Действие шприца с точки зрения физики

Разделы: Физика

Цели урока: расширить представления о значении атмосферного давления, показать важность его измерения, изучить устройство и принцип действия первого барометра; Воспитать положительное отношение к физике как к области человеческой деятельности, склонности спрашивать: “почему?”, веры в себя “я могу”.

– принципа действия приборов: пипетки, медицинского шприца, вешалки-присоски, медицинской банки, ливера, автопоилки.

– действия атмосферного давления в занимательных опытах: яйцо в бутылке, “пепси-кола”.

– видеосюжетов: “Опыт Торричелли”, “Животный мир и атмосферное давление”.

Приборы:

пипетка – 1,

медицинский шприц – 1,

вешалка-присоска – 1,

медицинская банка – 1,

ливер – 1,

автопоилка – 1,

молочная бутылка с широким горлом – 1,

яйцо, сваренное вкрутую – 1,

спички – 2 кор.,

бутылка пластмассовая с пробкой и с проколотыми отверстиями у дна – 1,

большой кристаллизатор (для бутылки пластмассовой) – 1,

спирт – 1,

вата – 2,

стакан с водой – 3.

– видеофильмы “Атмосферное давление”, “Измерение атмосферного давления”.

– плакат “Опыт Торричелли”.

ТСО: видеомагнитофон, телевизор.

Учитель: На предыдущем уроке мы вели разговор об атмосферном давлении. Вспомним, что газовая оболочка Земли (атмосфера) существует по следующим причинам:

1. Молекулы газов, входящих в состав воздушной оболочки Земли, притягиваются к Земле.
2. Молекулы газов удерживаются у поверхности Земли потому, что движутся непрерывно и беспорядочно.
3. чтобы покинуть Землю, преодолев ее притяжение, молекулы должны иметь скорость не меньше 11 км/с. Скорость молекул газов атмосферы значительно меньше. Поэтому большинство их и “привязано” к Земле силой тяжести и лишь ничтожно малое число молекул улетает в космическое пространство.

Учитель: Мы убедились, что существует атмосферное давление, то есть…

Ученик: …давление всей толщи воздуха, которое оказывает атмосфера на земную поверхность и тела, находящиеся на ней.

Самостоятельная работа учеников.

Учитель: Работа многих приборов основана на атмосферном давлении. Объясните назначение и принцип действия предложенных вам приборов. Продемонстрируйте приборы в действии.

– ливер, автоматическая поилка;

– медицинский шприц, медицинская банка.

Образцы ответов учеников.

1. Пипетка

– это прибор для получения капель жидкости. Принцип действия основан на действии атмосферного давления (соотношении давлений внутри пипетки и атмосферного). Опускаем пипетку в жидкость. Надавливаем на мягкую ее часть. При этом внутри пипетки давление становится меньшим атмосферного. Под действием избыточного атмосферного давления жидкость заполняет пипетку, если не сдавливать ее мягкую часть. Жидкость из пипетки не вытекает, так как давление столба жидкости в пипетке меньше, чем атмосферное. Необходимо надавить на мягкую часть пипетки, давление внутри ее увеличится, и жидкость станет вытекать из пипетки.

2. Вешалка-присоска

. Принцип действия основан на действии атмосферного давления. Прикладываем вешалку к гладкой поверхности, слегка надавливаем на вешалку, этим самым уменьшаем количество воздуха между присоской и поверхностью. Давление под присоской станет меньшим, чем атмосферное. Под действием избыточного атмосферного давления вешалка удерживается на поверхности.

3. Медицинский шприц

– это прибор для ввода жидких лекарственных средств внутрь человека или животного. Принцип действия основан на действии атмосферного давления. Поршень шприца располагаем у его основания. Опускаем шприц в жидкое лекарственное средство. При перемещении поршня от основания шприца вверх жидкость поднимается за поршнем под действием избыточного атмосферного давления. При перемещении поршня к основанию шприца давление внутри шприца становится большим, чем вне его, и жидкость вытекает.

4. Медицинская банка

предназначена для улучшения кровообращения, что необходимо при заболеваниях. Принцип действия основан на действии атмосферного давления. При внесении внутрь банки зажженной ваты воздух расширяется, и давление будет меньшим, чем атмосферное. Поэтому банка “прилипает” к телу, вызывая его легкое вздутие. Так как давление в кровеносных сосудах становится меньшим, чем атмосферное, кровь начинает поступать к этим участкам тела. Кровообращение улучшается.

5. Ливер

– предназначен для взятия проб различных жидкостей. Принцип действия основан на действии атмосферного давления. Ливер опускают в жидкость, закрывают верхнее отверстие и вынимают из жидкости. Жидкость при этом не выливается потому, что давление внутри ливера меньше, чем атмосферное. Открываем верхнее отверстие ливера и жидкость выливается, потому что атмосферное давление сверху на жидкость и давление жидкости вместе взятые больше атмосферного давления снизу на жидкость.

6. Автопоилка для птиц

. Принцип действия основан на действии атмосферного давления. Состоит из бутылки, наполненной водой и опрокинутой в корытце так, что горлышко находится немного ниже уровня воды в корытце. Вода при этом не выливается из бутылки потому, что давление внутри бутылки меньше атмосферного, которое действует снизу на воду в бутылке. Если уровень воды в корытце понизится и горлышко выйдет из воды, часть воды выльется, потому что давление внутри бутылки станет больше атмосферного.

