МЕТОДИКА ИЗЛОЖЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПОНЯТИЙ

Давление. Формирование этого понятия можно начать с рассмотрения примеров, хорошо известных учащимся из их жизненного опыта (хождение по снегу без лыж и на лыжах, вкалывание кнопки с острым и тупым концом в доску и др.). При анализе этих примеров необходимо подвести учащихся к выводу: результат действия силы одного тела на другое (деформация) зависит от модуля силы и площади той поверхности, перпендикулярно которой эта сила действует. Этот вывод целесообразно подтвердить экспериментально. Проведём опыт: в углы небольшой доски вбивают гвозди. Сначала гвозди, вбитые в доску, устанавливают на песке остриями вверх и кладут на доску гирю (рис. 1). Затем доску переворачивают и ставят гвозди на острие (рис. 2).

Рис. 1 Рис. 2

Для обоснования необходимости введения новой физической величины учащимся можно задать следующие вопросы: 1) Ученик стоял на снегу сначала на лыжах, а затем - без лыж. В каком случае снег под ним деформировался больше? 2) Трехлетний ребенок и его папа по очереди встали на одни и те же лыжи. В каком случае деформация снега была большей? Эти вопросы обычно не вызывают затруднений у учащихся. А на вопрос «На лыжи встали папа и сын. У папы лыжи длиной 210 см, у сына - 70 см. Под кем из них снег деформируется сильнее?» ребята уже ответить не могут. Возникает необходимость уравнять условия сравнения - рассмотреть силу, действующую на поверхность единичной площади. Сообщают, что эту новую физическую величину называют давлением, обозначают ее буквой р и записывают способ ее определения в виде математического выражения: (здесь F – модуль силы, но надо обязательно подчеркнуть, что эта сила действует перпендикулярно поверхности соприкосновения тел: ее не следует называть «силой давления», иначе у учащихся возникает путаница в терминах «давление» и «сила давления»). Далее устанавливают единицу давления - 1 Па.

Конкретизацию единицы давления можно осуществить с помощью таблицы и фронтального экспериментального задания, где учащиеся определяют давление, которое производит: а) стиральная резинка, положенная на тетрадь разными гранями; б) сам ученик, стоя на полу одной и двумя ногами; в) стул. Система заданий должна быть подобрана так, чтобы школьники научились правильно определять площадь соприкосновения взаимодействующих тел.

Закон Паскаля. Этот закон является теоретической основой для изучения практически всех вопросов, связанных с давлением в жидкостях и газах. Его вводят вначале на основе мысленного эксперимента. С учащимися разбирают вопрос о распределении частиц газа (не молекул, о которых учащиеся еще не знают) при изменении его объема. Для этого теоретически рассматривают сосуд с газом (или жидкостью). Первоначально частицы газа (жидкости) распределены по всему объему сосуда равномерно. Обсуждают с ребятами, какие изменения произойдут в расположении частиц, если объем сосуда уменьшить (сдвинуть, например, поршень). Подчеркнем, что благодаря подвижности частицы будут перемещаться по всем направлениям, вследствие чего возникшее в первый момент при сжатии неравномерное расположение частиц вновь станет равномерным, но более плотным. Следовательно, давление газа (жидкости) на стенки сосуда должно возрасти. Это рассуждение подготавливает к формулировке закона Паскаля: «Давление, производимое на жидкость (газ) извне, передается без изменения в каждую точку жидкости или газа». После этого показывают опыты с шаром Паскаля.

Шар с отверстиями наполним дымом и присоединим к трубке с поршнем. Дым, с имеющимся в шаре воздухом, займет весь предоставленный объем. Будем двигать поршень вниз, увеличивая давление на прилежащий к поршню слой воздуха с дымом. Мы заметим, что очень быстро из всех отверстий начнут вырываться струйки воздуха с дымом (рис. 4). Как объяснить это явление?

