Ивашкина Ольга Петровна

Учитель физики

МОУ «Гимназия №4»

г.о. Электросталь

Идентификатор 264-717-689

Тема: “Водопровод. Поршневой жидкостный насос”.

Цель урока: Приобретение знаний о конкретных технических устройствах, созданных людьми для удовлетворения своих потребностей на основе открытых законов.

Задачи урока:

1. Изучить устройство, назначение водопровода и поршневого жидкостного насоса.

2. Закрепить знания на расчет числовых значений физических величин в конкретных ситуациях.

Оборудование: Компьютер, проектор, интерактивная доска или экран, СД диск «Библиотека наглядных пособий по физике» 7-11 кл. от «1С:Образование 3.0» (Дрофа, Формоза) и презентация (с набором слайдов, подготовленных к уроку).

Демонстрации:

• Презентация.

• Компъютерная анимация «Принцип действия насоса» (СД диск «Библиотека наглядных пособий по физике» 7-11 кл. от «1С:Образование 3.0»).

Ход урока.

1. Организационный момент (1 мин).

2. Повторение изученного. Фронтальный опрос-беседа (10-15 минут).

Учитель: Отгадайте две загадки (учитель читает загадки, а на экране демонстрируются слайды из презентации):

2 слайд (мужчина на скале)

Поднимаемся мы в гору,

Стало трудно нам дышать.

А какие есть приборы,

Чтоб давленье измерять?

(отв. барометр)

смена слайда

3 слайд (изображение барометра)

На стене висит тарелка,

По тарелке ходит стрелка.

Эта стрелка наперед

Нам погоду узнает.

(отв. барометр)

Учитель: Что же такое барометр?

Ученик: Барометр-это прибор для измерения атмосферного давления.

смена слайда

4 слайд (водяной барометр Паскаля)

Учитель: (учитель вызывает ученика к доске)

На рис. изображен водяной барометр Паскаля. Чему равна высота столба воды в этом барометре при нормальном атмосферном давлении?

Ученик: (решает задачу, делая необходимые записи на доске и давая необходимые пояснения)

Дано:

ρ =1000 кг/м³

р =101325 Па

Решение: «Си» Давление столба жидкости определяется формулой: р = ρg h Теперь найдем высоту столба воды в барометре Паскаля при нормальных условиях: h=р/ρg. h=101325 Па/ 1000кг/м³·10Н/кг = 10,13 м Ответ:10,13м.
	h ­?

Учитель: Какие барометры чаще всего применяют на практике и почему?

Ученик: На практике чаще всего используют барометр-анероид

(от греческого слова «анерос» — безжидкостный), т.к. такие барометры портативны, надежны и в них отсутствует жидкость.

Учитель: Расскажите внутреннее устройство этого прибора.

смена слайда

5 слайд (внутреннее устройство барометра-анероида)

Ученик: (Показывая на слайде) Главная часть барометра — гофрированная металлическая коробочка, из которой откачен воздух, а чтобы атмосферное давление ее не раздавило, крышку пружиной оттягивают вверх. К пружине с помощью передаточного механизма прикреплена стрелка, которая передвигается вдоль шкалы при изменении давления.

Учитель: Для чего используют манометры и где их применяют?

Ученик: Манометры используют для измерения давлений жидкости или газов. (от греческого слова «манос» — редкий, не плотный). Их применяют в технике, медицине (изм. давл. человеку, давления воздуха в акваланге, определение давления в газовых баллонах и т.п.)

Учитель: Какие разновидности манометров вы знаете?

Ученик: Существуют различные конструкции манометров. Наиболее простые: металлический или трубчатый

6 слайд (устройство металлического / трубчатого манометра)

Учитель: Расскажите устройство металлического манометра, используя слайд, который перед вами.

Ученик: (Показывая на слайде) Основной частью трубчатого манометра является согнутая в дугу полая металлическая трубка. Один конец которой запаян и при помощи механических звеньев соединен со стрелкой, а другой с помощью крана соединяется с сосудом, в котором измеряют давление.

Учитель: Расскажите устройство жидкостного манометра.

7 слайд (устройство жидкостного U-образного манометра)

Ученик: (Показывая на слайде) Жидкостный U-образный манометр. Его основной частью является двухколенная стеклянная трубка, имеющая форму латинской буквы «U», в которой налита жидкость (например, вода или спирт). Работа такого манометра основана на сравнении давления в закрытом колене с внешнем давлением в открытом колене. По разности высот жидкости в коленах судят об измеряемом давлении.

Учитель: Какие сосуды называют сообщающимися. Приведите примеры.

Ученик: Сообщающимися сосудами называют сосуды, соединенные между собой. Это самовар, чайник, сифон под раковиной, водомерное стекло, водопровод, артезианские колодцы.