Примечание: для более четкого и логичного построения ответов при описании работы приборов можно раздать карточки-ответы.

Задание II (для сильных учеников)

Учитель: Используя предложенные приборы, продемонстрируйте действие атмосферного давления.

1. “Пепси-Кола”: В “пепсикольной” бутылке с закрытой пробкой находится подкрашенная вода. Если пробку открыть, из отверстий, проделанных внизу бутылки, начнёт вытекать вода. Объяснение: если пробка закрывает бутылку, давление в бутылке меньше атмосферного – вода не выливается. Бутылка открыта, сумма давления атмосферы и жидкости больше атмосферного – вода выливается.
2. “Яйцо в бутылке”: В молочную бутылку опускают горящую ватку, предварительно смоченную в спирте. Сверху кладут очищенное, сваренное вкрутую яйцо. Яйцо проваливается в бутылку. Объяснение: при нагревании воздух в бутылке расширяется. Когда мы закрываем горлышко бутылки яйцом и горение прекращается, воздух начинает остывать. Его давление становится меньше атмосферного, и яйцо втягивается внутрь.

Изучение нового материала.

Учитель: Атмосферное давление проявляет себя и в шутку и всерьёз. Необходимо научиться определять величину атмосферного давления. Как? Можно ли вычислить атмосферное давление по формуле p=?gh?

Вычислить атмосферное давление точно невозможно, так как плотность атмосферы (?) убывает с высотой (неодинакова) и неизвестна высота атмосферы (нет конкретных границ протяженности атмосферы).

Учитель: Атмосферное давление можно измерить. Но как? Сегодня на уроке вы узнаете, как научились измерять атмосферное давление. Запишите тему урока: “Измерение атмосферного давления”.

Учитель: В конце 16 века некий богатый итальянец построил в горах замок. Воду решено было поднять вверх насосами. Но вода поднялась только на высоту около 10 метров и дальше не пошла.

Рассказ продолжает ученик.

Сообщение учеников: В 1595 году к Г.Галилею обратились с просьбой объяснить, почему насосы не поднимают воду с глубины, превышающей 10 метров. Галилей привлёк к объяснению гипотезу, которая утвердилась со времён Аристотеля: “Природа боится пустоты”. Боязнью пустоты объясняли множество физических явлений. Прежде всего – сам факт механического движения. Согласно Аристотелю, Вселенная заполнена материей и, если какое-либо тело перемещается, то в то место, где оно только что было, устремится материя. Стрела, выпущенная из лука, летит потому, что её толкает воздух, устремляющийся в образующуюся пустоту. Боязнью пустоты объясняли всасывание, прилипание двух гладко отшлифованных пластинок, явление сцепления, поднятие воды в насосах. Галилей не нашел ответа на вопрос и отделался шуткой: “Очевидно, природа боится пустоты до высоты в 10 метров”. Этим фактом была поставлена проблема. Галилей искал решение и привлёк к поискам своих учеников Эванджелиста Торричелли (Torricelli) и Винченцо Вивиани (Viviani).

Опыт Торричелли – видеосюжет.

Учитель (вопросы после просмотра видеосюжета):

1. Почему ртуть выливалась из трубки?
2. Почему ртуть прекратила выливаться из трубки?
3. Как вычислить давление ртути в трубке, а, следовательно,и давление атмосферное?

1. Давление ртути в трубке высотой 1 метр было больше атмосферного давления.
2. Ртуть перестанет выливаться из трубки, если давление столба ртути в трубке сравняется с атмосферным давлением на поверхности ртути в чашке.
3. Чтобы вычислить давление столба ртути, надо воспользоваться формулой: p=?gh

Учитель: Какой вывод можно сделать из опытов Торричелли-Вивиани?

Ученики: Высота столба ртути в трубке может быть “мерилом” величины атмосферного давления.

Учитель: Это значит, если к трубке прикрепить измерительную шкалу, то мы получим прибор для измерения атмосферного давления – барометр жидкостный.

Записать: Барометр = барос– (тяжесть) + метрео– (измеряю)

Измеренное этим прибором давление выражают в миллиметрах ртутного столба. [p]=мм.рт.ст. или см.рт.ст.

P= 760 мм.рт.ст. – нормальное атмосферное давление на уровне моря.

P>P – высокое атмосферное давление (холодно или жарко, без осадков)

Учитель (вопрос): Чему равно атмосферное давление (нормальное) в паскалях?

Ответ: Px10 5 Па

1 мм.рт.ст. = 101,3 Па – связь единиц измерения атмосферного давления.

Велико ли это давление?

101396Па = 101396 Н/м 2 , следовательно если S=1см 2 то давление на эту площадь будет составлять 1 кг, а на площадь S=1м 2 – 10 тонн.

Вопрос: Почему мы не ощущаем такого большого давления?

Внутри нашего тела действует такое же давление в жидкости, которая заполняет все его клетки.

Учитель: Но не так всё просто и легко принималось.

Послушаем продолжение истории разрушения теории “боязни пустоты” и утверждения понятия “атмосферное давление”.

Опыты Торричелли и Вивиани оказались недостаточными для разрушения догмы о “боязни пустоты”. Укоренившиеся представления, поддерживаемые большим авторитетом, не сразу сдают позиции. Решающими были опыты гениального французского ученого Блеза Паскаля. Когда известие об опытах итальянских физиков достигло Франции, Паскаль занялся их повторением.

Для опытов с водой он брал трубки длиной более 10 метров. В процессе исследований ему пришла мысль поставить решающий эксперимент. Если действительно атмосферное давление уравновешивается весом столба жидкости в трубке, то высота этого столба должна быть различной на различных расстояниях от земли. Паскаль попросил свого шурина Флорена Перье произвести опыты на вершине горы Пюи-де Дом. Опыт сразу же подтвердил предсказанное Паскалем. “Это доставило нам удовольствие, так как мы видели, что высота водяного столба уменьшилась с увеличением высоты места”.

Итак, давление можно измерить высотой водяного столба.

Объяснение домашнего задания.

Описание опыта Торричелли.

§ 42, упр. 27 (1,2)(3,5 устно).

В оставшееся время – видеосюжет “Атмосферное давление и животный мир”, описание барометра Отто фон Герике.

Ответ или решение 1

Шприц – это инструмент, придуманный Блезом Паскалем, который демонстративно доказывает существование атмосферного давления.

Рассмотрим конструкцию шприца

Конструктивно игла шприца полая внутри и имеет на двух концах отверстия: первое — свободное, второе — связанное с корпусом шприца. Корпус шприца (обычно цилиндрический) имеет полость внутри, объем которого можно изменять поршнем шприца.

Рассмотрим принцип действия шприца

1. Образование вакуума: опустим шприц в сосуд с жидкостью так, чтобы свободное отверстие полностью находилось в воде и начнем плавно поднимать поршень шприца вверх. Движение поршня образует в корпусе шприца вакуум, безвоздушное пространство, не оказывающее давление.
2. Перемещение жидкости под действием атмосферного давления: на жидкость в сосуде действует атмосферное давление, равное давлению жидкости. По закону Паскаля давление жидкости передается в любую точку без изменений во всех направлениях. Со всех сторон это давление скомпенсировано атмосферным давлением и давлением от стенок сосуда (в котором жидкость находится), кроме пространства в игле.
3. В это пространство (отверстие иглы), стремясь к состоянию равновесия, и устремляется жидкость, вслед за поршнем.

Следует заметить, что если изначально набрать в шприц воздух и опустить его отверстием в воду (не перемещая при этом поршень) , — то подобного эффекта не будет. В этом случае давление в жидкости со всех сторон компенсируется (давлением воздуха в корпусе шприца, давлением от стенок сосуда и атмосферным давлением).

Действие шприца с точки зрения физики

Ответ оставил Гость

Шприц действует основываясь на явлении вакуума. При движении поршня вверх, внутри него (шприца) образуется сильно разреженное (не заполненое ничем) пространство — т. е. давление внутри шприца становится гораздо меньше, чем снаружи, меньше атмосферного. Поэтому жидкость (например в медицинской ампуле) находясь под бОльшим давлением атмосферы стремиться занять свободное место — набирается в шприц.

Если ответа нет или он оказался неправильным по предмету Физика, то попробуй воспользоваться поиском на сайте или задать вопрос самостоятельно.

Если же проблемы возникают регулярно, то возможно Вам стоит обратиться за помощью. Мы нашли великолепную онлайн школу, которую без всяких сомнений можем порекомендовать. Там собраны лучшие преподаватели, которые обучили множество учеников. После обучения в этой школе, Вы сможете решать даже самые сложные задачи.

Объясните действие шприца.

Шприц действует основываясь на явлении вакуума. При движении поршня вверх, внутри него (шприца) образуется сильно разреженное (не заполненое ничем) пространство — т. е. давление внутри шприца становится гораздо меньше, чем снаружи, меньше атмосферного. Поэтому жидкость (например в медицинской ампуле) находясь под бОльшим давлением атмосферы стремиться занять свободное место — набирается в шприц.

Шприц действует основываясь на явлении вакуума. При движении поршня вверх, внутри него (шприца) образуется сильно разреженное (не заполненое ничем) пространство — т. е. давление внутри шприца становится гораздо меньше, чем снаружи, меньше атмосферного. Поэтому жидкость (например в медицинской ампуле) находясь под бОльшим давлением атмосферы стремиться занять свободное место — набирается в шприц.

Другие вопросы из категории

И объёмом 25 см(3(степени)

в сосуде нагревают 5 л воды до температуры кипения. Сколько нужно сжечь спирта если кпд отопителя 50%

Читайте также

Приведите примеры применения рычагов в быту, технике, школьной мастерской, природе.

4) Что такое плечо силы?

5) В каком направлении может вращаться тело вокруг неподвижной оси?

6) При выполнении какого условия тело, способное вращаться вокруг неподвижной оси, будет находится в равновесии, если на него действует много сил?

7) Как читается условие равновесия равноплечих рычажных весов?

8) Каков принцип действия равноплечих и десятичных весов? Для каких целей используются рычажные весы?

9) Совпадают ли показания рычажных весов на Луне и Земле?

10) Действуют ли (работают ли) рычажные весы в условиях невесомости?

11) Существуют ли виды весов, на которых можно произвести измерение с помощью только одной гири? Если есть, то каков принцип их действия?

ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА ОТВЕТИТЬ. НА ЧТО СМОЖЕТЕ ОТВЕТИТЬ ОТВЕТТЬТЕ ПОЖАЛУЙСТА. ХОТЯ БЫ НА ПЕРВЫЕ 4 ВОПРОСА))))))

3. Медицинский шприц – это прибор для ввода жидких лекарственных

Скачать
презентацию

4. Медицинская банка предназначена для улучшения кровообращения, что >>

Переход от стола к столу произвольный. Время проведения большинства опытов – 2–4 мин. Поскольку выставлено много работ, все их выполнить вы не успеете, но зато можете выбрать самые интересные. Работайте парами.

