Bài 17 áp suất chất lỏng và chất khí

BÀI 17: ÁP SUẤT CHẤT LỎNG VÀ CHẤT KHÍ I Mục tiêu Kiến thức - Nêu áp suất tác dụng vào chất lỏng truyền nguyên vẹn theo hướng; lấy ví dụ minh họa - Thực thí nghiệm để chứng tỏ tồn áp suất khí áp suất tác dụng theo phương - Mô tả tạo thành tiếng động tai tai chịu thay đổi áp suất đột ngột - Giải thích số ứng dụng áp suất khơng khí đời sống Năng lực 2.1 Năng lực chung - Năng lực tự chủ tự học: Tự tìm kiếm thơng tin chuẩn liên quan tới kiến thức học qua SGK, tài liệu tham khảo, internet,… - Năng lực giao tiếp hợp tác: Cùng bạn nhóm thảo luận, đồng ý kiến để hoàn thành nhiệm vụ học tập, hợp tác với giáo viên tiết dạy - Năng lực giải vấn đề sáng tạo: Phát giải vấn đề hoạt động thí nghiệm 2.2 Năng lực khoa học tự nhiên - Nhận biết áp suất tác dụng vào chất lỏng truyền nguyên vẹn theo hướng - Thực thí nghiệm chứng tỏ tồn áp suất khí áp suất tác dụng theo phương - Mô tả giải thích số tượng thực tế liên quan tới áp suất chất lỏng chất khí Phẩm chất Thông qua thực học tạo điều kiện để học sinh: - Chăm học, chịu khó tìm hiểu kiến thức liên quan tới áp suất chất lỏng chất khí - Có trách nhiệm hoạt động nhóm, chủ động nhận thực nhiệm vụ học tập - Cẩn thận tính tốn tập II Thiết bị dạy học học liệu Giáo viên: Chuẩn bị: - Giáo án, soạn ppt, máy chiếu, video máy nén thủy lực, phiếu học tập số số - Các dụng cụ cho thí nghiệm: + - bóng chứa đầy nước + ống trụ rỗng, miếng bìa cứng khơng thấm nước to miệng ống có gắn kèm sợi dây + xi lanh có pit – tơng chứa đầy nước nối với ba áp kế + cốc nước đầy, tờ giấy không thấm nước + ống thủy tinh hở đầu Học sinh: Đọc trước 17: Áp suất chất lỏng chất khí III Tiến trình dạy học Hoạt động 1: Mở đầu a Mục tiêu: Khơi gợi hứng thú HS tìm hiểu áp suất chất lỏng, áp suất chất khí b Nội dung: - GV nhắc lại kiến thức cũ đưa tình có vấn đề để học sinh suy nghĩ: Theo em, khối chất lỏng đựng cốc nước liệu có gây áp suất lên đáy cốc hay không? c Sản phẩm Dự đoán câu trả lời học sinh: Chất lỏng đựng cốc nước có gây áp suất lên đáy cốc chất lỏng có trọng lượng tác dụng áp lực lên bề mặt đáy cốc d Tổ chức thực Hoạt động giáo viên học sinh *Chuyển giao nhiệm vụ học tập GV đưa hình ảnh, nhắc lại kiến thức cũ: Ở trước em biết: Một vật đặt bề mặt vật khác gây áp suất lên diện tích mặt bị ép có trọng lượng tác dụng lực ép lên bề mặt vật khác, có phương vng góc với bề mặt vật Ví dụ chồng sách đặt mặt bàn Chúng gây áp suất lên mặt bàn Dựa vào suy luận đó, theo em, khối chất lỏng đựng cốc nước liệu có gây áp suất lên đáy cốc hay không? Nội dung Bài 17: Áp suất chất lỏng chất khí *Thực nhiệm vụ học tập HS suy nghĩ tìm câu trả lời *Báo cáo kết thảo luận GV mời vài HS trả lời câu hỏi (Câu trả lời mục c Sản phẩm) *Đánh giá kết thực nhiệm vụ GV dẫn dắt vào mới: Qua câu trả lời bạn, thấy hầu hết dự đốn chất lỏng có gây áp suất Vậy chất lỏng có gây áp suất chất rắn hay khơng tìm hiểu học hơm Hoạt động 2: Hình thành kiến thức 2.1 Hoạt động 2.1: Tìm hiểu áp suất chất lỏng a Mục tiêu: HS biết chất lỏng gây áp suất lên đáy bình, thành bình vật nó; truyền áp suất chất lỏng b Nội dung - GV thông báo kiến thức: Khi đặt vật bàn, có trọng lượng, vật tác