Учитель: Сформулируйте закон сообщающихся сосудов

Ученик: В сообщающихся сосудах поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне

смена слайда

7 слайд (анимация « Судно в шлюзе»)

Учитель: Внимательно рассмотрите схему шлюза и ответьте на вопрос: «Поднимается или опускается судно в шлюзе и почему?» (запустить анимацию, нажав стрелку —> можно ускорить просмотр)

смена слайда

8 слайд (ель на берегу горного озера)

2. Новый материал ( 20 минут)

Вид доски:

Число Тема: «Водопровод. Поршневой жидкостный насос»

Дано: ρ =1000 кг/м³ р =101325 Па	Решение: «Си» р = ρgh h=р/ρg h=101325Па/1000(кг/м³)·10Н/кг=10,13(м) Ответ:10,13м	Д/З: §44, вопросы к §, задача № 97
h­?

Учитель: Запишите с доски в тетрадь тему урока:

«Водопровод. Поршневой жидкостный насос»

Учитель: Развитие жизни неразрывно связано с гидросферой.

8 слайд (ель на берегу горного озера)

Вода явилась той основой, благодаря которой возникла жизнь. Вода – основной элемент нашей пищи. Без воды человек не может жить.

Воду человек использует (учитель демонстрирует слайды и дает к ним пояснения): в орошении

смена слайда

9 слайд (орошение с/х земель)

на транспорте

смена слайда

10 слайд (паровоз)

перевозке грузов морем

смена слайда

11 слайд (судно в море — видеоролик)

энергетике

смена слайда

12 слайд (станция)

бытовых целях и приготовлении воды питьевого качества

смена слайда

13 слайд (бутилированная вода и соленья)

Учитель: Ребята, как вы думаете, а каким же образом, вода из рек, озер, водохранилищ и из-под земли подается нам в квартиры, на заводы, т.е. потребителям?

смена слайда

14 слайд (поселок на берегу реки)

Ученик: Вода, взятая из источника, подается потребителям по водопроводу.

Учитель: Верно.

Первые водопроводные сооружения – колодцы, оросительные каналы и акведуки появились в местах развития древнейших цивилизаций в период их расцвета и явились условием этого расцвета.

Послушаем историческую справку, которою подготовил(а) (учитель называет фамилию, имя ученика).

смена слайда

15 слайд (акведук – реконструкция, (фото римского акведука, сохранившегося до наших дней)

Ученик: Акведук — сооружение для передачи воды на большие расстояния (от лат.aqua – вода, duco – веду). Это своеобразный водный канал, поднятый над землей и перекрытый сверху для предохранения от испарения и загрязнения воды. В местах понижения земной поверхности акведук поддерживают арки. Вода по нему двигалась самотеком по слегка наклоненному желобу. Акведуки строились уже в Ассирии в начале 7 века

до н.э.

Особенно знамениты римские акведуки. Первый из них был построен в 312 году до н.э. и имел длину 16,5 км. Самый длинный акведук 132 км был построен в городе Карфагене императором Адрианом. Почти 100 городов Римской империи снабжались водой с помощью акведуков.

Учитель: Исторически сложилось так, что водопроводом называют не только акведуки или каналы для подачи воды, но и всю систему сооружений, предназначенных для добычи, транспортирования, обработки и распределения воды. Можно сделать вывод:

Водопровод – это система инженерных сооружений, служащих для снабжения водой населения, заводов и фабрик (записать в тетр.)

смена слайда

16 слайд (схема современного водопровода)

Рассмотрим простую схему современного водопровода, которая предполагает наличие водонапорной башни. (объяснение по слайду)

Воду из источника (1) забирают насосами (2), которые приводятся в действие электродвигателями (3). Вода под напором через трубу (4) поступает в большой бак с водой, находящийся в водонапорной башне (5), которая служит для создания напора воды, а также для ее запаса. От этой башни на глубине порядка 2 м проложены трубы, от которых в каждый дом идут ответвления и дальше вода поступает в водопроводную сеть (6). За счет естественного

гидравлического давления вода может по трубам подниматься на высоту примерно равную высоте, на которой находиться бак с водой.

Такой водопровод, к примеру, применяют для механизированного водоснабжения фермы. Чтобы напоить животных, приготовить корма, промыть оборудование на фермах, нужно много воды.

В промышленных масштабах используют для забора воды электронасосы.

Мы рассмотрим с вами наиболее простую конструкцию ручного насоса, с помощью которого можно подавать воду.

смена слайда

17 слайд — Анимация (поршневой жидкостный насос)

Перед вами поршневой жидкостный насос (учитель, не запуская анимацию, объясняет устройство насоса и демонстрирует его элементы)

Насос состоит из цилиндра и плотно прилегающего к стенкам цилиндра поршня, который может ходить вверх вниз.

