Hướng dẫn giải bài tập bình thông nhau HSG vật lý 8

1. Hệ thống những kiến thức cơ bản có liên quan đến dạng bài tập: Áp suất: áp suất là độ lớn của áp lực lên một đơn vị diện tích bị ép. Công thức tính áp suất: . Trong đó: F : là áp lực (N) S : Diện tích bị ép (m2)  : là áp suất (Nm2 hoặc Pa) Áp suất do cột chất lỏng gây ra tại một điểm cách mặt chất lỏng một đoạn h : p = d.h = 10D.h Với : h là khoảng cách từ điểm tính áp suất đến mặt thoáng chất lỏng (m). d là trọng lượng riêng của chất lỏng (Nm3). D là khối lượng riêng của chất lỏng (kgm3). p là áp suất do cột chất lỏng gây ra (Nm2). Áp suất tại một điểm trong lòng chất lỏng : p = p0 + d.h Với : po là áp suất khí quyển (Nm2). d.h là áp suất do cột chất lỏng gây ra. p là áp suất tại điểm cần tính. Các điểm trong lòng chất lỏng trên cùng mặt phẳng nằm ngang có áp suất bằng nhau. Bình thông nhau : + Bình thông nhau chứa cùng một chất lỏng đứng yên, mực chất lỏng ở hai nhánh luôn bằng nhau. + Bình thông nhau chứa nhiều chất lỏng khác nhau đứng yên, mực mặt thoáng không bằng nhau nhưng các điểm trên cùng mặt phẳng nằm ngang có áp suất bằng nhau. (Hình vẽ) Ta có : pA = po + d2h2 pB = po + d1h1 Và : pA = pB 2. Một số hiện tượng vật lý liên quan đến dạng bài tập : Khi trộn hai chất lỏng không hòa lẫn vào nhau thì chất lỏng có trọng lượng riêng lớn hơn ở phía dưới , còn chất lỏng có trọng lượng riêng nhỏ hơn thì ở phía trên. Khi ép xuống trên hai mặt chất lỏng của hai nhánh trong bình thông nhau hai lực khác nhau thì hai mặt thoáng của hai nhánh chênh lệch nhau. Nguyên lý Paxcan : áp suất tác dụng lên chất lỏng đựng trong bình kín được chất lỏng truyền đi nguyên vẹn theo mọi hướng.

A.ĐẶT VẤN ĐỀ I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Trong chương trình Vật lý trung học sở (THCS), vấn đề áp suất chất lỏng vấn đề quan trọng chương trình; vấn đề áp suất chất lỏng, phần kiến thức bình thơng phần quan trọng , chuyên đề chương trình giảng dạy nâng cao hay bồi dưỡng học sinh giỏi bậc THCS Theo tơi chun đề bình thơng chun đề hay khó Những tập bình thơng công cụ tốt, để rèn luyện trí thơng minh, tư sáng tạo khả liên hệ thực tế Vì dạng tập bình thơng ln thi học sinh giỏi cấp huyện, cấp tỉnh, cấp quốc gia kỳ thi tuyển vào trường chuyên THPT quan tâm Loại tập bình thơng lại đề cập sách giáo khoa Vật lý lớp nên vốn kiến thức hiểu biết học sinh (HS) vấn đề nhiều hạn chế Vì nên em ngại giải loại tập này, thường tỏ lúng túng, mắc sai lầm chí khơng giải tập Thực tế qua nhiều năm giảng dạy bồi dưỡng HS giỏi môn Vật lý THCS thân nhận thấy: Các tập bình thơng chiếm phần nhỏ chương trình Vật lý THCS, loại tập thường không dễ HS, em hướng dẫn số điểm loại tốn em giải dễ dàng Xuất phát từ lý trên, để giúp HS giỏi mơn Vật lý có định hướng phương pháp giải tập bình thơng nhau, nên tơi chọn đề tài Tôi thấy việc rèn luyện kỹ cho HS giải tập bình thơng việc làm cần thiết Vì vậy, tơi chọn rút cho vài kinh nghiệm “ Hướng dẫn học sinh giỏi giải số dạng tập bình thơng nhau” II MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU: Hình thành cho HS cách tổng quan phương pháp giải số dạng tập “ Bình thơng nhau”, từ em vận dụng cách thành thạo linh hoạt việc giải tập thuộc dạng này, giúp em nắm vững kiến thức để vận dụng vào sống cách thiết thực