Ещё раз напоминаю: соблюдайте правила техники безопасности, поддерживайте на столах порядок, вытирайте случайно пролитую жидкость, пользуйтесь кюветами. Рекомендации и пояснения к работам – на столах. Итак, за работу!

Работа № 1. Наблюдение изменения объёма при смешивании сыпучих тел (опыт оказывает существование промежутков между молекулами)

Оборудование: ёмкость с горохом и пшеном (или с пшеном и песком); три химических стакана; пустая банка; палочка для перемешивания, чайная ложка.

Проделайте опыт, не имеющий прямого отношения к физике, но позволяющий понять физическую сущность внутреннего строения вещества: вещество состоит из мельчайших частиц, между ними есть промежутки! Первый стакан наполните горохом до отметки 30 мл, второй – песком до той же отметки. Высыпьте содержимое обоих стаканов в третий сосуд и тщательно перемешайте, а затем смесь снова насыпьте в стаканы. Результат легко объяснить: песок занял промежутки между горошинами, поэтому смесь занимает меньший объём, чем исходно горох.

Такой же результат получается, если смешивать спирт и воду.

Диффузия также косвенно доказывает, что между молекулами есть промежутки. Без промежутков – «пустот» между молекулами – смешивание веществ было бы невозможно.

Не забудьте смесь из стаканов ссыпать в банку!

Работа № 2. Наблюдение изменения объёма при нагревании твёрдых тел и жидкостей (рис. 16–18, с. 16, 17)

Оборудование: шарик с кольцом, электроплитка и горячая вода в чайнике – на демонстрационном столе; биметаллическая пластина, две одинаковые колбы с узким длинным горлышком, одна заполнена керосином, другая – подкрашенной жидкостью; сосуд для горячей воды.

Докажите экспериментально, что твёрдые, жидкие и газообразные тела расширяются при нагревании.

1. Стальной шарик, свободно проходящий через кольцо, после нагревания расширяется и застревает в кольце.

Убедившись, что холодный шарик проходит через кольцо, положите его на электрическую плитку для нагревания и приступайте к опыту 2.

2. Опустите биметаллическую пластину с красной стрелкой в горячую воду. Почему стрелка отклоняется, а сама пластина изгибается?

3. Опустите две одинаковые колбы в сосуд с горячей водой (налейте её из чайника) и переходите к выполнению опыта 1.

4. Убедившись, что нагретый шарик не проходит через кольцо, возвращайтесь к опыту 3. Он, как и опыт 2, доказывает, что твёрдые тела и жидкости расширяются по-разному.

Что же происходит внутри тел при нагревании? Дайте письменный ответ.

Работа № 3. Наблюдение взаимодействия атомов свинца, работа с моделью броуновского движения (рис. 26, с. 24)

Оборудование: свинцовые цилиндрики, приспособления для срезания оснований цилиндров, штатив, набор грузов по 100 г, кусок поролона для смягчения удара в случае падения грузов, металлические детали, спрессованные из порошка, модель броуновского движения.

1. Притяжение молекул можно показать на очень эффектном опыте, который, наверное, вам хотелось самим провести: зачистив основания цилиндриков специальным ножом (не знаете как – спросите), приведите их в соприкосновение, чуть поверните, плотно прижмите свежими срезами и подвесьте к штативу. Аккуратно (без толчка) подвешивайте к ним грузики массой 100 г.

Что доказывает этот опыт? Где используется это явление? Дайте письменный ответ.

2. Рассмотрите детали, сделанные из спрессованного порошка. Почему будущее – за порошковой металлургией?

3. Поработайте с моделью броуновского движения. Шарики толкают шайбу, и она движется беспорядочно – то в одном, то в другом направлении. Если представить себе, что шарики невидимы, то беспорядочное движение шайбы будет происходить как бы само собой. Также мы не видим молекул, которые толкают мелкие частицы, плавающие в жидкости, например, пыльцу, которую рассматривал английский ботаник Броун в микроскоп в 1827 г. Броуновское движение никогда не прекращается, потому что никогда не прекращается движение не видимых глазом молекул жидкости.

Не забудьте навести порядок на столе!

Работа № 4. Наблюдение явления инерции

Оборудование: монета, открытка, стакан (банка), игрушечный автомобиль-грузовик, пластмассовая игрушка-«человечек», пятикилограммовая гиря (для резкой остановки машины).

1. Накройте стакан открыткой, положите на неё монету. Научитесь так щёлкать по открытке (или дёргать её в горизонтальном направлении), чтобы монета падала в стакан.

Как называется это явление? Дайте письменный ответ.

2. Этот простой опыт покажет необходимость всегда пристёгиваться ремнями безопасности при поездках в автомобиле. Поставьте «человечка» на кабину или в кузов грузовика.

Что происходит с игрушкой, если машина резко тормозит? Как объяснить это явление? Что происходит с «человечком», когда грузовик резко трогается с места?

