- Hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng; phương, chiều, độ lớn của lực căng bề mặt.. GV: Chiếc lưỡi dao lam có thể nổi trên mặt nước khi nó đặt nằm ngang, nhưng lại bị chìm vào trong nước
Trang 1Ngày soạn: 1/ 4/ 2015.
Ngày giảng: 6/ 4/ 2015
Tiết 63: CÁC HIỆN TƯỢNG BỀ MẶT CỦA CHẤT LỎNG
I MỤC TIÊU.
1 Kiến thức.
- Mô tả được thí nghiệm về hiện tượng căng bề mặt
- Nói rõ được phương, chiều, độ lớn của lực căng bề mặt Nêu được ý nghĩa và đơn vị đo của hệ số căng bề mặt
2 Kĩ năng
- Vận dụng công thức tính lực căng bề mặt để giải các bài tập.
3 Thái độ
- Có thái độ tích cực trong học tập và tiếp thu kiến thức mới
- Hứng thú và yêu thích môn học
II TRỌNG TÂM.
- Hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng; phương, chiều, độ lớn của lực căng bề mặt
III PHƯƠNG PHÁP, PHƯƠNG TIỆN.
1 Phương pháp
- Nêu và giải quyết vấn đề kết hợp với thảo luận
- Thí nghiệm
2 Phương tiện.
- Sách giáo khoa, phấn, bảng
- Máy tính, máy chiếu
- Bộ dụng cụ thí nghiệm khảo sát hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng
IV TIẾN TRÌNH DẠY HỌC.
1 Ổn định lớp (1 phút).
Lớp 10A9
2 Kiểm tra bài cũ (3 phút).
GV: Phát biểu và viết công thức tính nở dài của vật rắn? Giải thích ý nghĩa của các đại lượng trong công thức?
HS: Sự nở dài (vì nhiệt) là sự tăng độ dài của vật rắn khi nhiệt độ tăng
Công thức tính độ nở dài:
Trang 2Δl = l – lo = α lo Δt Trong đó: Δl: độ nở dài
lo: độ dài của vật ở nhiệt độ đầu to
l: độ dài của vật ở nhiệt độ sau t
Δt = t – to: độ tăng nhiệt độ
α: hệ số nở dài (1/K hoặc K-1) phụ thuộc vào chất liệu vật rắn
3 Bài mới.
Hoạt động 1(1 phút): Đặt vấn đề.
Tại sao những con nhện có thể đi dễ dàng trên nước? cái kim có thể nổi trên mặt nước? giọt nước có dạng gần hình cầu? Để trả lời được những câu hỏi đó chúng ta cùng nghiên cứu bài 37, tiết 63: Các hiện tượng bề mặt của chất lỏng
Hoạt động 2(14 phút): Tìm hiểu hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng.
GV: Chiếc lưỡi dao lam có thể nổi trên mặt nước
khi nó đặt nằm ngang, nhưng lại bị chìm vào trong
nước khi đặt nó nằm nghiêng là do có hiện tượng
căng bề mặt của chất lỏng Chúng ta cùng nghiên
cứu phần I để tìm hiểu rõ hơn về hiện tượng này
1 Thí nghiệm
Mục đích: Khảo sát hiện tượng xảy ra trên bề mặt
chất lỏng
Dụng cụ: Khung dây đồng có buộc ngang một sợi
chỉ, nước xà phòng
Các em tiến hành TN như sau: Nhúng khung dây
đồng có buộc dây chỉ vào nước xà phòng Sau đó
nhấc nhẹ khung dây đồng ra ngoài để tạo thành một
màng xà phòng phủ kín mặt khung dây
Em hãy nhận xét hình dạng của sợi dây chỉ lúc này?
HS: Sợi dây chỉ có hình dạng không xác định
GV: Chọc thủng phần màng xà phòng ở một bên
của sợi dây chỉ Lúc này sợi dây chỉ có hình dạng
như thế nào?
HS: Sợi dây chỉ có dạng một cung tròn
GV: Nhận xét Vậy chứng tỏ rằng sợi dây chỉ đã bị
I HIỆN TƯỢNG CĂNG
BỀ MẶT CỦA CHẤT LỎNG.
1 Thí nghiệm.
-Mục đích: Khảo sát hiện tượng xảy ra trên bề mặt chất lỏng
-Dụng cụ: Khung dây đồng
có buộc ngang một sợi chỉ, nước xà phòng
-Tiến hành TN
Trang 3màng xà phòng kéo căng và có dạng một cung tròn.
Em có nhận xét gì về diện tích bề mặt phần xà
phòng còn đọng lại trên khung dây so với phần diện
tích màng xà phòng bị mất đi?
HS: Nhỏ hơn
GV: Một thí nghiệm khác: cô có một khung kim
loại và một thanh trượt có thể dịch chuyển dễ dàng
trên khung kim loại Cô đặt ngang thanh trượt trên
khung kim loại, ta thấy thanh đồng không dịch
chuyển Giữ nguyên vị trí của thanh trượt trên
khung KL và nhúng vào trong nước xà phòng Nhấc
khung KL lên Lúc này có hiện tượng gì xảy ra?