có hiệu quả, góp phần nâng cao chất lượng đại trà đội tuyển HS giỏi III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU: Nghiên cứu sở lý luận phương pháp giải số dạng tập Vật lý “Bình thơng nhau” IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: Phương pháp chủ yếu: Để thực hiên đề tài, sử dụng chủ yếu phương pháp tổng kết kinh nghiệm , thực theo bước: * Xác định đối tượng: xuất phát từ khó khăn vướng mắc cơng tác giảng dạy bồi dưỡng HS giỏi đa dạng tập vật lý bình thơng nhau, tơi xác định cần phải có đề tài nghiên cứu phương pháp giải dạng tập bình thông * Thể nghiệm đúc kết kinh nghiệm: Trong q trình vận dụng đề tài, tơi áp dụng nhiều biện pháp như: trao đổi với giáo viên có kinh nghiệm, trò chuyện HS; kiểm tra, đối chiếu đánh giá kết Các phương pháp hỗ trợ: Ngồi ra, tơi dùng phương pháp hỗ trợ khác phương pháp điều tra, nghiên cứu tài liệu , phương pháp so sánh, thống kê … V GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI: Đề tài nghiên cứu áp dụng cho HS lớp luyện thi HS giỏi cấp trường,cấp huyện cho HS đội tuyển HS giỏi môn Vật lý trường THCS Chu Văn An – Đak Pơ Về mặt kiến thức kỹ đề tài nghiên cứu số dạng tập bình thơng số dạng tập phổ biến chương trình bồi dưỡng HS giỏi môn Vật lý cấp THCS VI PHẠM VI VÀ KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU: - Kế hoạch thực đề tài: Đề tài bắt đầu nghiên cứu từ tháng năm 2011 thử nghiệm từ năm học 2011 – 2012 Đề tài tổng kết, rút kinh nghiệm vào tháng 02 năm 2015 - Đề tài áp dụng HS giỏi môn Vật lý trường THCS Chu Văn An – Đak Pơ B NỘI DUNG I THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU – Thực trạng điều kiện học tập trình độ HS trước thực đề tài: a) Do tư nhiều HS hạn chế nên khả tiếp thu chậm, lúng túng từ khơng nắm kiến thức, kĩ bản, tượng vật lý liên quan đến bình thơng nhau, khó mà phân tích đề để vẽ hình xác hồn thiện tốn b) Đa số em chưa có định hướng chung phương pháp học lý thuyết, chưa biến đổi số công thức, hay phương pháp giải toán vật lý c) Kiến thức toán học liên quan hạn chế nên khơng thể giải tốn d) Do hạn chế thiết bị thí nghiệm, thực hành nên tiết dạy chất lượng chưa cao, dẫn đến HS tiếp thu kiến thức liên quan, nắm chất tượng vật lý hời hợt Qua số năm công tác giảng dạy trường THCS Chu Văn An nhận thấy việc học mơn khoa học tự nhiên nói chung học mơn Vật lý nói riêng nhiều HS hạn chế, muốn HS rèn luyện tư sáng tạo việc học giải tốn Vật lý thân người thầy cần phải có nhiều phương pháp nhiều cách giải Đặc biệt qua năm giảng dạy trường số lượng HS khá, giỏi mơn Vật lý Tuy nhiên có nhiều nguyên nhân có khách quan chủ quan song đòi hỏi người thầy phải tìm tòi , nghiên cứu tìm nhiều phương pháp cách giải qua tốn để từ rèn luyện cho HS lực hoạt động tư sáng tạo Với mục đích rèn luyện khả sáng tạo Vật lý, trước tập Vật lý nói chung tập bình thơng nói riêng tơi tập cho HS tìm nhiều cách giải , nhiều dạng tập Trên sở HS khái quát thành toán tổng quát xây dựng dạng toán tương tự Bên cạnh thuận lợi có nhiều khó khăn như: Điều kiện sở vật chất nhà trường thiếu thốn, khơng có đủ phòng học để dạy phụ đạo bồi dưỡng cho học sinh theo trình tự có hệ thống từ lớp nhỏ đến lớp lớn Nhưng khó khăn em HS điều kiện kinh tế khó khăn, việc quan tâm cha mẹ thân em đến học tập nhiều hạn chế Qua