Работа № 5. Изучение зависимости силы трения от состояния трущихся поверхностей. Сравнение сил трения скольжения и качения. Знакомство с устройством роликового и шарикового подшипников

Оборудование: штатив, наклонный жёлоб, полоска меха, крышки от больших коробок из-под конфет с песком и опилками, металлическая банка из-под кофе, 5 шариков диаметром 1,5–2 см, книга, роликовый и шариковый подшипники, газета.

1. Убедитесь, что главной причиной возникновения силы трения является шероховатость поверхностей соприкасающихся тел. В конце наклонного жёлоба, по которому (с небольшой высоты!) скатывается шарик, последовательно ставьте коробку с выровненным песком, коробку с опилками, полоску меха, бумагу.

Как изменяется путь, пройденный шариком? Что будет с шариком, если он будет двигаться по идеально гладкой поверхности? Исчезнет ли сила трения?

2. Попытайтесь вращать книгу, положив её на крышку металлической банки из-под кофе. Повторите опыт, подложив под книгу между бортиками в крышке шарики.

Почему книгу легко вращать? Дайте письменный ответ.

4. Рассмотрите устройство роликового и шарикового подшипников.

Работа № 6. Наблюдение передачи давления твёрдыми телами, жидкостями

Оборудование: два штатива, два демонстрационных динамометра, брусок, пластмассовый цилиндрический флакон с завинчивающейся пробкой и многочисленными отверстиями в боковой поверхности и в основании, кювета.

1. С помощью двух динамометров проверьте, как передают давление твёрдые тела.

2. Проделайте опыт, повторяющий опыт с шаром Паскаля (рис. 95, с. 87). Сдавливайте флакон руками. Не забудьте про кювету!

Как передают давление жидкости? Дайте письменный ответ.

Работа № 7. Изучение зависимости давления от площади поверхности и от силы давления, действующей перпендикулярно поверхности

Оборудование: дощечка со вбитыми по углам гвоздями, банка (коробка) с песком, поролоновая губка, гири (1 кг, 2 кг, 5 кг), дощечка.

1. Ставьте на дощечку один и тот же груз, но дощечку ставьте в ящик с песком по-разному (рис. 86, с. 78).

Почему при действии одной и той же силы гвозди углубляются в песок по-разному? Дайте письменный ответ.

2. Теперь изменяйте не площадь опоры, а силу давления (10 Н, 20 Н, 50 Н). Под гири подкладывайте всегда одну и ту же дощечку (S = 1 дм 3 ).

В каком случае губка продавливается сильнее?

3. Не пугайтесь! Такой опыт проводить не будем! У нас нет проруби! Вместо этого опыта ответьте на вопрос: какой из проделанных опытов поясняет ситуацию, изображённую на рисунке?

Работа № 8. Наблюдение изменения давления газа (воздуха) при изменении его объёма

Оборудование: металлический манометр, гофрированный металлический цилиндр, резиновая толстостенная трубка.

Вспомните, для чего предназначен манометр, что измеряют с его помощью?

Соедините гофрированный цилиндр с манометром резиновой трубкой. Обратите внимание на положение кранов в манометре. Изменяя объём гофрированного цилиндра (не перекрутите ручку, вращайте осторожно!), убедитесь, что при уменьшении объёма воздуха его давление увеличивается, а при увеличении объёма давление уменьшается. Масса и температура в этом опыте не изменялись.

Что означают цифры «1», «–1» на шкале манометра?

Давление газа обусловлено ударами молекул. Чтобы объяснить, почему при уменьшении объёма увеличивается давление, рассмотрите рисунки, которые вам пояснят, что происходило с воздухом внутри гофрированного цилиндра.

Дайте письменный ответ.

Работа № 9. Изучение зависимости давления жидкости на дно и стенки сосуда от высоты столба жидкости

Оборудование: открытый жидкостный манометр, резиновая трубка, круглая плоская коробочка, одна сторона которой затянута резиновой плёнкой, цилиндр из стекла от прибора для демонстрации гидростатического парадокса, «отпадающее дно» – круглая металлическая пластина с прикреплённой к её середине бечёвкой, сосуд с водой (двухлитровая банка с широкой горловиной), стакан с водой.

Давление в жидкости зависит от плотности жидкости и высоты её столба: p = gh. Это доказывают опыты

1. Опыт с «отпадающим дном» (рис. 103, с. 90). Почему дно не отпадает? Осторожно наливайте воду из стакана в сосуд и следите за его дном. В какой момент дно отпадёт?

2. Следите за показаниями открытого жидкостного манометра, погружая коробочку в жидкость на разную глубину (рис. 127, с. 108). Сделайте вывод. Установите коробочку на какой-нибудь глубине и поворачивайте её плёнкой вверх, вбок и вниз.

В чём теперь вы убедились по показаниям манометра? Дайте письменный ответ.

Работа № 10. Наблюдение равновесия однородной жидкости в сообщающихся сосудах – высоты столбов жидкости во всех коленах одинаковые. Наблюдение равновесия неоднородных жидкостей в сообщающихся сосудах – высоты столбов жидкости в коленах разные. Знакомство с устройством водомерного стекла. Наблюдение фонтана

Оборудование: сосуд с подкрашенной водой; сообщающиеся сосуды (модель); резиновая трубка, на одном конце которой закреплён корпус ручки или пипетки, а на другом – воронка (флакон с отрезанным дном), двухколенные сообщающиеся сосуды, самодельная модель водомерного стекла, противень (кювета), сухая тряпка.

1. Залейте в сообщающиеся сосуды подкрашенную жидкость (рис. 109, с. 94). Как устанавливается жидкость в коленах?