dụng áp suất lên mặt bàn Một khối chất lỏng đựng bình chứa, có trọng lượng nên gây áp suất lên đáy bình Chiều cao khối chất lỏng bình lớn, trọng lượng lớn áp suất lên đáy bình lớn Nói cách khác, áp suất chất lỏng tăng theo độ sâu - GV chuẩn bị vài bóng cao su đổ đầy nước, buộc chặt đầu bóng đặt câu hỏi 1: Tại bóng lại bị căng trịn? - GV tiếp tục sử dụng bóng cao su chứa đầy nước, sau bóp bóng GV yêu cầu HS quan sát tượng trả lời câu hỏi 2: Vì bóp hai đầu bóng lại căng trịn? - GV làm thí nghiệm hình đặt câu hỏi 3: Tại nhấn ống vào nước buông tay kéo sợi dây, miếng bìa khơng rời khỏi đáy kể quay ống theo phương khác nhau? - GV chốt kiến thức cho HS, đưa cơng thức tính áp suất chất lỏng - GV làm thí nghiệm hình thơng báo: Áp suất tác dụng vào chất lỏng truyền nguyên vẹn theo hướng - GV liên hệ thực tế cho HS máy nén thủy lực (có thể đưa CT máy nén thủy lực) Video: Máy nén thủy lực https://www.youtube.com/watch?v=-H4C_4RfR1Y c Sản phẩm Dự đoán câu trả lời HS: - Câu hỏi 1: Vì cho nước vào bóng bên bóng có nước tạo áp suất lên bóng làm bóng căng trịn - Câu hỏi 2: Khi bóp hai đầu bóng hình 17.4 lại căng trịn chất lỏng dồn hai đầu tác dụng lực lên vỏ bóng tạo áp suất làm căng trịn - Câu hỏi 3: Vì nước gây áp suất lên miếng bìa theo hướng d Tổ chức thực Hoạt động giáo viên học sinh *Chuyển giao nhiệm vụ học tập Nội dung I Áp suất chất lỏng - GV thông báo kiến thức: Khi đặt vật bàn, có Chất lỏng gây áp suất trọng lượng, vật tác dụng áp suất lên mặt bàn lên đáy bình, thành bình vật - Chất lỏng tác dụng áp suất lên thành bình, đáy bình lên vật nhúng - Áp suất p điểm Một khối chất lỏng đựng bình chứa, có trọng độ sâu h so với mặt thoáng lượng nên gây áp suất lên đáy bình chất lỏng tính bằng: p = d.h Trong đó: + p áp suất chất lỏng (N/ m2) + d trọng lượng riêng - GV chuẩn bị vài bóng cao su đổ đầy nước, buộc chặt đầu bóng, cho HS quan sát đặt câu hỏi 1: Tại bóng lại bị căng trịn? chất lỏng (N/m3) + h độ sâu tính từ mặt thống chất lỏng (m) Chú ý: Trong lòng chất lỏng đứng yên, áp suất điểm độ sâu Sự truyền áp suất chất lỏng - GV tiếp tục sử dụng bóng cao su chứa đầy nước, sau bóp bóng GV yêu cầu HS quan sát tượng trả lời câu hỏi 2: Vì bóp hai đầu bóng lại căng trịn? - Áp suất tác dụng vào chất lỏng truyền nguyên vẹn theo hướng - Khi tác dụng lực F1 lên diện tích S1 pit – tơng A, lực gây áp suất p lên chất lỏng Áp suất chất lỏng truyền nguyên vẹn đến pit – tông B có diện tích - GV làm thí nghiệm: Lấy ống trụ rỗng miếng S2 gây lực F2 nâng pit – bìa cứng khơng thấm nước to miệng ống để làm đáy tông B Ta có hệ thức: Gắn sợi dây vào miếng bìa Dùng tay kéo sợi dây để miếng bìa đậy kín ống (hình 17.5a) Nhấn ống vào nước bng tay kéo sợi dây, miếng bìa khơng rời khỏi đáy kể quay ống theo phương khác (hình 17.5b) F2 S2  F1 S1 - GV làm thí nghiệm: Dùng xi lanh có pit – tông chứa đầy nước nối với ba áp kế Đặt khối kim loại lên pit – tông, ta thấy số ba áp kế - GV thông báo: Áp suất tác dụng vào chất lỏng truyền nguyên vẹn theo hướng - GV liên hệ thực tế cho HS xem mơ hình máy nén thủy lực (có thể đưa CT máy nén thủy lực) Video: Máy nén thủy lực https://www.youtube.com/watch?v=-H4C_4RfR1Y *Thực nhiệm