năm trực tiếp giảng dạy cho HS, gần gũi tiếp xúc với HS thấy em muốn học học tập cách máy móc nên dễ quên dẫn đến chán học Từ yếu tố thấy muốn HS học tốt cần phải tạo hứng thú cho HS em hiểu hiểu rõ, nắm chất vấn đề việc tốn cụ thể tốn dạng cách giải dạng tập nào? - Một số nhược điểm HS trình giải tập bình thông : a) Đọc đề hấp tấp, qua loa, khả phân tích đề, tổng hợp đề yếu, lượng thơng tin cần thiết để giải tốn hạn chế b)Vẽ hình lúng túng Một số vẽ sai khơng vẽ hình khơng hình dung tượng vật lý liên quan diễn ra, khơng thể giải tốn c) Một số chưa nắm kiến thức liên quan truyền áp suất chất lỏng, công thức tính áp suất chất lỏng, khái niệm bình thông Một số khác chưa biết vận dụng biến đổi kiến thức tốn học có liên quan tập cụ thể 3- Chuẩn bị thực đề tài: Để áp dụng đề tài, thực số khâu quan trọng sau: a) Điều tra trình độ HS, hướng dẫn sử dụng SGK tài liệu tham khảo; giới thiệu số sách tài liệu có liên quan để HS tìm đọc b) Chọn lọc nhóm tập bình thông theo dạng, xây dựng phương pháp giải chung cho dạng; lựa chọn tập mẫu, tập vận dụng nâng cao c) Lên kế hoạch thời lượng cho dạng tập Tham khảo tài liệu, trao đổi với đồng nghiệp; nghiên cứu đề thi tài liệu bồi dưỡng HS giỏi II CƠ SỞ LÝ LUẬN: Bài tập vật lý giúp HS hiểu sâu qui luật vật lý, tượng vật lý, tạo điều kiện cho HS vận dụng linh hoạt, tự giải tình cụ thể khác nhau, để từ hồn thiện mặt nhận thức tích lũy thành vốn riêng mình.Muốn làm tốt tập vật lý, HS phải biết vận dụng thao tác tư duy, so sánh, phân tích, tổng hợp, khái quát hóa để xác định chất vật lý, sở chọn cơng thức, phương pháp cụ thể thích hợp cho tập cụ thể Vì tập vật lý phương tiện tốt để phát triển tư duy, óc tưởng tượng, sáng tạo, tính tự lực suy luận.Bài tập bình thơng giúp học sinh hiểu, khắc sâu thêm phần lý thuyết đặc biệt giúp học sinh có phương pháp giải tốt tập Vật lý có liên quan đến bình thơng áp suất chất lỏng Biết vận dụng kiến thức bình thơng để giải nhiệm vụ học tập nghiên cứu số ứng dụng ngun tắc bình thơng thực tế : + Máy ép dùng chất lỏng + Hệ thống dẫn nước máy thành phố, thị xã + Mạng lưới thủy nơng + Ống đo mực chất lỏng bình kín + Vòi phun nước + Ống lấy mặt nằm ngang xây dựng … III CÁC BIỆN PHÁP VÀ GIẢI PHÁP THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Hệ thống kiến thức có liên quan đến dạng tập: * Áp suất: áp suất độ lớn áp lực lên đơn vị diện tích bị ép Cơng thức tính áp suất: p  F S Trong đó: F : áp lực (N) S : Diện tích bị ép (m2) p : áp suất (N/m2 Pa) * Áp suất cột chất lỏng gây điểm cách mặt chất lỏng đoạn h : p = d.h = 10D.h Với : h khoảng cách từ điểm tính áp suất đến mặt thoáng chất lỏng (m) d trọng lượng riêng chất lỏng (N/m3) D khối lượng riêng chất lỏng (kg/m3) p áp suất cột chất lỏng gây (N/m2) * Áp suất điểm lòng chất lỏng : p = p0 + d.h Với : po áp suất khí (N/m2) d.h áp suất cột chất lỏng gây p áp suất điểm cần tính * Các điểm lòng chất lỏng mặt phẳng nằm ngang có áp suất * Bình thơng : + Bình thơng chứa chất lỏng đứng yên, mực chất lỏng hai nhánh + Bình thơng chứa nhiều chất lỏng khác đứng n, mực mặt thống khơng điểm mặt phẳng nằm ngang có áp suất (Hình vẽ) Ta có : pA = po + d2h2 d2 h1 h2 pB = po + d1h1 Và : pA = pB A B d1 Một số tượng vật lý liên quan đến dạng tập : - Khi trộn hai chất lỏng khơng hòa lẫn vào