2. Обратите внимание, что жидкость в двухколенных сообщающихся сосудах не устанавливается на одном уровне (рис. 110, с. 94)!

Почему? Дайте письменный ответ.

Замечание. Прибор не встряхивайте, жидкость не размешивайте и не выливайте!

3. Проделайте опыт с сосудом с водомерным стеклом (рис. 111, с. 95). В каких случаях желательно использовать водомерное стекло?

4. Пофонтанируйте! Для этого используйте резиновую трубку и не забудьте воспользоваться противнем (кюветой).

Вытрите капли жидкости на столах, слейте воду в сосуд. Теперь можно переходить к другому столу!

Работа № 11. Измерение массы воздуха в малом объёме и вычисление его веса (обнаружение веса воздуха)

Оборудование: насос воздушный ручной, стеклянный шар для взвешивания воздуха (в матерчатом чехле), рычажные весы, разновесы, три тела равной массы, но разного объёма, толстостенная резиновая трубка.

1. Убедитесь, что предложенные тела имеют разный объём, но одинаковые массы.

Чем это объяснить? Дайте письменный ответ.

2. На воздух, как и на всякое тело, находящееся на Земле, действует сила тяжести, следовательно, воздух обладает весом. Вес воздуха легко вычислить, зная его массу. Для этого можно взять прочный стеклянный шар (в чехле!) с пробкой и резиновой трубкой с зажимом (рис. 115, с. 97), откачать из него воздух (25 движений поршнем) и уравновесить на весах (m 177 г). Затем, открыв зажим на резиновой трубке, впустить в шар воздух. Равновесие весов при этом нарушится. Для его восстановления придётся положить на другую чашу весов гири, масса которых и будет равна массе воздуха в объёме шара.

Зачем необходим чехол? Чему равна масса выкачанного воздуха? Дайте письменный ответ.

Замечание. Масса воздуха в физическом кабинете составляет около 280 кг. Удивительно, но факт! Следовательно, вес этого воздуха примерно 2800 Н. Напоминаем, что на 1 см 2 человеческого тела приблизительно действует сила 10 Н.

Работа № 12. Наблюдение действия атмосферного давления

Существованием атмосферного давления могут быть объяснены многие явления. Пронаблюдайте некоторые из них.

1. Оборудование: две пробирки (одна входит в другую с небольшим зазором), стакан с водой, спичка, кювета, бумага.

Заполните большую пробирку водой наполовину и вставьте в неё вторую. Опрокиньте их, держа внешнюю пробирку рукой и придерживая другой рукой внутреннюю. Как только из большой пробирки начнёт вытекать вода, внутренняя будет подниматься вверх. Опыт проводите над столом, на небольшой высоте над кюветой.

2. Оборудование: два одинаковых стакана, кольцо из бумаги, спички, бумага.

Мокрое бумажное кольцо положите плашмя на край одного стакана. Подожгите кусок бумаги, опустите в этот же стакан и почти сразу накройте его вторым стаканом. Через 1–2 с осторожно поднимите верхний стакан. Что получилось? И получилось ли? Если не получилось – опыт повторите.

3. Оборудование: шар для взвешивания воздуха без чехла, насос воздушный ручной, широкий сосуд с водой.

Перед опытом шар соедините резиновой трубкой с насосом и откачайте воздух (не более 15 движений поршнем). Перегните резиновую трубку, шар отсоедините от насоса и загнутый конец трубки опустите в сосуд (банку) с водой. Разожмите резиновую трубку под водой (рис. 117, с. 99).

Почему вода входит в шар? Дайте письменный ответ.

Аккуратно расположите приборы на столе. Остатки сгоревшей бумаги высыпьте в контейнер (коробку). Переходите к следующему столу.

Работа № 13. Наблюдение действия атмосферного давления в медицинских приборах (пипетке, шприце, ливере, банке) (рис. 119, с. 99)

Оборудование: сосуд с водой, пипетка, шприц, ливер, медицинская банка из пластика.

Каждому человеку, а не только медицинским работникам, приходится пользоваться в быту медицинскими приборами. Попробуйте и вы. Все эти приборы действуют благодаря существованию атмосферного давления.

1. Пипетка – прибор для получения капель жидкости. Наберите в пипетку воду и объясните её действие.

2. Объясните действие шприца.

3. Ливер служит для взятия проб различных жидкостей. Ливер опускают в жидкость, затем закрывают пальцем верхнее отверстие и вынимают из жидкости. Когда верхнее отверстие открывают, из ливера начинает вытекать жидкость. Проделайте опыт и объясните действие этого прибора.

4. Для установки банки пальцами зажмите её баллон примерно посередине, быстро внесите внутрь горящую спичку (или полоску бумаги) и сейчас же вынесите её, плотно установите горловину банки на кожу и отпустите. Лечебный эффект осуществляется за счёт вакуума, вызывающего местный прилив крови и лимфы к коже из лежащих глубже тканей, что оказывает воздействие на сосуды внутренних органов. Для лучшего присасывания банок кожу рекомендуется смазать борным вазелином. Согласно последним медицинским рекомендациям, использовать лучше пластиковые банки, а не стеклянные.

Работа № 14. Наблюдение действия атмосферного давления в трубке с поршнем (шприце). Наблюдение работы поршневого насоса по действующей модели

Оборудование: две трубки с поршнем от приборов «шар Паскаля» (или медицинский шприц), сосуд с подкрашенной водой, две модели поршневых жидкостных насосов из оргстекла.