HS: Xuất hiện màng xà phòng trên khung dây
GV: Cô thả tay giữ thanh trượt ra thì có hiện tượng
gì?
HS: Thanh trượt trượt trên khung dây
GV: Diện tích màng xà phòng sau khi thanh trượt
lớn hơn hay nhỏ hơn diện tích ban đầu?
HS: Nhỏ hơn
GV: Vậy chứng tỏ màng xà phòng đã bị co lại
Từ hai TN trên ta có nhận xét gì về diện tích bề mặt
của chất lỏng?
HS: Bề mặt của chất lỏng luôn có xu hướng tự co
lại tới diện tích nhỏ nhất có thể
GV: Nhận xét Thanh trượt chuyển động được
chứng tỏ phải tồn tại một lực kéo thanh trượt về để
diện tích màng xà phòng nhỏ nhất Người ta gọi đó
là lực căng bề mặt của chất lỏng
Kết luận: Bề mặt của chất lỏng luôn có xu hướng tự co lại tới diện tích nhỏ nhất có thể
Hoạt động 3 (18 phút): Tìm hiểu về lực căng bề mặt.
Trang 4Để xác định được điểm đặt, phương, chiều, độ lớn
của lực này ta cùng nghiên cứu phần 2 Lực căng bề
mặt
Trong TN vừa rồi ta thấy lực căng bề mặt đã kéo
thanh trượt dịch chuyển, vậy lực căng bề mặt có
điểm đặt ở đâu?
HS: Ở trên thanh trượt
GV: Đúng rồi Mà thanh trượt nằm trên mặt chất
lỏng nên ta có thể nói: Lực căng bề mặt có điểm đặt
tại đoạn đường bất kì trên bề mặt chất lỏng
Ta thấy thanh trượt dịch chuyển vuông góc với
khung kl Vậy lực căng bề mặt có phương như thế
nào?
HS: Có phương vuông góc với thanh trượt
GV: Vậy tức là có phương vuông góc với đoạn
đường bất kì trên bề mặt chất lỏng Nhưng phương
vuông góc đó vuông góc với bề mặt chất lỏng thì có
đúng không?
HS: Không
GV: Vậy thì nó phải như thế nào?
HS: Nằm trên bề mặt của chất lỏng hay tiếp tuyến
với bề mặt chất lỏng
GV: Vậy ta có kết luận gì về phương của lực căng
bề mặt?
HS: Phương: vuông góc với đoạn đường này, tiếp
tuyến với bề mặt chất lỏng
GV: Chiều của nó như thế nào?
HS: Chiều: làm giảm diện tích bề mặt chất lỏng
GV: Bằng thực nghiệm người ta đã chỉ ra rằng: Độ
lớn của lực căng bề mặt F tác dụng lên một đoạn
thẳng có độ dài l tỉ lệ với độ dài l :
f = σ l Trong đó: f: lực căng bề mặt (N)
σ: hệ số căng mặt ngoài (N/m)
l: độ dài của đoạn đường mà lực căng
mặt ngoài tác dụng (m)
Nếu thanh trượt có độ dài là a thì độ dài đoạn
đường mà lực căng ngoài tác dụng bằng bao nhiêu?
HS: Bằng a
GV: Không đúng Các em chú ý: Vì màng chất lỏng
có hai mặt (mặt trên và mặt dưới) nên độ dài đoạn
đường mà lực căng ngoài tác dụng phải bằng 2a
Vậy lực căng mặt ngoài lên một đoạn đường được
tính theo công thức nào?
2 Lực căng bề mặt.
Lực căng bề mặt có:
Điểm đặt: đoạn đường bất kì trên bề mặt chất lỏng
Phương: vuông góc với đoạn đường này, tiếp tuyến với bề mặt chất lỏng
Chiều: làm giảm diện tích bề mặt chất lỏng
Độ lớn:
f = σ l Với: f: lực căng bề mặt
σ: hệ số căng mặt ngoài (N/m)
l: độ dài của đoạn đường mà lực căng mặt ngoài tác dụng
Trang 5HS: f = σ 2a với a là độ dài đoạn đường.
GV: Tương tự như vậy em hãy nêu công thức tính
lực căng bề mặt tác dụng lên vòng dây chỉ trong
hình 37.2?
HS: Fc = σ 2 L = σ 2πD
với L= πD là chu vi vòng dây chỉ có đường kính D
GV: Các em hãy quan sát bảng 37.1 Ta thấy ở bảng
1: với các chất lỏng khác nhau thì có hệ số σ khác
nhau.Vậy em có nhận xét gì về giá trị của hệ số
căng mặt ngoài σ ?
