

Прикладывая к какой-либо плоской горизонтальной поверхности неподвижного тела некоторую силу, направленную перпендикулярно этой поверхности, не всегда можно быть уверенными, выдержит ли она или разрушится. 

Например, прогулки по тонкому льду опасны для жизни, а четыре половинки яичной скорлупы могут выдержать на себе груз в несколько килограмм.

Когда площадь соприкасающихся поверхностей большая, сопротивление внешнему воздействию оказывает большое число молекул. Они немного отходят назад, и кристаллическая решетка сжимается, как пружинка. При этом сила упругости, создаваемая каждым элементом решетки, относительно невелика. Но так как этих сил много, их оказывается достаточно, чтобы компенсировать внешнее воздействие. Если же поверхность соприкосновения тел мала, то к «оказанию сопротивления» привлекается гораздо меньше молекул. Им приходится «отступать» значительно дальше, но сил упругости все равно оказывается недостаточно, чтобы компенсировать внешнюю силу, и тогда материал начинает разрушаться.

Земля притягивает к себе все тела, обладающие массой. Но если между предметом и планетой окажется какая-то горизонтальная опора, например, крышка стола, то тело будет давить на эту опору. Иногда опора не выдерживает и ломается. Чтобы не оказаться в опасной ситуации, давайте разберемся в этой теме.

Вопрос ученикам. Определите, что действует на тело? 

Ответ. Земля действует на тело с силой тяжести F=mg, где m — масса тела, g — ускорение свободного падения. А тело, лежащее на опоре, действует на опору.

Вопрос ученикам. Как называется сила, с которой тело действует на опору?

Ответ. Сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на горизонтальную опору и растягивает вертикальный подвес, называется вес тела, обозначается P.

Вес тела и сила тяжести очень часто равны друг другу по величине, но являются разными силами, которые еще и приложены к разным телам! Сила тяжести приложена к телу, а вес — к опоре или подвесу.

Простой эксперимент. Надавите на свою руку пальцем, а потом — заточенным концом карандаша. Сравните ощущения. И это можно измерить!

Вам могут быть полезны другие материалы к урокам физики:

2. Изучение нового материала

Определение

Давление — физическая величина, характеризующая силу, действующую на единицу давления, численно равная отношению величины силы F, действующей перпендикулярно поверхности к площади этой поверхности S.

Формула

p = ^F⁄_S

Единицы измерения

Единица измерения давления в системе СИ — Паскаль:

Па = ^H⁄_^m2

Это легко проверить: единица измерения силы — Ньютон (Н), а единица измерения площади — квадратный метр (м²). Если давление равно отношению силы на площадь, то и единица измерения давления (Паскаль — Па) равна отношению единицы измерения силы (Ньютон — Н) на единицу измерения площади (квадратный метр — м²).

Иногда возникает необходимость выяснить, сколько в одной единице измерения давления содержится других единиц измерения давления.

Переведите значения давлений из одной единицы измерения в другую:

В качестве напоминания — список некоторых дольных и кратных единиц.

Кратные единицы:

Название	Обозначение	Десятичный множитель
дека	да	101
гекто	г	102
кило	к	103
мега	М	106
гига	Г	109
тера	Т	1012

Дольные единицы:

Название	Обозначение	Десятичный множитель
деци	д	10-1
санти	с	10-2
милли	м	10-3
микро	мк	10-6
нано	н	10-9
пико	п	10-12

3. Закрепление материала (решение задач)

А теперь проверим замечательные слова: «Лучший способ изучения физики — это решение задач по физике».

Задача 1

На стол с четырьмя ножками поставили коробку шириной 40 см, длиной 50 см и массой 50 кг. Площадь опоры каждой ножки стола равна 4 см². Какое давление оказывает коробка на стол? Какое давление оказывает стол на пол, если масса стола 100 кг?

Ускорение свободного падения считать равным:

Дано:

a = 40 см = 0,4 м  — ширина коробки,

b = 50 см = 0,5 м — длина коробки,

m = 50 кг  —  масса коробки,

S = 40 см² = 0,004 м² — площадь опоры каждой ножки стола,

n = 4  — количество ножек,

M = 100 кг — масса стола.

Найти:

p_к — давление коробки на стол,

p_с — давление стола на пол.

1) Запишем формулу давления из определения:

p = ^F⁄_Sпов, где F — сила, оказывающая давление, S_пов — площадь поверхности, на которую оказывается давление.