chất lỏng có trọng lượng riêng lớn phía , chất lỏng có trọng lượng riêng nhỏ phía - Khi ép xuống hai mặt chất lỏng hai nhánh bình thơng hai lực khác hai mặt thống hai nhánh chênh lệch - Nguyên lý Paxcan : áp suất tác dụng lên chất lỏng đựng bình kín chất lỏng truyền nguyên vẹn theo hướng Giải số tập mẫu : Trong khuôn khổ đề tài này, tơi đưa số ví dụ thể hệ thống tập hướng dẫn HS giải tìm độ chênh lệch mực chất lỏng hai nhánh bình thơng số tập có liên quan Ví dụ : Một bình thơng hình chữ U chứa chất lỏng có trọng lượng riêng a) Người ta đổ vào nhánh trái chất lỏng khác có trọng lượng riêng d > với chiều cao h Tìm độ chênh lệch hai mực chất lỏng hai nhánh( chất lỏng khơng hòa lẫn vào nhau) b) Để mực chất lỏng hai nhánh nhau, người ta đổ vào nhánh phải chất lỏng khác có lượng riêng d’ Tìm độ cao cột chất lỏng Giải tất trường hợp rút kết luận Giải : a) Áp suất hai điểm A B (do mặt phẳng nằm ngang) Với : pA = po + dh (po áp suất khí quyển) PB = po + doh2 h1 Từ suy : po + dh = po + doh2 h2 h Hay: dh = doh2 Gọi h1 độ chênh lệch hai mực A B chất lỏng hai nhánh, ta có: h2 = h1+ h Thay vào phương trình ta được: dh = (h1 + h) = doh1 + doh � h1  d  � h b) +) Trường hợp d’ < Hoàn toàn tương tự trên, pA = pB Nên d.h + doho = d’.h’ Mặt khác: h + ho = h’, suy : ho = h’ – h h h' Thay vào ta được: d.h + do( h’ – h) =d’h’ ho d d o h Do d > d’ < Từ � h '  d ' d � B A o Nên h’ < 0, lúc tốn khơng cho kết d d o h Vậy d’ phải lớn do, lúc h '  d ' d � o +) Trường hợp d’ > d Tương tự ta có: d.h = d’.h’ + doho h' h Mặt khác: h = h’ + ho, suy : ho = h – h’ ho Thay vào ta được: B A d.h = d’ h’ +do (h – h’) d d o h > ( nhận được) Suy : h '  d ' d � o Tóm lại: +) Nếu d’ < do: tốn khơng cho kết d d o h +) Nếu d: toán cho kết quả: h '  d ' d � o Đặc biệt lúc d’ = d lúc h’ = h Cần lưu ý với học sinh rằng, po khơng ảnh hưởng đến kết tốn đơn giản khơng cần tính thêm đại lượng Ví dụ 2: Một bình thơng hình chữ U có chứa thủy ngân Người ta đổ cột nước cao h1 =0,8m vào nhánh phải, đổ cột dầu cao h =0,4m vào nhánh trái Tính độ chênh lệch mức thủy ngân hai nhánh, cho trọng lượng riêng nước, dầu thủy ngân d = 10000N/m3, d2 = 8000 N/m3 d3 = 136000 N/m3 Hướng dẫn giải: Gọi độ chênh lệch mực thủy ngân hai nhánh h Ta có : pB = d1 h1 pA = d3.h + d2.h2 Do :pB = pA nên d1 h1 = d3.h + d2.h2 � d3 h  d1.h1  d h2 h2 d h  d h �h 1 2 d3 Thay số với: d1 = 10000N/m3, d2 = 8000N/m3, h1 h B A d3 = 136000N/m3, h1= 0,8m h2 = 0,4m Ta được: h  10000.0.8  8000.0, 8000  3200  �0, 035( m) 136000 136000 *Ta dùng bình thơng để xác định trọng lượng riêng chất lỏng ví dụ sau: Ví dụ :Trong tay em có bình thơng chứa thuỷ ngân có hai nhánh đủ cao, thước đo độ dài lượng nước đủ dùng có trọng lượng riêng d2 Em làm để xác định trọng lượng riêng d chất lỏng bất kỳ? Cách làm: Đầu tiên, ta rót chất lỏng cần xác định trọng S S lượng riêng d1 vào nhánh bình thơng rót nước vào nhánh lại bình thơng mức thuỷ ngân hai nhánh ngang cha t long h1 Khi đó, ta đo chiều cao cột chất lỏng h1 chiều cao cột nước h2 (như hình vẽ) nuoc A B thuy nga n Áp suất hai mặt thuỷ ngân hai nhánh là: 10 h2 dh 2 pA = pB � d1h1  d h2 � d1  h * Khi hướng dẫn cho học sinh làm tập máy ép dùng chất lỏng cần củng cố lại cho học sinh kiến thức sau : Nguyên lý Paxcan: Áp suất tác dụng lên