vụ học tập - HS lắng nghe, tiếp nhận kiến thức - HS quan sát thí nghiệm suy nghĩ tìm câu trả lời *Báo cáo kết thảo luận GV mời vài HS trả lời câu hỏi (Câu trả lời mục c Sản phẩm) *Đánh giá kết thực nhiệm vụ - GV chốt kiến thức cho HS, đưa công thức tính áp suất chất lỏng - GV liên hệ thực tế cho HS máy nén thủy lực (có thể đưa CT máy nén thủy lực) (Như cột bên nội dung) - GV dẫn dắt sang phần kiến thức mới: Khơng khí có tác dụng áp suất lên thành bình lên vật giống chất lỏng không? Chúng ta sang phần tìm hiểu áp suất chất khí 2.1 Hoạt động 2.2: Tìm hiểu áp suất chất khí a Mục tiêu - HS biết tồn áp suất khí áp suất tác dụng theo phương - Mô tả tạo thành tiếng động tai chịu thay đổi áp suất đột ngột b Nội dung - GV thông báo áp suất khí - GV yêu cầu HS làm thí nghiệm theo nhóm chứng tỏ tồn áp suất khí áp suất tác dụng theo phương hoàn thành phiếu học tập số - GV giải thích cho HS tạo thành tiếng động tai tai chịu thay đổi đột ngột áp suất trường hợp: Khi máy bay, giai đoạn máy bay cất cánh ô tô lên vùng núi cao mà độ cao tăng đột ngột Sau yêu cầu HS giải thích tượng (Câu hỏi 1): Cảm nhận thấy tiếng động mạnh tai trường hợp máy bay giảm nhanh độ cao để hạ cánh hay xe từ núi cao xuống - GV giới thiệu số ứng dụng áp suất khí sống: Giác mút, bình xịt, tàu đệm khí, … đặt câu hỏi cho HS: Câu hỏi 2: Vì khơng sử dụng giác mút với tường nhám? Câu hỏi 3: Một số bình xịt cạn dung dịch, ấn nút xịt, ta nghe thấy tiếng xì mạnh Vì sao? c Sản phẩm Dự đốn câu trả lời HS: - Phiếu học tập số 1: + Thí nghiệm 1: Ta khơng thấy nước chảy xuống + Thí nghiệm 2: ∙ Cắm ống thủy tinh ngập vào nước cốc, nước vào ống thủy tinh Nhấc ống lên khỏi mặt nước ta thấy nước bị chảy ngồi sau khơng cịn nước ống thủy tinh ∙ Khi đầu ống bị bịt kín nghiêng theo phương khác mà nước khơng chảy khỏi ống áp suất nước bên ống thủy tinh với áp suất khí bên ngồi ống - Câu hỏi 1: Trường hợp máy bay giảm nhanh độ cao để hạ cánh hay xe từ núi cao xuống áp suất khơng khí tăng đột ngột, làm cân áp suất tai tai (áp suất tai cao áp suất tai giữa) khiến màng nhĩ bị đẩy phía Nếu vịi nhĩ mở, thơng tai với họng hầu làm tăng áp suất khơng khí tai giữa, màng nhĩ bị đẩy nhanh chóng vị trí cũ Sự di chuyển nhanh màng nhĩ gây nên tiếng động tai - Câu hỏi 2: Tường nhám tức có bề mặt gồ ghề, ấn giác mút lên khơng đẩy nhiều khơng khí ngồi nên độ chênh lệch áp suất bên giác mút bên ngồi giác mút khơng đủ lớn để làm giác mút dính chặt vào bề mặt tường nhám Do vậy, người ta không sử dụng giác mút với tường nhám - Câu hỏi 3: Một số bình xịt cạn dung dịch, ấn nút xịt, ta nghe thấy tiếng xì mạnh bình xịt đẩy khơng khí bên bình xịt d Tổ chức thực Hoạt động giáo viên học sinh *Chuyển giao nhiệm vụ học tập Nội dung II Áp suất chất khí - GV thơng báo áp suất khí quyển: Chất khí tác Áp suất khí dụng áp suất lên vật lên thành bình Trái - Khí tác dụng áp Đất bao quanh khí quyển, lớp khơng khí dày suất lên vật Trái cỡ hàng nghìn kilơmét Vì chất khí có trọng lượng nên Đất theo phương vật Trái Đất chịu áp suất lớp khơng khí này, - Áp suất khí gọi áp suất khí tăng theo độ sâu giống - GV dẫn dắt: Để tìm hiểu áp suất khí quyển, em áp suất chất lỏng tiến hành thí nghiệm GV yêu cầu HS làm thí - Áp suất khí gần nghiệm theo nhóm hồn thành phiếu học tập số Phiếu học tập số mặt đất lớn có giá trị khoảng 100 000 Pa + Thí nghiệm 1: Đậy kín cốc nước đầy tờ Áp suất khơng khí giấy khơng thấm nước Lộn ngược cốc nước Quan sát đời sống xem nước có chảy ngồi khơng Áp suất khơng khí ứng + Thí nghiệm 2: dụng nhiều đời sống ∙ Cắm ống thủy tinh ngập vào nước cốc Nhấc ống lên khỏi mặt nước quan sát mực nước ống ∙ Cắm ống thủy tinh ngập vào nước cốc, dùng ngón tay bịt kín đầu ống trước nhấc lên (hình 17.8) Giữ tay, nghiêng ống theo phương khác ∙ Quan sát nước ống hai trường hợp giải thích đầu ống bị bịt kín nghiêng theo phương khác mà nước không chảy khỏi ống - GV nêu tượng ù tai (tiếng động tai): Khi máy bay, giai đoạn máy bay cất cánh ô tô lên vùng núi cao mà độ cao tăng đột ngột, ta thường có cảm giác đau tức tai, đơi cịn nghe thấy tiếng động tai Nguyên nhân tượng độ cao tăng nhanh, áp suất khí giảm đột ngột, làm cân áp suất tai tai (áp suất tai cao áp suất tai ngồi), đẩy màng nhĩ phía ngồi Nếu vịi nhĩ mở, thơng tai với họng hầu làm giảm áp suất khơng khí tai giữa, màng nhĩ bị đẩy nhanh chóng vị trí cũ Sự di chuyển nhanh màng nhĩ tạo nên “tiếng động” tai - Sau GV yêu cầu HS giải thích tượng tương tự (Câu hỏi 1): Cảm nhận thấy tiếng động mạnh tai trường hợp máy bay giảm nhanh độ cao để hạ cánh hay xe từ núi cao xuống - GV giới thiệu về: + Giác mút: Làm chất dẻo, có hình dạng trịn lõm Ấn giác mút lên bề mặt nhẵn để đẩy bớt khơng khí giác mút ngồi, làm giảm áp suất khí nó, Sau thả tay ra, áp suất khí bên lớn áp suất bên giác mút Sự chênh lệch áp suất làm giác mút dính chặt vào bề mặt GV đặt câu hỏi 2: Vì không sử dụng giác mút với tường nhám? + Bình xịt: Trong bình có chất lỏng chất khí bị nén (áp suất cao) Khi ta ấn nút nắp bình xịt, van nắp bình mở Áp suất khí bình lớn áp suất khí nên chất lỏng bị đẩy qua ống dẫn, van vịi xịt nắp bình ngồi Khi nhả nút, van đóng lại GV đặt câu hỏi 3: Một số bình xịt cạn dung dịch, ấn nút xịt, ta nghe thấy tiếng xì mạnh Vì sao? + Tàu đệm khí: loại tàu hoạt động nâng lên khỏi mặt đất hay mặt nước nhờ lớp “đệm khí”, nhờ làm giảm ma sát Nguyên lí hoạt động tàu đệm khí: Khơng khí bơm vào đáy tàu bơm cơng suất lớn Nhờ vành chắn khí nên lượng khí ngồi nhỏ nhiều so với lượng khí bơm vào Do khơng khí khơng gian đáy tàu có áp suất cao so với áp suất khí Chênh lệch áp suất gây áp lực lớn đủ nâng tàu lên khỏi mặt đất (mặt nước) Tàu chuyển động nhờ động Nhờ lớp đệm khí, tàu đệm khí di chuyển nhiều loại bề mặt: mặt đất, mặt nước, đầm lầy, … Vì thế, tàu đệm khí sử dụng phổ biến tuần tra, cứu hộ *Thực nhiệm vụ học tập - HS lắng nghe, tiếp nhận kiến thức - HS làm thí nghiệm theo nhóm suy nghĩ tìm câu trả lời *Báo cáo kết thảo luận GV mời vài HS trả lời câu hỏi (Câu trả lời mục c Sản phẩm) *Đánh giá kết thực nhiệm vụ - GV chốt kiến thức cho HS (Như cột bên nội dung) - GV dẫn dắt sang phần kiến thức mới: Như em tìm hiểu xong học hôm Bây chúng ôn lại vận dụng kiến thức cách trả lời câu hỏi phiếu học tập số Hoạt động 3: Vận dụng a Mục tiêu: HS rèn luyện kiến thức vừa học b Nội dung GV phát phiếu học tập số học sinh hoạt động theo nhóm