Giáo án Vật lý 10 bài 36, 37

Bài 36 ÁP SUẤT THỦY TĨNH – NGUYÊN LÍ PAXCAN I. MỤC TIÊU Hiểu được trong lòng chất lỏng áp suất hướng theo mọi phương và phụ thuộc độ sâu ; độ tăng áp suất lên một chất lỏng chứa trong một bình kín được truyền nguyên vẹn lên tất cả mọi điểm và lên thành bình chứa. II. CHUẨN BỊ III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC ] Ổn định lớp học 1) Kiểm tra bài củ : + Câu 01 : _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ . + Câu 02 : _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ . + Câu 03 : _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ . 2) Nội dung bài giảng : Ê Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh I) KHỐI LƯỢNG RIÊNG – ÁP SUẤT THUỶ TĨNH 1) Khối lượng riêng GV : Khi nghiên cứu chuyển động của vật rắ`n, ta quan tâm đến khối lượng của vật và lực tác dụng lên vật. Đối với chất lỏng, chúng ta có thể nghiên cứu đến hay phương diện này hay không ? HS : Chúng ta không thể nghiên cứu chất lỏng qua hai phương diện này vì chất lỏng không có hình thù xác định nên ta không thể quan tâm đến khối lượng hay lực tác dụng mà chỉ quan tâm đến khối lượng riêng và áp suất gây ra bởi chất lỏng. GV : Em nào có thể cho biết khối lượng riêng là gì ? HS : Khối lượng riêng của chất lỏng là một đại lượng vật lý được đo bằng khối lượng của một đơn vị thể tích chất đó. GV : Thí dụ như khối lượng riêng của nước ở 20 0C và 50 at là 1000 kg/m3. Em có thể cho biết ý nghĩa của số khối lượng riêng này ? HS : Có nghĩa là 1 m3 nước cân nặng 1000 kg. GV : Ngoài khối lượng riêng ta cần bàn đến áp suất của nước. 2) Áp suất ( GV tiến hành cho HS làm thí nghiệm nhỏ sau : Đưa bàn tay vào bao sốp, sau đó từ từ nhúng xuống nước ) GV : Các em nhận thấy như thế nào ? HS : Khi đưa khi đưa tay xuống nước, ta thấy nước ép lên bao sốp, bao sốp ép vào bàn tay. GV : Như vậy qua thí nghiệm trên, các em cho biết chất lỏng có đặc tính như thế nào ? HS : Chất lỏng có có đặc tính là nén lân các vật nằm trong nó. GV : Theo các em lực mà chất lỏng nén lên vật có phương như thế nào ? HS : Lực mà chất lỏng nén lên vật có phương vuông góc với bề mặt của vật. GV : Trình bày thí nghiệm như hình vẽ dưới đây : GV : Qua thí nghiệm trên, các em nhận thấy độ nén của lò xo như thế nào ? HS : Khi ta càng nhúng sâu vào nước thì độ nén lò xo càng nhiều ® Độ nén của lò xo tỉ lệ với lực mà chất lỏng tác dụng lên pittông. GV : Gọi F là lực mà chất lỏng nén lên pittông, diện tích pittông là S, khi đó áp suất trung bình của chất lỏng được tính như thế nào ? HS : Áp suất trung bình của chất lỏng : GV : Qua thí nghiệm nhúng pittông vào nước, các em nhận thấy nước ép lên diện tích pittông có đều không ? HS : Nước ép đều lên diện tích pittông GV : Tại mọi điểm của chất lỏng , áp suất theo mọi phương là như nhau. GV : Nếu nhứng sau pittông vào nước hơn nữa, các em sẽ thấy lò xo như thế nào ? HS : Càng nhúng sâu vào lòng nước thì lò xo càng bị nén vào GV : Áp suất ở những điểm có độ sâu khác nhau sẽ như thế nào ? HS : Áp suất ở những điểm có độ sâu khác nhau thì khác nhau. GV : Qua công thức tính áp suất các em có thể cho biết đơn vị của áp suất ? HS : Đơn vị áp suất là N/m2 GV : Ngoài ra ta còn có đơn vị áp suất : 1 Pa = 1 N/m2 GV : Ngoài ra còn dùng các đơn vị khác : 1 atm = 1,013.105 Pa. 1 Torr = 133,3 Pa 1 atm = 760 mmHg 3) Sự thay đổi áp suất theo độ sâu GV : Ta xét một chất lỏng ở trạng thái cân bằng tĩnh trong một bình chứa tức là không có dòng chảy của chất lỏng. Theo các em áp suất của chất lỏng tại tất cả các điểm nằm trên mặt nằm ngang sẽ như thế nào ? HS : Áp suất của chất lỏng tại tất cả các điểm nằm trên mặt nằm ngang sẽ bằng nhau. GV : Áp suất tuyệt đối của chất lỏng : p = pa + rgh GV : Áp suất tuyệt đối p ở độ sâu h lớn hơn áp suất khí quyển, hiệu của chúng bằng Dgh. Áp suất tuyệt đối gọi là áp suất thủy tĩnh. II. NGUYÊN LÍ PAXCAN GV : Các em hạy quan sát hình vẽ thí nghiệm sau đây : GV : Qua hình vẽ trên các em cho biết áp suất của chất lỏng có truyền đi khắp mọi điểm trên thành bình không ? HS : Áp suất của chất lỏng truyền đi khắp mọi điểm trên thành bình. GV ® Nguyên lí Paxcan p = png + rgh III. MÁY ÉP DÙNG CHẤT LỎNG GV : _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ I) KHỐI LƯỢNG RIÊNG – ÁP SUẤT THUỶ TĨNH 1) Khối lượng riêng Khối lượng riêng của chất lỏng ( hay chất rắn) là một đại lượng vật lý được đo bằng khối lượng của một đơn vị thể tích chất đó. Khối lượng riêng kí hiệu là r r = Trong đó : m : Khối lượng của chất lỏng (kg) V : Thể tích của khối chất lỏng (m3) r : Khối lượng riêng của khối chất lỏng (kg/m3 ) 2) Áp suất Chất lỏng có đặc tính là nén lên các vật nằm trong nó. Lực mà chất lỏng nén lên vật có phương vuông góc với bề mặt của vật. Trong đó : F : Lực chất lỏng nén lên mặt vật nhúng trong nó (N) S : Diện tích của bề mặt vật nhúng vào trong chất lỏng p : Áp suất của chất lỏng. 3) Sự thay đổi áp suất theo độ sâu Áp suất tuyệt đối p ở độ sâu h lớn hơn áp suất khí quyển, hiệu của chúng bằng Dgh. p = pa + rgh II. NGUYÊN LÍ PAXCAN * Nguyên lí : “ Độ tăng áp suất lên một chất lỏng chứa trong bình kín được truyền nguyên vẹn cho mọi điểm của chất lỏng và thành bình” p = png + rgh III. MÁY ÉP DÙNG CHẤT LỎNG Nguyên lí Paxcan được áp dụng nhiều trong kĩ thuật và đời sống, như máy ép dùng chất lỏng, máy nâng vật có trọng lượng lớn, phanh thủy lực trong các xe máy, ôtô … Nguyên tắc chung của các loại máy này mô tả như hình vẽ sau : Þ Nếu cho F1 di chuyển một đoạn bằng d1xuống dưới thì lực F2 di chuyển ngược lên trên một đoạn d2 : Þ Công được bảo toàn 3) Cũng cố : _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ . 4) Dặn dò học sinh : - Trả lời câu hỏi 1 ; 2; 3 - Làm bài tập : 1; 2; 3 Bài 37 SỰ CHẢY THÀNH DÒNG CỦA CHẤT LỎNG ĐỊNH LUẬT BECNULI I. MỤC TIÊU - Hiểu được các khái niệm chất lỏng lí tưởng, dòng, ống dòng. - Nắm được công thức liên hệ vận tốc và tiết diện trong một ống dòng, công thức định luật Becnuli, ý nghĩa các đại lượng trong công thức như áp suất tĩnh, áp suất động ( chưa cần chứng minh ) II. CHUẨN BỊ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC ] Ổn định lớp học 1) Kiểm tra bài củ : + Câu 01 : Nêu Định nghĩa và viết công thức khối lượng riêng ? + Câu 02 : Nêu công thức tính áp suất của chất lỏng lên thành bình ? + Câu 03 : Nêu công thức và cho biết ý nghĩa sự thay đổi áp suất theo độ sâu ? 2) Nội dung bài giảng : Ê Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh I. CHUYỂN ĐỘNG CỦA CHẤT LỎNG LÍ TƯỞNG GV : Diễn giảng : Chuyển động của chất lỏng chia thành hai loại : + Chảy ổn định ( hay chảy thanh dòng) + Chảy không ổn định ( hay chảy cuộn xoáy) Chuyển động của chất lỏng lí tưởng thoả mãn các điều kiện : - Chất lỏng không nhớt, tức là bỏ qua ma sát trong lòng chất lỏng. - Sự chảy là ổn định hay thành lớp, thành dòng. - Chất lỏng không chịu nén, tức là khối lượng riêng của chất lỏng không đổi. II. ĐƯỜNG DÒNG – ỐNG DÒNG GV : VẼ hình ảnh sau đầy ( Hình 4.9 SGK) GV : Khi chất lỏng chảy ổn định, mỗi phân tử của chất lỏng chuyển động theo một nhất định, gọi là đường dòng. Quan sát hình ảnh trên các em cho biết các đường dòng này có cắt nhau hay không ? HS : Các đường dòng không cắt nhau. GV : Bây giờ ta hãy xét một điểm A trên đường dòng, một em lên vẽ vectơ chuyển động của chất lỏng tại điểm này ? HS : Lên vẽ vectơ tại A GV : Qua hình vẽ trên các em cho biết phương và chiều của vận tốc chất lỏng đang chảy ? HS : Vận tốc của phần tử chất lỏng tại một điểm có phương tiếp tuyến với đường dòng