chất lỏng đựng bình kín dược chất lỏng truyền ngun vẹn theo hướng Nguyên lý hoạt động: -Gọi f áp lực tác dụng lên pít tơng nhỏ, s diện tích pít tơng nhỏ - Gọi F áp lực tác dụng lên pit tông lớn, S diện tích pít tơng lớn f s F Áp suất tác dụng lên pittông lớn là: p2  S Áp suất tác dụng lên pittông nhỏ là: p1  Theo nguyên lý Pax- Can, ta có: p1 = p2 � f F F S  �  (1) s S f s Vậy: Trong máy nén thuỷ lực, lực tác dụng lên pit tơng tỉ lệ với diện tích tiết diện pít tơng * Lưu ý: Thể tích chất lỏng chuyển từ pittơng sang pit tơng nhau: V=S.H=s.h � S h  (2) s H (Trong đó: H, h: đoạn đường di chuyển pit tông lớn, pit tông nhỏ) F h Do đó, Từ (1) (2) � f  H Ví dụ 4: Tác dụng lực f = 380N lên pittông nhỏ máy ép dùng nước Diện tích pit tơng nhỏ 2,5 cm2, diện tích pittơng lớn 180 cm2 Tính áp suất tác dụng lên pittông nhỏ lực tác dụng lên pittông lớn Hướng dẫn giải: -Gọi f áp lực tác dụng lên pít tơng nhỏ, s diện tích pít tơng nhỏ - Gọi F áp lực tác dụng lên pit tơng lớn, S diện tích pít tơng lớn 11 Áp suất tác dụng lên pit tông nhỏ là: p1  Áp suất tác dụng lên pittông lớn là: p2  f s F S Theo nguyên lý Pax- Can, ta có: p1 = p2 � f F F S  �  (1) s S f s Áp suất tác dụng lên pittông nhỏ: p f 380   1520000  N / m2  s 0,00025 Áp suất chất lỏng truyền nguyên vẹn đến pittông lớn, lực tác dụng lên pittơng lớn là: F = p.S Với S = 180 cm2 = 0,018 m2 Ta có: F = p.S = 1520000 0,018 = 27360(N) Ví dụ : Trong máy ép dùng chất lỏng, lần pít tơng nhỏ xuống đoạn 0,4m pit tơng lớn nâng lên đoạn 0,02m Tính lực tác dụng lên vật đặt pít tơng lớn tác dụng vào pit tơng nhỏ lực f = 800N Hướng dẫn giải: F F s f H S V2 S h V1 s f Khi pittông nhỏ xuống đoạn h = 0,4m phần thể tích chất lỏng từ bình nhỏ chuyển sang bình lớn V1 = sh bình lớn nhận thêm lượng chất lỏng tích V2 = SH Ta có: V1 = V2 � sh = SH � F S h  (2) s H h h 0,  16000  N  Từ (1) (Ví dụ 4) (2) � f  H � F  f �H  800 � 0, 02 Vậy lực tác dụng lên vật đặt pittông lớn 16000 N 12 IV- ỨNG DỤNG ĐỀ TÀI VÀO THỰC TIỄN: Ví dụ1: Cho bình hình trụ thơng với ống nhỏ có khóa thể tích h2 khơng đáng kể Bán kính đáy bình A r1 bình B r2= 0,5 r1 (Khố K đóng) Đổ h1 K h3 vào bình A lượng nước đến chiều cao h1= 18 cm, sau đổ lên mặt nước lớp chất lỏng cao h2= cm có trọng lượng riêng d2= 9000 N/m3 đổ vào bình B chất lỏng thứ có chiều cao h3= cm, trọng lượng riêng d3 = 8000 N/ m3 ( trọng lượng riêng nước d 1=10.000 N/m3, chất lỏng khơng hồ lẫn vào nhau) Mở khố K để hai bình thơng Hãy tính: a) Độ chênh lệch chiều cao mặt thống chất lỏng bình b) Tính thể tích nước chảy qua khố K Biết diện tích đáy bình A 12 cm2 Hướng dẫn giải: a) Xét điểm N ống B nằm mặt phân cách nước chất lỏng Điểm M A nằm mặt phẳng ngang với N Ta có: PN  PM � d 3h3  d h2  d1 x ( Với x độ cao lớp nước nằm M) d3 h3  d h2 8.103.0, 06  9.103.0, 04   0, 012m  1, 2cmA d1 104 => x = Vậy mặt thoáng chất lỏng B cao mặt thoáng chất lỏng A là: h h3  (h2  x) 6  (  1,2) 0,8cm S 12 b) Vì r2 = 0,5 r1 nên S2 = 12  3cm B h h2 (1) (2) x M (3) N Thể tích nước VB bình B thể tích nước chảy qua khoá K từ A sang B: 13 h3 VB =S2.H = 3.H (cm3)(H chiều cao cột nước bình B) Thể tích nước lại bình A là: VA=S1(H+x) = 12 (H +1,2) cm3 Thể tích nước đổ vào A lúc đầu là: V = S1h1 = 12.18 = 216 cm3 ta có: V = VA + VB => 216 = 12.