В самом поршне установлен клапан, открывающийся только вверх. Такой же клапан имеется в нижней части корпуса. Рассмотрим принцип работы насоса.

Учитель запускает анимацию

При движении поршня вверх вода под действием атмосферного давления входит в цилиндр поднимает нижний клапан и движется за поршнем

При движении поршня вниз вода, находящаяся под поршнем давит на нижний клапан и он закрывается. При этом давление воды в пространстве под поршнем возрастает и открывается верхний клапан и вода переходит в пространство над поршнем.

При следующем движении поршня вверх клапан в поршне закрывается. Вода над поршнем поднимается вместе с ним при этом нижний клапан вновь открывается и вода под действием атмосферного давления заполняет нижнюю часть насоса под поршнем.

Количество воды над поршнем при каждом следующем его опускании увеличивается. При поднятии поршня вода, поднимаясь вместе с ним выливается через сливной патрубок наружу. Такой процесс повторяется циклически.

Посмотрим второй раз. (повторный запуск анимации)

Этот насос используется для откачивания воды из спасательных шлюпок судов, на колонке в деревнях, где воду берут из скважин.

3. Закрепление и повторение (10 -15 минут)

17 слайд (поршневой жидкостный насос)

Учитель: Почему при подъеме поршня открывается нижний клапан, и вода движется за поршнем?

Ученик: Из-за перепада давления. Давление под поршнем меньше атмосферного и вода под действием атмосферного давления входит в цилиндр.

Учитель: Почему нижний клапан закрывается при движении поршня вниз

Ученик: При движении поршня вниз вода, находящаяся под поршнем давит на нижний клапан и он закрывается. При этом давление воды в пространстве под поршнем возрастает и открывается верхний клапан и вода переходит в пространство над поршнем.

Учитель: Переходим к решению задач.

смена слайда

18 слайд (рис. башни с кратким условием задачи). Другая половина слайда ( с решением задачи )закрыта шторкой.

Учитель: (учитель вызывает ученика к доске и зачитывает задание)

Сформулируйте условие задачи, используя представленный рисунок, и решите задачу.

Ученик: Какова высота водонапорной башни (в метрах), если воду в нее приходится поднимать, создавая насосом давление в 500 кПа? Плотность воды 1г/см³. Коэффициент g считать 10 Н/кг.

(решает задачу, делая необходимые записи на доске и давая необходимые пояснения)

Дано:

p=500кПа

ρ=1г/см³

g=10 Н/кг

«CИ» 500000Па 1000кг/м³	Решение: «Си» р = ρgh ĥ=р/ρg h=500000Па/1000кг/м³·10Н/кг = 50 м Ответ:50м
h-?		м

По окончании решения, учитель открывает шторку и проверяет решение задачи и выставляет оценку.

смена слайда

19 слайд (сообщающиеся сосуды)

Учитель: В обоих сосудах одна и та же жидкость. Что происходит с этой жидкостью?

Ученик: Жидкость переливается из сосуда Б в сосуд А, т.к. поверхности жидкости в сообщающихся сосудах устанавливаются на одном уровне.

Учитель: (учитель вызывает ученика к доске и зачитывает условие задачи)

Какое минимальное давление должен развивать насос, подающий воду на высоту 55м? (Ответ запишите в атм.)

Ученик: (решает задачу, делая необходимые записи на доске и давая необходимые пояснения)

Дано:

h = 55м

ρ=1000кг/м³

g=10 Н/кг

Решение: «Си» р = ρgh р= 1000кг/м³·10 Н/кг·55м=550000Па 1атм = 101325Па р = 550000Па˸ 101325 Па =5,4атм Ответ:5,4атм.
	р-?

[Если время осталось, то можно решить задачи № 583-585 (493-495) из сборника задач по физике для 7 — 9 классов общеобразовательных учреждений авторов В.И. Лукашик, Е.В. Иванова]

4. Домашнее задание: §44, вопросы к параграфу; задача № 97

Список литературы:

1. Учебник физики С. В. Громов, Н. А. Родина 7 кл.

М.: «Просвещение», 2010г.

2. Школьная энциклопедия. Том «История Древнего Мира»

М.: «Ольма – Пресс Образование», 2003г.

3. Элементарный учебник физики. Том I под редакцией академика

Г. С. Ландсберга, М.: «Наука», 1985 г.

главная редакция физико-математической литературы

4. Сборник задач по физике для 7 — 9 классов общеобразовательных

учреждений В.И. Лукашик, Е.В. Иванова.

М.: «Просвещение», 2009г.