HS: Hệ số căng mặt ngoài σ phụ thuộc vào bản chất
GV: Ở bảng 2: Nước ở các nhiệt độ khác nhau có
hệ số σ khác nhau, nhiệt độ càng tăng thì giá trị của
hệ số σ càng giảm Vậy em có nhận xét gì?
HS: Nhiệt độ của chất lỏng, σ giảm khi nhiệt độ
tăng
GV: Nhận xét, kết luận: Giá trị của σ phụ thuộc vào
bản chất và nhiệt độ của chất lỏng: σ giảm khi nhiệt
độ tăng
Nếu nhúng khung dây có buộc vòng dây chỉ có
đường kính 3 cm vào trong nước có nhiệt độ 20oC
thì lực căng bề mặt tác dụng lên dây chỉ có giá trị
bằng bao nhiêu?( Chú ý đổi đơn vị)
HS: Fc = σ 2πD = 73 10-3.2π 0,03 = 0,014 (N)
GV: Có nhiều cách để xác định hệ số căng bề mặt
của chất lỏng, trong đó cách hay được sử dụng nhất
trong phòng TN là: Nhúng đáy chiếc vòng KL
chạm vào mặt chất lỏng rồi kéo lên trên mặt thoáng
Khi đáy chiếc vòng vừa được nâng lên trên mặt
thoáng, nó không bị bứt ngay ra khỏi chất lỏng: một
màng chất lỏng xuất hiện, bám quanh chu vi ngoài
và chu vi trong của chiếc vòng có khuynh hướng
kéo chiếc vòng vào chất lỏng Lực Fc do màngchất
lỏng tác dụng vào chiếc vòng đúng bằng tổng lực
căng bề mặt của chất lỏng tác dụng lên chu vi ngoài
và chu vi trong của chiếc vòng Nếu ta kéo chiếc
vòng lên khỏi mặt thoáng của chất lỏng bằng một
lực F thì lúc này lực căng Fc cócùng phương, cùng
chiều với trọng lực P của chiếc vòng Giá trị lực F
đo được trên lực kế bằng tổng của 2 lực này:
F = Fc+ P => Fc = F – P
Gọi D và d lần lượt là bán kính ngoài và bán kính
trong của vòng KL thì tổng các lực căng bề mặt tác
dụng lên chếc vòng được tính bằng công thức nào?
Giá trị của σ phụ thuộc vào bản chất và nhiệt độ của chất lỏng: σ giảm khi nhiệt độ tăng
Cách xác định hệ số căng bề mặt của chất lỏng bằng TN
Trang 6HS: Fc = σ L = σ π (D + d)
GV: Công thức tính hệ số căng mặt ngoài?
HS: σ = Fc/ π (D + d) = (F – P)/ π (D + d)
GV: Cách tiến hành và đo đạc cụ thể các em sẽ
được nghiên cứu kĩ hơn tronh bài 40
Hoạt động 4 (5 phút): Ứng dụng của hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng.
Chúng ta vừa tìm hiểu xong về lực căng bề mặt
Bây giờ ta sẽ nghiên cứu phần 3 Ứng dụng để giải
thích một vài hiện tượng trong cuộc sống
Em hãy nêu một vài ứng dụng của hiện tượng lực
căng bề mặt của chất lỏng?
HS: Căng vải trên ô dù hoặc mui bạt ô tô, dùng
nước xà phòng để giặt quàn áo vải, ống nhỏ giọt
chất lỏng…
GV: Dựa vào kiến thức vừa học, một bạn hãy giải
tích tại sao dao lam có thể nổi trên mặt nước? còn
khi đặt nghiêng dai lam thì nó lại chìm?
HS: Vì khi thả dao lam nằm ngang trên mặt nước
nó sẽ làm mặt nước lõm xuống Nhưng bề mặt của
chất lỏng luôn có xu hướng co lại tới diện tích nhỏ
nhất nên nó có xu hướng phục hồi thành mặt phẳng
Khi đó chiều của các lực căng sẽ hướng lên trên,
mà diện tích tiếp xúc của dao lam và mặt nước lớn
nên tổng lực căng của nước lớn hơn trọng lực của
dao lam nên dao dao sẽ nổi trên mặt nước
Khi đặt nghiêng dao lam thì diện tích tiếp xúc của
3 Ứng dụng.
Do hiện tượng căng bề mặt nên nước mưa không lọt qua
lỗ nhỏ của ô, bạt…
Trang 7dao lam và mặt thoáng nhỏ nên lực căng bề mặt của
nước tác dụng lên dao lam nhỏ và nhỏ hơn trọng
lực của dao lam nên nó chìm
4 Vận dụng, củng cố (2 phút).
-Yêu cầu HS nhắc lại những kiến thức cần nhớ trong bài
5 Dặn dò (1 phút)
- Yêu cầu HS làm bài tập trang 202, 203 SGK
-Yêu cầu HS đọc trước phần III Hiện tượng mao dẫn
V RÚT KINH NGHIỆM SAU GIỜ DẠY.