(H + 1,2) + 3.H = 15.H + 14,4 => H = 216  14,4 13,44cm 15 Vậy thể tích nước VB chảy qua khoá K là: VB = 3.H = 3.13,44 = 40,32 cm3 Ví dụ 2:Một bình hình trụ tiết diện 12 cm chứa nước tới độ cao 20 cm Một bình hình trụ khác có tiết diện 13 cm chứa nước tới độ cao 40 cm Tính độ cao cột nước bình nối chúng ống nhỏ có dung tích khơng đáng kể Hướng dẫn giải: Gọi S1 tiết diện bình trụ thứ nhất: S1 = 12 cm2 S2 tiết diện bình trụ thứ hai: S2 = 13 cm2 S2 II S1 I Khi nối chúng ống nhỏ có dung tích khơng đáng kể, cân bằng, độ cao mức nước hai nhánh h h2 h h1 Thể tích nước chảy từ bình II sang bình I: V2 = S2 (h2 - h) Thể tích nước bình I nhận thêm từ bình II: V1 = S1 (h - h1) Ta có: V1 = V2 � S1h - S1h1 = S2h2 -S2h �h S1h1  S2 h2 12 � 20  13 � 40 240  520 760     30,  cm  S1  S2 12  13 25 25 Ví dụ 3:Hai bình trụ thơng chứa nước.Tiết diện bình lớn có diện tích gấp lần tiết diện bình nhỏ Đổ dầu vào bình lớn cột dầu cao h = 10 cm Lúc mực nước bên bình nhỏ dâng lên mực nước bên bình lớn hạ bao nhiêu? Độ chênh lệch mực nước hai bình 14 bao nhiêu? Biết trọng lượng riêng nước dầu d = 10000N/m3 ;d2 = 8000N/m3 Hướng dẫn giải: Gọi S1 tiết diện bình lớn, S2là tiết diện bình nhỏ, ta có : S1 = 4S2 S2 S1 Khi nước bình lớn hạ xuống đoạn h1 bình nhỏ nước h dâng lên đoạn 4h1 S2 S1 nuoc dau h1 h1 B A Xét áp suất điểm A, B hình vẽ.Ta có : nuoc pA = d2h pB = (h1 + 4h1)d1 d2h Mà: pA = pA � d h  5h1d1 � h1  5d � h1  nuoc 8000 � 10  1,  cm  5� 10000 Vậy mực nước bình lớn hạ xuống đoạn 1,6 cm mực nước bình nhỏ dâng thêm đoạn 4h1= 4.1,6 = 6,4 (cm) Độ chênh lệch mức nước hai nhánh là: 1,6 +6,4 = (cm) Ví dụ 4: Nguời ta dùng kích thuỷ lực để nâng vật có trọng lượng P = 20000N Lực tác dụng lên pittông nhỏ f = 40N lần nén xuống di chuyển đoạn h = 10 cm Hỏi sau n = 100 lần nén vật nâng lên độ cao bao nhiêu? Bỏ qua loại ma sát Hướng dẫn giải: Lực tác dụng lên pittông lớn để nâng vật lên: F = P F S S P 20000 Ta có : f  s � s  f  40  500 Mà : 4h1 S h s h 10  �H  � h   0,02(cm) s H S 500 500 Mỗi lần nén pit tông nhỏ pit tông lớn nâng lên đoạn H = 0,02 cm Vậy sau 100 lần nén pit tơng nhỏ vật nâng lên đoạn : 100 0,02 = cm Ví dụ 5:Máy nén thuỷ lực đổ đầy dầu, tiết diện pit tông S = 200cm s = 40 cm2 Một người khối lượng 54kg đứng pit tông lớn pit 15 tơng nhỏ nâng lên đoạn bao nhiêu? Cho khối lượng riêng dầu D = 0,9 g/cm3 Hướng dẫn giải: Khi người đứng pit tông lớn, pit tông lớn dịch chuyển xuống đoạn H pít tơng nhỏ lên đoạn h S H s S 200 H �� h h  5H (1) Ta có:  � h  � h S s 40 s Xét áp suất A B: pA = pB H+h 10m Mà pA = pB = 10D(H+h) S H m �  ( H  h) D (2) S m m Từ (1) (2) �  ( H  5H ) D � H  S DS m 54 �H     0,5(m) DS � 900 � 2.102 h B A Vậy người khối lượng 54kg đứng pittơng lớn pittơng nhỏ nâng lên đoạn h = 5H = 0,5 = 2,5(m) Ví dụ 6: Hai bình trụ thông đặt thẳng đứng chứa nước đậy pit tơng có khối lượng M1 = kg; M2 = kg Ở vị trí cân pit tông thứ cao pit tông thứ hai đoạn h = 10cm Khi đặt lên pit tông thứ cân m = kg, pit tông cân độ cao Nếu đặt cân pit tông thứ hai, chúng cân vị trí nào? Hướng dẫn giải: Gọi S1, S2 tiết diện pittông thứ nhất, thứ hai Chọn điểm tính áp suất mặt pit tông thứ hai S + Khi chưa đặt vật nặng: 10 M 10M h M1 S2 M2 Ta có: S  10 Dh  S � S  Dh  S (1) 2 ( D khối lượng riêng nước) +Khi đặt vật nặng lên pit tông thứ nhất, lúc cân , ta có: 10( m  M ) 10M m  M1 M  �  (2) S1 S2 S1 S2 S1 S2 16 1 2 Thay số vào (2), ta được: S  S � S2  S1 (2’) M Từ (1) (2) � S  Dh  � Dh  m  M1 M m M �  Dh   S1 S1 S1 S1 m 2M � Dh  (*) S1 S1 (vì m= 2M1 ) +Khi đặt vật nặng lên pit tông thứ hai, lúc cân , Ta có: 10M 10(m  M ) M (m  M )  10 DH  �  DH  (3) S1 S2 S1 S2 S1 H Thay M1 = 1kg, m = M2 =2 kg đẳng thức (2’) vào (3), ta được: 4� 6  DH    � DH    (**) S1 S 2S1 S1 S1 S1 S1 2M Từ (*) � D  S h , thay vào (**), ta được: 2M1 5 � H  � 2M H  5h � H  h � 10  25(cm) S1h S1 2M 2� S2 Vậy đặt cân pit tông thứ hai, chúng cân vị trí pit tơng thứ hai thấp pit tơng thứ khoảng H = 25 cm Ví dụ 7: Một bình thơng gồm hai ống trụ giống ghép liền đáy, người ta đổ vào nước sau bỏ vào cầu gỗ có khối lượng 40g thấy mực nước ống dâng cao mm Tính tiết diện ngang ống bình thơng Biết KLR nước D = 1g/ cm3 Hướng dẫn giải: Gọi S tiết diện ngang ống bình thơng h độ cao mực nước dâng lên ống sau thả cầu gỗ vào (h =3mm = 0,3 cm) S S S S h nuoc h nuoc Ta có : Trọng lượng cầu: P = 10m Phần thể tích cầu chiếm chỗ nước: V = S 2h 17 Lực đẩy Ácimet tác dụng lên cầu: FA = d V = 10DS.2h Vì vật nên P = FA � 10m = 10DS.2h � m = DS2h � S m 40  �66, 67  cm  2hD � 0,3 � Ví dụ 8: Ba ống giống thông đáy, chứa nước chưa đầy Đổ vào ống bên trái cột dầu cao H1 = 20 cm đổ vào ống bên phải cột dầu cao H2 = 10 cm Hỏi mực nước ống dâng lên thêm bao nhiêu? Biết trọng lượng riêng nước dầu d1 =10000N/m3, d2 = 8000N/m3 Hướng dẫn giải: dau dau H2 H1 h3 h h h2 h1 A C B Khi chưa đổ dầu vào nhánh độ cao mực nước ba nhánh h Sau đổ dầu vào nhánh trái nhánh phải, cân bằng, mực nước nhánh h1 , h3 h2 (hình vẽ) Ta có : Áp suất ba điểm A, C, B nhau: pA = pC = pB Mà: pA = H1d2 +h1d1; pC = h3d1 pB = H2d2 +h2d1 � p A  pC � H1d  h1d1  h3 d1 � 0, � 8000  10000h1  10000h3 � 10000h1  10000h3  1600 � h1  h3  0,16( m) (1) 8000  10000h2  10000h3 Và: � pB  pC � H d  h2 d1  h3d1 � 0,1� � 10000h2  10000h3  800 � h2  h3  0, 08(m) (2) Vì thể tích nước nhánh bình thơng khơng thay đổi nên ta có: h1 + h2 + h3 = 3h (3) Thay (1) (2) vào (3), ta được: h3  0,16  h3  0, 08  h3  3h 18 � 3h3  0, 24  3h � 3(h3  0, 08)  3h � h  h3  0, 08  m  Vậy sau đổ dầu vào hai nhánh hai bên mực nước nhánh cao mực nước ban đầu 0,08 m= cm V KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC BÀI HỌC KINH NGHIỆM: 1- Kết đạt được: Trong trình giảng dạy, áp dụng bước để hướng dẫn học sinh giải tập bình thơng nhau, nhận thấy HS nắm vững lý thuyết hơn, giải tập có định hướng rõ ràng, biết cách phân tích đề, xác định dạng tập, vẽ hình minh họa sở phân tích tượng vật lý liên quan, vận dụng kiến thức toán học giải tập liên quan, xác Chất lượng học tập học sinh nâng lên Kết bồi dưỡng học sinh giỏi: Năm học 2011- 2012 2012 - 2013 Cấp trường 3HS 4HS Cấp huyện 3HS 2HS 2013 - 2014 4HS 3HS 2014 - 2015 6HS 2- Bài học kinh nghiệm: 4HS Ghi Có 2HS lớp Trong q trình giảng dạy mơn vật lý trường THCS việc hình thành cho học sinh phương pháp, kỹ giải tập Vật lý nói chung, kỹ giải tập bình thơng nói riêng cần thiết,từ giúp em đào sâu, mở rộng kiến thức giảng, vận dụng tốt kiến thức vào thực tế, phát triển lực tư cho em, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục Để làm điều này: - Giáo viên cần tự bồi dưỡng nâng cao nghiệp vụ chuyên