tại điểm đó và chiều hướng theo dòng chảy. GV : Bây giờ dựa vào hình ảnh trên các em cho biết tại những điểm khác nhau trên đường dòng thì vận tốc của chúng có bằng nhau không ? HS : Vận tốc của chất lỏng khác nhau. GV : Nếu tại cùng một điểm A mà ta đang xét thì vận tốc của chất lỏng các phân tử chất lỏng khi đi qua A như thế nào ? HS : Vận tốc các phân tử chất lỏng không thay đổi GV : Đưa ra khái niệm về ống dòng ð GV : Ống dòng có tac dụng như ống thật vì một phân tử chất lỏng chuyển động bên trong ống dòng không thể chạy ra ngoài ống được. GV : Trong những điều kiện nhất định, các ống dẫn nước, dẫn dầu … có thể coi là ống dòng. III. HỆ THỨC GIỮA VẬN TỐC VÀ TIẾT DIỆN TRONG MỘT ỐNG DÒNG GV : Xét một phần ống dòng giữa hai mặt S1 và S2 . Một phân tử của chất lỏng khi qua S1 có vận tốc v1. Sau khoảng thời gian Dt, phân tử đó dịch chuyển được một đoạn l được tính như thế nào ? HS : l = v1.Dt GV : Như vậy sau khoảng Dt có một thể tích chất lỏng S1v1Dt đi vào trong phần ống dòng đó. Cũng trong thời gian Dt, một thể tích chất lỏng từ trong đi ra khỏi phần ống dòng này. Khi đó 1 phân tử chất lỏng qua S2 với vận tốc v2. Thể tích của chất lỏng đi qua S2 là S2v2Dt. Các em cho biết thể tích phần chất lỏng đi vào ống dòng sẽ như thế nào so với thể tích chất lòng ra khỏi ống dòng ? HS : Do chất lỏng không nén nên thể tích của chúng bằng nhau. S1v1Dt = S2v2Dt Þ (1) GV : Qua biểu thức trên các em có nhận xét như thế nào về vận tốc và tiết diện ống dòng ? HS : Vận tốc của chất lỏng tỉ lệ nghịch với diện tích của ống. S1v1 = S2v2 = A (2) A : Lưu lượng của chất lỏng ( m3/s) GV : Qua hệ thức trên các em cho biết lưu lượng của chất lỏng như thế nào ? HS : Khi chảy ổn định, lưu lượng chất lỏng trong một ống dòng là không thay đổi IV. ĐỊNH LUẬT BECNULI GV : Khi chất lỏng đứng yên áp suất ở những điểm trên cùng một mặt phẳng nằm ngang như thế nào ? HS : Áp suất ở những điểm này bằng nhau p = hằng số GV : Khi chất lỏng đang chuyển động ta có áp suất tại những điểm khác nhau của ống dòng phụ thuộc vào vận tốc tại điểm đó và được xác định bởi phương trình Becnuli p + rv2 = hằng số Với : p : Áp suất tĩnh rv2 : Áp suất động ( GV có thể so sánh : p + rv2 = hằng số : Chất lỏng mgh + mv2 = hằng số : Chất rắn ) ® Định luật Becnuli I. CHUYỂN ĐỘNG CỦA CHẤT LỎNG LÍ TƯỞNG Chuyển động của chất lỏng chia thành hai loại : + Chảy ổn định ( hay chảy thanh dòng) + Chảy không ổn định ( hay chảy cuộn xoáy) Chuyển động của chất lỏng lí tưởng thoả mãn các điều kiện : - Chất lỏng không nhớt, tức là bỏ qua ma sát trong lòng chất lỏng. - Sự chảy là ổn định hay thành lớp, thành dòng. - Chất lỏng không chịu nén, tức là khối lượng riêng của chất lỏng không đổi. II. ĐƯỜNG DÒNG – ỐNG DÒNG Vận tốc của phần tử chất lỏng tại một điểm có phương tiếp tuyến với đường dòng tại điểm đó và chiều hướng theo dòng chảy. Tại các điểm khác nhau trên đường dòng , vận tốc của chất lỏng có thể khác nhau nhưng tại một điểm nhất định trên đường dòng thì vận tốc của chất lỏng không đổi. Ống dòng là một phần của chất lỏng chuyển động có mặt biên tạo bởi các đường dòng III. HỆ THỨC GIỮA VẬN TỐC VÀ TIẾT DIỆN TRONG MỘT ỐNG DÒNG. Hệ thức : “ Trong một ống dòng, vận tốc của chất lỏng tỉ lệ nghịch với diện tích tiết diện của ống.” Từ Þ v1 S1 = v2 S2 = A Lưu lượng chất lỏng A có giá trị như nhau ở mọi điểm. Sau khi chảy ổn định, lưu lượng chất lỏng trong một ống là không đổi. IV. ĐỊNH LUẬT BECNULI CHO ỐNG NẰM NGANG ] Định luật Becnuli p + rv2 = hằng số Với : r : Khối lượng riêng P : Áp suất tĩnh rv2 : Áp suất động. Áp suất động : Do vận tốc của chất lỏng gây ra , đơn vị Pa “ Trong sự chảy ổn định ,tổng áp suất động và áp suất tĩnh không đổi dọc theo ống ( nằm ngang ) . 3) Cũng cố : 4) Dặn dò học sinh :