1. Пронаблюдайте подъём воды в трубках при движении поршня вверх (рис. 116, с. 97).

Почему это происходит только в одной трубке? Дайте письменный ответ.

2. По модели объясните работу поршневого насоса с воздушной камерой (рис. 131, с. 111). (При объяснении не забудьте про закон Паскаля и атмосферное давление.)

3. Если есть желание, объясните работу поршневого насоса по другой модели (не по рисунку в учебнике!) (рис. 130, с. 110).

Работа № 15. Наблюдение зависимости архимедовой силы от объёма погружённой части тела в жидкость и от плотности жидкости

1. Оборудование: пружина, большой пузырёк с водой, сосуд с водой, игрушка «Растущие грибы», стакан с водой, промокательная бумага.

Существование силы, выталкивающей тело из жидкости, легко обнаружить на опыте. Подвесьте тело (пузырёк с водой) к пружине и опустите в сосуд с водой (рис. 137, с. 116).

Почему сокращается пружина? Какими двумя способами можно уменьшить сжатие пружины? Какой из них вам доступнее?

Замечание. Мокрое тело размещайте на промокательной бумаге.

2. Рассмотрите устройство игрушки. Понаблюдайте, как «растут» грибы. Почему они «растут» и почему по очереди?

3. Оборудование: лабораторные весы без чашек с уравновешенными на них телами разного объёма, два сосуда с водой; сосуд с солёной водой или с керосином (маслом); лабораторные весы с уравновешенными на них одинаковыми телами.

Почему нарушается равновесие весов и в том случае, когда полностью опускают в воду тела одинаковой массы, но разного объёма, и когда тела равного объёма опускают в разные жидкости?

Вспомните формулу F_A = _жgV_тела. Дайте письменный ответ.

Наведите порядок на столе!

Работа № 16. Сравнение архимедовой силы с весом жидкости, вытесненной телом

Оборудование: прибор «ведёрко Архимеда», штатив, сосуд с водой, отливной сосуд, сухая тряпка.

На основании этого опыта можно заключить, что сила, выталкивающая целиком погружённое в жидкость тело, равна весу жидкости в объёме этого тела.

Опыт выполняйте согласно рис. 139, с. 118. Указатель пружины поднимается вверх, пружина сокращается, показывая уменьшение веса тела в жидкости. В данном случае на тело, кроме силы тяжести, действует ещё и сила, выталкивающая его из жидкости. Если в ведёрко вылить жидкость из стакана (ту, которую вытеснило тело), то указатель пружины возвратится к своему начальному положению.

О чём это говорит? Вспомните формулу F_выт = _жgV_т.

Вылейте воду из ведёрка в отливной сосуд.

Работа № 17. Измерение объёма тела неправильной формы при помощи мензурки и отливного стакана (рис. 140, с. 121)

1. Определите объём стеклянного баллона электрической лампочки накаливания. Ответ дайте в кубических сантиметрах.

Оборудование: отливной стакан, мензурка, сосуд с водой, стакан, литровая банка с водой, полый кубический дециметр (демонстрационный), электрическая лампа.

2. Убедитесь, что объём 1 л воды равен 1 дм 3 , следовательно, 1 мл = 1 см 3 .

Работа № 18. Наблюдение плавания тел в зависимости от плотности вещества, из которого состоит тело, и плотности жидкости. Наблюдение действия архимедовой силы на тело, помещённое в газ

1. Оборудование: химический стакан с подкрашенной водой и светлым машинным маслом (керосином), чайная ложка, коробка с промокательной бумагой, три шарика (металлический, парафиновый, пенопластовый или корковый), сухая тряпка.

Убедитесь в том, что, если плотность сплошного тела больше плотности жидкости, то тело в такой жидкости тонет, а если плотность сплошного тела меньше плотности жидкости, то такое тело частично погружается в жидкость и плавает на её поверхности.

1. Осторожно опустите шарики в стакан с жидкостями в любой последовательности. Наблюдайте их расположение в жидкостях. Сравните плотности жидкостей и тел (см. таблицу).

Закончив опыт, осторожно выньте шарики чайной ложкой и положите их в коробочку с фильтровальной бумагой. Капли жидкости на рабочем столе вытрите сухой тряпкой.

2. Оборудование: штатив, колпак из фольги от шоколада, блок, спички, нитка с пластилином. Убедитесь в действии F_А на тело, помещённое в газ (воздух).

Под колпак из обёрточной фольги внесите зажжённую спичку.

Что происходит? Почему колпак, подвешенный через блок и укреплённый на штативе, «всплывает»? Дайте письменный ответ.

Можно ли этот колпак назвать моделью аэростата?

Работа № 19. Измерение массы тела («рыбы») с помощью рычага

Оборудование: деревянная указка или просто палка; невскрытая банка консервов, на этикетке которой указана масса; штатив с лапкой; тело неизвестной массы («рыба»); полиэтиленовый пакет (для банки), бечёвка.

Представьте, что в походе вы поймали крупную рыбу. Конечно, вам захочется узнать её массу. Это несложно сделать с помощью подручных средств: палки, верёвки и банки с консервами (рис. 154, с. 138). Всё это есть на вашем столе. Имейте в виду: нетто – это масса продукта без тары (банки), брутто – масса продукта вместе с тарой. Обратите внимание, какая масса указана на этикетке, и прикиньте, на сколько граммов её нужно увеличить. Итак, что предварительно нужно сделать с указкой (палкой)? В каком качестве вы будете её использовать?