môn, thường xuyên trao đổi, rút kinh nghiệm với đồng nghiệp - Giáo viên cần hướng dẫn học sinh nghiên cứu kỹ kiến thức cần nhớ để ôn tập, nhớ lại kiến thức bản, kiến thức mở rộng, nghiên cứu kỹ phương pháp giải tập sau giải tập theo hệ thống 19 từ dễ đến khó, so sánh dạng tập để khắc sâu nội dung kiến thức cách giải sở học sinh tự hình thành cho kỹ giải tập,kỹ vận dụng kiến thức toán học liên quan vào giải tập vật lý “ Hướng dẫn HS giải số dạng tập bình thơng nhau” việc làm khơng đơn giản, song với kinh nghiệm có được, phần giúp cho em phát huy kỹ giải bình thơng nhau, giảm bớt khó khăn tiếp xúc với dạng tập tương đối khó Nhất học đội tuyển học sinh giỏi cấp trường, cấp huyện , làm tiền đề cho em bồi dưỡng HS giỏi cấp tỉnh em bước vào chương trình Trung học phổ thông Trên số kinh nghiệm mà thân rút từ thực tế q trình giảng dạy mơn vật lý trường THCS nói chung, kinh nghiệm rút sau thực đề tài nói riêng C KẾT LUẬN Bài tập bình thơng loại tập hay, có nhiều dạng tập Nhưng dạng tập tìm độ chênh lệch mặt thoáng hai nhánh dạng sử dụng nhiều , công cụ tốt để rèn luyện nhiều kỹ vật lý 20 Trên vài kinh nghiệm giải tập bình thơng nhau, nhờ áp dụng kinh nghiệm mà giúp học sinh giải vướng mắc phổ biến đa số học sinh trước tập bình thơng nhau; trước hết sở lý thuyết, chất vật lý, tượng thực tế liên quan đến áp suất chất lỏng bình thơng phương pháp giải chúng Vì học sinh tơi giải loại tập cách dễ dàng nhẹ nhàng Các em thấy tự tin hứng thú giải tập bình thơng tập có liên quan đến áp suất chất lỏng bình thơng Kiến thức, kỹ giải tập vật lý khả tư học sinh ngày nâng cao Trong viết đề tài này, chắn chưa thấy hết ưu điểm tồn q trình áp dụng, tơi mong muốn góp ý đồng nghiệp để đề tài hồn thiện để tơi bước hoàn thiện nâng cao nghiệp vụ giảng dạy Tơi xin chân thành cảm ơn ! TÀI LIỆU THAM KHẢO 21 1) Sách giáo khoa sách tập Vật lý thuộc chương trình Vật lý trung học sở hành 2) Nguyễn Thanh Hải - Bài tậpVật lí chọn lọc THCS - NXB Giáo dục Năm 2000 3) Vũ Thanh Khiết (nhiều tác giả)- 200 Bài tập Vật Lý chọn lọc NXB Giáo dục - Năm 1999 4) Phan Hoàng Vân - 500 Bài tập Vật lí THCS - NXB Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh - Năm 2007 5) Nguồn tài liệu tham khảo từ internet, từ đề thi học sinh giỏi Vật lý sở GD & ĐT Mục lục 22 Nội dung ĐẶT VẤN ĐỀ A Trang I Lý chọn đề tài II Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu III Đối tượng nghiên cứu IV Phương pháp nghiên cứu V Giới hạn đề tài VI Phạm vi kế hoạch nghiên cứu B NỘI DUNG I Thực trạng vấn đề nghiên cứu II Cơ sở lý luận III Các biện pháp giải pháp thực đề tài IV Ứng dụng đề tài vào thực tiễn 13 V Kết đạt học kinh nghiệm 19 C KẾT LUẬN 21 23 24 ... dạng tập để khắc sâu nội dung kiến thức cách giải sở học sinh tự hình thành cho kỹ giải tập, kỹ vận dụng kiến thức toán học liên quan vào giải tập vật lý “ Hướng dẫn HS giải số dạng tập bình thơng... sách tập Vật lý thuộc chương trình Vật lý trung học sở hành 2) Nguyễn Thanh Hải - Bài tậpVật lí chọn lọc THCS - NXB Giáo dục Năm 2000 3) Vũ Thanh Khiết (nhiều tác giả)- 200 Bài tập Vật Lý chọn... bồi dưỡng HS giỏi II CƠ SỞ LÝ LUẬN: Bài tập vật lý giúp HS hiểu sâu qui luật vật lý, tượng vật lý, tạo điều kiện cho HS vận dụng linh hoạt, tự giải tình cụ thể khác nhau, để từ hồn thiện mặt nhận