Цель урока:
- Изучить физические основы работы и устройства пневматических инструментов и гидравлического пресса.
- Продолжить работу по расширению кругозора учащихся, повышению интереса к предмету.
Оборудование:
Демонстрационное:
- компьютер, мультимедиапроектор,
- экран, колесо, макет вагона, гидравлический пресс.
Раздаточное:
- стакан с водой,
- два шприца разного диаметра, трубка.
“Душа науки – это практическое применение ее открытий”
У. Томсон
Ход урока
I. Изучение новой темы
Учитель: Сегодня мы познакомимся с примерами того, как законы физики приходят на помощь человеку в его практической деятельности; рассмотрим принцип действия пневматических инструментов и гидравлических машин.
– Как читается закон Паскаля?
Ученик: Давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку одинокого во всех направлениях.
У. Что означает слово “Пневмотическое”? (Дыхание, ветер)
– Ротики закрываем, зажимаем нос, попробуем выдохнуть. Что ощущаете?
Ученик: Увеличение давления в ротовой полости в ушах.
Учитель: Почему?
Ученик: Уменьшили объем легких и давление увеличивается в легких и оно передается в ротовую полость.
Учитель: Правильно. Молодец. Что означает слово гидравлический? (Гидравликос – водяной.)
– Для того, чтобы вода двигалась по трубке что необходимо? (Давление)
– Что такое механическое давление?
Р = F/S; F = p* S
Опыт: Отодвинули поршень. Вокруг шприца есть давление? (Да, атмосферное)
Оно одинаково со всех сторон и поршень не движется.
Учитель: Какой поршень отодвинуть легче? (Маленький. На большой поршень сила атмосферного давления действует больше и поэтому трудно отодвинуть)
Располагаем шприц вертикально, закроем пальцем отверстие и попробуем выдвинуть поршень. Воздух может войти в шприц? (Нет) Значит там вакуум. Почему поршень возвращается назад? (За счет атмосферного давления)
Причина возникновения атмосферного давления? (Земное притяжение. Верхние слои давят на нижние …)
С какой радости атмосфера давит верх на поршень? (По закону Паскаля)
Если где-то в воздухе мы создаем давление, оно может передаваться?
Ученик. Да, по закону Паскаля.
Учитель: Соединяем шприцы. Давим на один из шприцов. Что происходит? Давлю вниз. А почему поршень движется вверх?
При увеличении объема воздуха под поршнем давление уменьшается. А что происходит с атмосферным давлением? (Не меняется)
Почему маленький поршень движется медленно?
Ученик: Мешает сила трения.
Учитель: Как уменьшить трение?
Ученик: Отполировать, смазать маслом.
Учитель: Итак, мы выяснили, что давление воздуха можно передать. Где это используется? Где используется похожая система?
Ученик: В насосе, но там один поршень. В автобусе. Открывание двери.
Демонстрация опыта.
Учитель: Как вы думаете, надежна ли эта система?
Ученик: не совсем герметично.
Учитель: Берем маленький шприц, выдвигаем поршень, закрываем отверстие и попробуем опустить. Трудно? Почему? Вспомним свойства воздуха.
Ученик: Воздух сжимаем и упруг.
Учитель: Всасываем воду в шприц. Заполняем до половины. Закрываем пальчиком и попробуем сжать воду. Получается? (Нет)
Учитель: А почему воздух можно сжать, а воду нет?
Ученик: Молекулы воздуха далеко расположены друг от друга. А в жидкости между ними –одна молекула?
Учитель: Лучше держит и передает давление воздух или вода?
Ученик: Вода.
Учитель: Распространяется ли закон Паскаля на воду? (Да.) Трубка должна быть прямая или кривая?
Ученик: Любая.
Учитель: Где с помощью жидкости передают давление? (Тормоза у машин)
(Слайд 4) Приложение 1
Тормозная жидкость находится в трубке, которая соединяется с цилиндром с поршнем. Сейчас попробуйте нажимать на один и другой поршень. Что замечаете?
Ученик: На маленький поршень легче нажимать. Большой цилиндр у колеса, а маленький у педали. Окончание поршня – тормозная колодка.
Демонстрация работы тормоза
Учитель: Для чего на конце поршня шероховатость? (Для увеличения силы трения)
Выводы: Передача давления воздухом используется в системе привода открывания дверей в автобусе, в вагонах поездов и других транспортных средств.
Передача давления жидкостями используется в тормозной системе автомобилей.
Учитель: Гидравлический пресс. Что это такое?
Ученик: Это система из двух цилиндров разного диаметра с поршнями. Цилиндры соединены с трубкой.
Учитель: По большому счету мы уже получили гидравлический пресс. Давим на маленький. Что происходит с большим? И обратно. На какой поршень легче давить? Давим на маленький и попробуем придержать большой. Трудно? Значит. С маленькой силой можно получить большую силу!
Итак, назначение пресса – увеличение силы.
Что там под поршнем?
Ученик: Масло.
Учитель: Какое? Сливочное? (Минеральное) Почему масло а не вода?
Ученик: Масло уменьшает трение, обеспечивает герметичность, от масла не ржавеют детали.
Мы прикладываем силу к маленькому поршню Fм , площадь поршня Sм . Если мы давим с какой то силой на малый поршень, что в жидкости возникает?
Ученик: Давление.
Учитель: Возникает, то передается? (Да) Значит в большом поршне также возникает давление Fб. Как читается закон Паскаля? Я уже забыла.
Что можно сказать о давлениях рм и рб?
Ученик: Они равны.
Учитель:
рм = рб
Fм/ Sм = Fб/ Sб
Как в математике называете вы такую запись?
Ученик: Пропорция.
Учитель: Применим основное свойство пропорции и получим
Fм Sб = Fб Sм / Sм Fм
Sб/ Sм = Fб/ Fм
Сила Fб во сколько раз больше силы Fм, во сколько раз площадь большего поршня Sб больше площади малого поршня Sм
Если Sб/ Sм =10, то Fб/ Fм =10
Fб/ Fм – выигрыш в силе.
Демонстрация видеофрагмента. Применение гидравлической машины
Благодарю вас за работу. Осталось подвести итог. Что же мы узнали сегодня? (Слайд 3) Приложение 1
Итак,
- Где используется передача давления воздухом?
- Где используется передача давления жидкостями?
- Какой выигрыш в силе даёт гидравлический пресс?
- Какой закон используется у устройствах пневматических инструментов и гидравлических машин?
Интерактивная задача.
Оценки за урок.
Домашнее задание: Выяснить принцип работы системы умывания ветрового стекла автомобиля. Сделать модель системы.