Phiếu học tập số Câu 1: Nêu ví dụ áp suất tác dụng vào chất lỏng truyền nguyên vẹn theo hướng Câu 2: Nêu ví dụ thực tế chứng tỏ tồn áp suất khí Câu 3: Tính áp lực khí tác dụng lên mặt bàn có kích thước 60 cm x 120 cm Để tạo áp lực tương tự, ta phải đặt lên mặt bàn vật có khối lượng bao nhiêu? Câu 4: Thí nghiệm bán cầu Magdebourg (Mác – đờ - bơc) Năm 1654, nhà khoa học Ghê – rich (Otto von Guericke) – Thị trường Magdebourg tiến hành thí nghiệm lịch sử: Úp chặt hai bán cầu đồng rỗng, đường kính khoảng 30 cm với hút khơng khí khơng gian hai bán cầu Hai đàn ngựa, đàn tám kéo trừng bán cầu không tách hai bán cầu rời Giải thích thí nghiệm Câu 5: Nêu phân tích số ứng dụng áp suất khơng khí đời sống c Sản phẩm Dự đoán câu trả lời HS phiếu học tập - Câu 1: + Trong đường ống bơm nước, tăng áp lực máy bơm lên áp suất đường ống tăng mạnh làm lượng nước chảy vào bồn nhanh đầy + Máy thủy lực dùng ngành công nghiệp: Khi tác dụng lực F1 lên pit – tông A, lực gây áp suất p lên chất lỏng Áp suất chất lỏng truyền nguyên vẹn đến pit – tông B gây lực F2 nâng pit – tông B Tùy vào tiết diện pit – tơng mà lực nâng lớn nhiều lần lực tác dụng, giúp ta dùng lực tay nâng ô tô - Câu 2: + Càng lên cao áp suất khí giảm nên leo núi cao áp suất tác dụng vào thể người bên bên không cân Sự thay đổi xảy đột ngột, thể người chưa kịp thích nghi nên người ta cảm thấy chống váng khó chịu + Dùng ống nhựa nhỏ hút nước từ cốc nước vào miệng Vì cắm ống hút vào cốc nước, bên bên ống hút tiếp xúc với khơng khí, chịu tác động áp suất khí quyển, áp suất khí bên trong, bên Khi hút khơng khí ống bị hút đi, ống khơng cịn khơng khí, áp suất tác động lên mặt nước bên ống hút nhỏ áp suất tác động lên mặt nước bên ống hút Do áp suất khí bên ngồi ép nước chui vào ống hút, làm cho mặt nước ống hút dâng cao lên - Câu 3: Ta có: Áp lực đơn vị diện tích N m² Diện tích mặt bàn là: 60 120 = 7200 cm2 = 0,72 m2 Vậy áp lực khí tác dụng lên mặt bàn có kích thước 60 cm x 120 cm 0,72 N Để tạo áp lực tương tự, ta phải đặt lên mặt bàn vật có khối lượng P F 0,72 m   0,072kg 72g 10 10 10 - Câu 4: Rút hết khơng khí bên cầu áp suất khơng khí bên cầu khơng cịn, vỏ cầu chịu tác dụng áp suất khí từ phía làm cho hai bán cầu ép chặt vào Chính mà lực hai đàn ngựa, đàn không kéo hai bán cầu rời - Câu 5: + Nồi áp suất: Người ta thường dùng nồi áp suất để ninh thức ăn áp suất bên từ việc đun sôi chất lỏng (nước) tác động trực tiếp khắp bề mặt thực phẩm Nhờ nước nhiệt độ cao mà truyền nhiệt nhanh hơn, nấu thức ăn nhanh + Máy đo huyết áp: Chúng ta đo huyết áp cách bơm căng khí vào băng tay cao su, áp suất khơng khí tác dụng làm mạch đập động mạch, sau xả ghi lại phản ứng động mạch d Tổ chức thực Hoạt động giáo viên học sinh *Chuyển giao nhiệm vụ học tập Nội dung Đáp án phiếu học tập số GV phát phiếu học tập số yêu cầu HS hoạt (trong mục c Sản phẩm) động theo nhóm *Thực nhiệm vụ học tập HS thảo luận đưa câu trả lời hoàn thành phiếu học tập số *Báo cáo kết thảo luận GV mời vài HS đại diện nhóm trả lời câu hỏi phiếu học tập số *Đánh giá kết thực nhiệm vụ - GV mời HS nhóm khác nhận xét, bổ sung (nếu có) - GV chốt đáp án - GV hướng dẫn HS nhà: Ôn lại học chủ đề