Подвижность частиц дыма и молекул воздуха приводит к тому, что они распределяются равномерно по всему объему. Сталкиваясь со стенками шара, молекулы действуют на стенки, создавая давление. Сжимая газ (воздух с дымом), мы уменьшаем объем и тем самым увеличиваем вначале давление непосредственно под поршнем, действуя внешней силой. Увеличение давления с очень большой скоростью передается одинаково во все точки шара, и газ вытекает из отверстий во всех направлениях. Такой же эффект достигается и в случае, когда в шаре будет только воздух (без дыма). Дым обеспечивает только видимость вытекаемых струек воздуха. Аналогично можно провести опыт с жидкостью, например водой. Здесь давление, производимое внешней силой на поверхность воды, передается молекулами воды благодаря их подвижности по всем направлениям. Это давление и вынуждает струйки воды через отверстия шара выливаться по всем направлениям:

вниз, вбок и вверх.

Рис. 4

Следует обратить внимание на то, что закон Паскаля - количественный закон, но на первом этапе изучения это нельзя показать учащимся убедительно, так как они еще не знают устройство и принцип действия манометров. Но после того как они ознакомятся с манометрами, необходимо еще раз вернуться к закону Паскаля и экспериментально показать его количественную сторону.

Хорошей иллюстрацией практического применения закона Паскаля являются гидравлические и пневматические машины и инструменты. Часть этих вопросов изучают несколько позднее, после рассмотрения сообщающихся сосудов.

Сообщающиеся сосуды. Этот материал относится к числу легко усваиваемых. При его изучении наиболее просто организовать поисковую деятельность учащихся.

Обычно на демонстрационном столе располагают вертикально две стеклянные трубки, соединенные друг с другом резиновой трубкой снизу. Резиновая трубка вначале должна быть стянута посередине зажимом. В одну из трубок наливают воду. После этого ставят вопрос: «Как распределится вода по трубкам, если снять зажим?» Ответ школьников проверяют экспериментально. Затем с помощью опытов целесообразно найти ответы на такие вопросы: 1) В каких еще сообщающихся сосудах (по площади сечения, форме, высоте, веществу стенок, закрытых или открытых) свободные поверхности располагаются на одном уровне? 2) Свободные поверхности каких жидкостей (кроме воды) устанавливаются в сообщающихся сосудах на одном уровне? 3) Нарушается ли расположение свободных поверхностей жидкости в сообщающихся сосудах, если сосуды наклонять, поднимать или опускать один из них, изменять расстояние между ними, приводить сосуды в движение с постоянной скоростью?

Экспериментально установленное свойство сообщающихся сосудов можно объяснить на основе закона Паскаля. В рассуждениях исходят из того, что давление жидкости на одном и том же уровне одинаково. Отсюда следует, что высоты столбов однородных жидкостей в сообщающихся сосудах одинаковы.

Применение сообщающихся сосудов рассматривают при решении задач, имеющих к тому же практический интерес (водомерное стекло, артезианский колодец, шлюзы, водопровод и др.).

ПЛАНИРОВАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА

№	Дата проведения	Раздел и тема	Основной материал	Демонстрации, фронтальные опыты	Что заранее необходимо подготовить	Домашнее задание
		Давление. Единицы давления.	Определение давления как физ. величины, формула для расчета давления. Единицы измерения давления в СИ.	Зависимость давления твердого тела от силы давления и площади опоры.	Подготовить оборудование	§27
		Решение задач по теме:«Давление твердых тел»	Система задач		Карточки с индивидуальными задачами
		Давление газа	Определение понятия давление газа	Опыт с пробковым пистолетом, с резиновым шаром под стеклянным колпаком.	Подготовить оборудование	§28
		Передача давления газами и жидкостями .Закон Паскаля.	Определить принцип передачи давления газами и жидкостями.Определить смысл закона Паскаля.	Демонстрация шара Паскаля, передача внешнего давления жидкостями и газами.	Подготовить оборудование	§29
		Давление жидкости, обусловленное ее весом.	Определение понятия гидростатического давления. Определение формулы для расчета давления жидкости	Зависимость давления на дно и стенки сосуда от глубины.	Подготовить оборудование	§30
		Решение задач по теме «Давление жидкости на дно и стенки сосуда»	Система задач		Карточки с индивидуальными задачами
		Гидравлические механизмы	Определение гидравлических машин, виды гидравлических машин.		Демонстрация упрощенной схемы гидравлического пресса	§31
		Сообщающиеся сосуды	Сформулировать представления учащихся о сообщающихся сосудах, шлюзах, водопроводах, их определение.	Сообщающиеся сосуды, водопровод, шлюзы.	Подготовить оборудование	§32
		Решение задач по теме: «Гидростатическое давление жидкостей. Сообщающиеся сосуды».	Система задач		Карточки с индивидуальными заданиями
		Газы и их вес. Самостоятельная работа по теме: «Гидростатическое давление жидкостей. Сообщающиеся сосуды».	Система задач	Взвешивание колбы с воздухом и без него	Подготовить оборудование. Карточки с индивидуальными заданиями.	§33
		Атмосферное давление	Определение атмосферного давления, влияние атмосферного давления на самочувствие человека.	Опыты, подтверждающие существование атмосферного давления.	Подготовить оборудование	§34
		Измерение атмосферного давления.	Зависимость атмосферного давления, измерение атмосферного давления барометрами и манометрами.	Измерение давления барометрами и манометрами.	Подготовить оборудование	§35
		Решение задач на тему: «Атмосферное давление. Измерение атмосферного давления»	Система задач		Карточки с индивидуальными заданиями
		Действие жидкости и газа на погруженные в них тела	Определение силы, выталкивающей тело из жидкости или газ, зависимость выталкивающей силы от плотности жидкости и объема тела.	Опыт с телом, подвешенным на пружине со стрелкой.	Подготовить оборудование	§36
		Решение задач по теме: «Действие жидкости и газа на погруженные в них тела».	Система задач		Карточки с индивидуальными заданиями
		Лабораторная работа №7 «Определение выталкивающей силы»	Просмотр еть порядок выполнения работы	Проведение лабораторной работы.	Подготовить оборудование
		Закон Архимеда. Условие плавания тел.	Определение закона Архимеда, зависимость выталкивающей силы от объема тела и плотности жидкости (газа), направление выталкивающей силы, приложение выталкивающей силы, условие плавания тел.	Опыт с ведерком и телами, подвешенными на пружине, погружение пробирки с песком в воду.	Подготовить оборудование	§37
		Плавание судов. Воздухоплавание. Решение задач по теме «Закон Архимеда. Условие плавания тел».	Определе ние грузоподъемности судна, подъемной силы. Система задач.		Карточки с индивидуаль ными заданиями	§38
		Обобщение и систематизация знаний по теме «Давление»	Система задач		Карточки с индивидуаль ными заданиями
		Контроль ная работа 4 по теме «Давление»	Система задач	Проведение контрольной работы	Подготовить карточки с разноуровне выми задачами

План-конспект урока по теме «Давление. Единицы давления».

Ведущая идея:

· Вывод деформирующего действия силы на данную площадь выражается давлением.

· Чем больше сила давления, что действует перпендикулярно на опору, тем больше давление.

· Чем больше площадь опоры, на которую действует сила давления, тем меньше давление.

Цели урока:

Образовательная: владение понятиями «Давление», «Единицы измерения давления».

Воспитательная: воспитывать у учащихся мотивацию к учению, интерес к физике, формирование естественно научного мировоззрения учащихся, показ общности явлений в жизни и природе.

Развивающая: развивать воображение, логическое мышление, способствовать развитию умений рассуждать, делать выводы; работать над умением выделять главную причину, влияющую на результат; сформулировать и развить практические умения и навыки по данной теме, в частности, научиться определять давление.

Тип урока:объяснение нового материала.

Содержание изучаемого материала

Учебные элементы	Цели изучения УЭ учащимися	Задания для самоконтроля, контроля и коррекции учебных элементов
Давление	1. Дать определение давления. 2. Знать единицу измерения давления в СИ. 3. Знать формулу для нахождения давление.	1.Дайте определение давления. 2.Назовите единицу измерения давления в СИ. 3.Воспроизведите формулу для нахождения давления. 4.Приведите пример применения давления..