2) Запишем формулу силы тяжести коробки (силы, оказывающей давление):

F_к = m∙g

3) Найдем площадь поверхности, на которую оказывается давление коробкой:

S_к = a∙b

4) Получим итоговую формулу для давления коробки на стол:

5) Найдем силу тяжести стола и коробки:

F_кс = (M+m)∙g 

6) Найдем площадь поверхности, на которую оказывается давление ножками стола:

S_с = n∙S

7) Получим итоговую формулу давления стола с коробкой на пол:

8) Выполним вычисления:

9) Проверим единицы измерения:

Задача 2

Вычислите площадь острия гвоздя, если при забивании его в доску с силой 200 Н, он оказывает давление 1000 МПа.

Дано:

F = 200 Н — сила, с которой забивается гвоздь,

p = 100 МПа = 100000000 Па — давление, оказываемое гвоздем на доску при его забивании.

Найти:

S — площадь острия гвоздя.

Решение:

1) Запишем формулу давления из определения:

p = ^F⁄_S , где F — сила, оказывающая давление, S — площадь поверхности, на которую оказывается давление.

2) Выразим площадь из формулы давления:

S = ^F⁄_p

3) Выполним вычисления:

4) Проверим единицу измерения:

Задача 3

Ученик выбрал себе лыжи длиной 160 см и шириной 4 см каждая. Какое давление он будет оказывать на лыжню, если его масса равна 50 кг?

Ускорение свободного падения считать равным:

Дано:

l = 160 см = 1,6 м — длина лыж,

a = 5 см = 0,05 м — ширина лыж,

m = 50 кг — масса ученика.

Найти:

p — давление ученика на лыжню.

Решение:

1) Запишем формулу давления из определения:

p = ^F⁄_S , где F — сила, оказывающая давление, S — площадь поверхности, на которую оказывается давление.

2) Выразим площадь поверхности лыж:

S = 2∙a∙l 

3) Запишем формулу силы тяжести:

F = m∙g

4) Получим итоговую формулу для давления:

5) Выполним вычисления:

Проверим единицу измерения:

Задача 4

Масса автомобиля в 5 раз больше, чем масса слона. Площадь опоры автомобиля в 2 раза меньше. Кто из них оказывает большее давление на землю и во сколько раз?

Дано:

m — масса слона,

M = 5m — масса автомобиля,

S_а — площадь опоры автомобиля,

S_с = 2S_а — площадь опоры слона.

Найти: 

p_а — давление автомобиля,

p_с — давление слона.

n — отношение большего из давлений к меньшему.

Решение:

1) Запишем формулы силы тяжести слона и автомобиля:

F_с = mg — сила тяжести слона,

F_а = M∙g = 5m∙g  — сила тяжести автомобиля.

2) Запишем формулы давления слона и автомобиля:

3) Сравним полученные формулы давлений слона и автомобиля:

Давление автомобиля больше.

4) Найдем отношение большего давления к меньшему:

4. Эксперимент

Оборудование: 

• стакан с вертикальными стенками;
• небольшая кастрюля;
• пачка любого сыпучего продукта (соль, сахар, рис, крупа, горох);
• четыре одинаковых остро заточенных деревянных карандаша;
• скотч (для того, чтобы можно было прикрепить карандаши к стакану, крепко примотав их);
• вода.

Ход эксперимента:

1. Прикрепите скотчем карандаши к стакану так, чтобы остро заточенные концы карандашей были направлены вниз, а незаточенные — вровень с верхним краем стакана.
2. Высыпьте в кастрюлю подготовленный сыпучий продукт так, чтобы он заполнил кастрюлю приблизительно наполовину.
3. Поместите стакан с карандашами в кастрюлю с сыпучим продуктом.
4. Налейте немного воды в стакан и убедитесь, что карандаши погрузились в сыпучий продукт. Отметьте ручкой или фломастером на карандаше уровень его погружения в сыпучий продукт.
5. Повторите эксперимент с тем же количеством воды в стакане, но теперь переверните карандаши заточенной стороной вверх, также примотав их к стакану.
6. Убедитесь, что при увеличении воды в стакане глубина погружения карандашей в сыпучий продукт также увеличивается.

5. Подведение итогов урока

• Вспомнили силу тяжести, вес тела и разницу между ними.
• Узнали новую физическую величину — давление: определение, формулу и единицу измерения.
• Решили несколько задач.
• Провели эксперименты, проверили предположения, доказали формулу, получили незабываемые впечатления.

Продуктивных уроков и горящих глаз учеников!