Подсказка : массу своей «рыбы» найдёте, решив пропорцию: Дайте письменный ответ.

Работа № 20. Наблюдение превращения потенциальной энергии в кинетическую и наоборот

Оборудование: маятник Максвелла, массивная металлическая плита, модель «мёртвая петля», металлические шарики, пластмассовая игрушка «водяное колесо», противень, сосуд с водой, модель гидротурбины.

Явления природы обычно сопровождаются превращением одного вида энергии в другой. Убедитесь в этом.

1. Маятник Максвелла (рис. 175, с. 157). В этом опыте при движении вращающегося диска вниз его потенциальная энергия превращается в кинетическую, а при движении вверх кинетическая энергия превращается в потенциальную.

2. Отскочив от плиты, шарик поднимается почти до той же высоты, с которой начал падать (рис. 176, с. 157). В верхней точке подъёма вся его кинетическая энергия вновь превратится в потенциальную.

3. Работа с моделью «мёртвая петля».

4. Работа с водяным колесом.

5. Если будет желание, пронаблюдайте вращение гидравлической турбины. Прибор находится в раковине.

В каком из этих пяти опытов не происходило превращения одного вида энергии в другой? Дайте письменный ответ.

Не забудьте навести порядок на рабочем столе!

Учитель. Вот и закончился наш урок. Как вы помните, я назвала его «Необыкновенная физика в обыкновенных опытах». И теперь я хочу предложить другое название, а вы мне посоветуйте, как же всё-таки назвать наш последний урок. Второе название: «Обыкновенная физика в необыкновенных опытах». Я так и думала! Тот из вас, кто выбрал первое название, может стать учителем физики или даже учёным, физиком-исследователем. А тот, кто выбрал второе задание, может стать хорошим лаборантом. Прошу сдать листы с письменным отчётом. Урок окончен, до встречи в следующем учебном году!

* Здесь рисунки для экономии места не приводятся, но указаны их номера в учебнике: А.В.Пёрышкин. Физика-7. – М.: Дрофа, 2000. – Ред.

ЕСТЕСТВЕННАЯ ФОРМА ЖИДКОСТИ

Мы привыкли думать, что жидкости не имеют никакой собственной формы. Это неверно. Естественная форма всякой жидкости — шар. Обычно сила тяжести мешает жидкости принимать эту форму, и жидкость либо растекается тонким слоем, если разлита без сосуда, либо же принимает форму сосуда, если налита в него. Находясь внутри другой жидкости такого же удельного веса, жидкость по закону Архимеда “теряет” свой вес: она словно ничего не весит, тяжесть на нее не действует — и тогда жидкость принимает свою естественную, шарообразную форму.

Прованское масло* плавает в воде, но тонет в спирте. Можно поэтому приготовить такую смесь из воды и спирта, в которой масло не тонет и не всплывает. Введя в эту смесь немного масла посредством шприца, мы увидим странную вещь: масло собирается в большую круглую каплю, которая не вплывает и не тонет, а висит неподвижно [Чтобы форма шара не казалась искаженной, нужно производить опыт в сосуде с плоскими стенками (или в сосуде любой формы, но поставленном внутри наполненного водой сосуда с плоскими стенками)].

Масло внутри сосуда с разбавленным спиртом собирается в шар, который не тонет и не всплывает (опыт Плато). Это, однако, еще не все. Пропустив через центр жидкого масляного шара длинный деревянный стерженек или проволоку, вращают их. Масляный шар принимает участие в этом вращении. (Опыт удается лучше, если насадить на ось небольшой смоченный маслом картонный кружочек, который весь оставался бы внутри шара.) Под влиянием вращения шар начинает сначала сплющиваться, а затем через несколько секунд отделяет от себя кольцо. Разрываясь на части, кольцо это образует не бесформенные куски, а новые шарообразные капли, которые продолжают кружиться около центрального шара.
Если масляный шар в спирте быстро вращать при помощи воткнутого в него стерженька, от шара отделяется кольцо.

Впервые этот поучительный опыт произвел бельгийский физик Плато. Здесь описан опыт Плато в его классическом виде. Гораздо легче и не менее поучительно произвести его в ином виде. Маленький стакан споласкивают водой, наполняют прованским маслом и ставят на дно большого стакана; в последний наливают осторожно столько спирта, чтобы маленький стакан был весь в него погружен. Затем по стенке большого стакана из ложечки осторожно доливают понемногу воду. Поверхность масла в маленьком стакане становится выпуклой; выпуклость постепенно возрастает и при достаточном количестве подлитой воды поднимается из стакана, образуя шар довольно значительных размеров, висящий внутри смеси спирта и воды.

Упрощение опыта Плато.

За неимением спирта можно проделать этот опыт с анилином — жидкостью, которая при обыкновенной температуре тяжелее воды, а при 75 — 85°С легче ее. Нагревая воду, мы можем, следовательно, заставить анилин плавать внутри нее, причем он принимает форму большой шарообразной капли. При комнатной температуре капля анилина уравновешивается в растворе соли [Из других жидкостей удобен ортотолуидин — темно-красная жидкость; при 24° она имеет такую же плотность, как и соленая вода, в которую и погружают ортотолуидин].

*Прованское масло — устаревшее название оливкового масла.