Scenariusz
Temat
Jakie ciśnienie wywierasz?
Etap edukacyjny
Drugi
Podstawa programowa
Wykorzystanie pojęć i wielkości fizycznych do opisu zjawisk oraz wskazywanie ich przykładów w otaczającej rzeczywistości.
V. Właściwości materii. Uczeń:
3) posługuje się pojęciem parcia (nacisku) oraz pojęciem ciśnienia w cieczach i gazach wraz z jego jednostką; stosuje do obliczeń związek między parciem a ciśnieniem;
4) posługuje się pojęciem ciśnienia atmosferycznego.
Czas
45 minut
Ogólny cel kształcenia
Rozpoznawanie sposobów pomiaru ciśnienia i przyrządów pomiarowych.
Kształtowane kompetencje kluczowe
1. Rozpoznawanie przyrządów do pomiaru ciśnienia.
2. Określanie wartości ciśnienia w naczyniach połączonych.
Cele (szczegółowe) operacyjne
Uczeń:
- rozpoznaje przyrządy służące do pomiaru ciśnienia,
- określa wartość ciśnienia w naczyniach połączonych.
Metody kształcenia
1. Uczenie się przez obserwację.
2. Nauczanie przez rozwiązywanie problemów empirycznych.
Formy pracy
1. Praca indywidualna.
2. Praca z całą klasą.
Etapy lekcji
Wprowadzenie do lekcji
Polecenie 1
Odpowiedz na pytania:
a) Co to jest ciśnienie?
b) Podaj wzór na obliczanie ciśnienia.
c) Od czego zależy ciśnienie hydrostatyczne?
d) Jakim wzorem wyraża się ciśnienie hydrostatyczne?
e) Od czego zależy ciśnienie atmosferyczne?
f) Co jest jednostką ciśnienia w układzie SI?
Odpowiedź:
a) Ciśnienie to wielkość fizyczna, która informuje nas o tym jak duża siła nacisku działa na jednostkę powierzchni.
b) Ciśnienie jest równe ilorazowi siły nacisku i pola powierzchni.
c) Ciśnienie spowodowane ciężarem cieczy znajdującej się w spoczynku to ciśnienie hydrostatyczne.
d) Ciśnienie hydrostatyczne wyraża się wzorem .
e) Ciśnienie atmosferyczne jest ciśnieniem wywieranym przez atmosferę na ciała znajdujące się w jej obszarze lub na powierzchni Ziemi. Ciśnienie atmosferyczne – podobnie jak ciśnienie hydrostatyczne – związane jest z ciężarem powietrza znajdującego się powyżej poziomu, na którym dokonujemy pomiaru ciśnienia. Im bliżej powierzchni Ziemi, tym wyższe jest ciśnienie atmosferyczne, i odwrotnie – na szczytach górskich jest ono niższe niż w dolinach.
f) Podstawową jednostką ciśnienia w układzie SI jest paskal (1 Pa).
Realizacja lekcji
[Slideshow 1]
Polecenie 2
Odpowiedz na pytanie:
W jakich jednostkach możemy podawać wartość ciśnienia?
Odpowiedź:
Ciśnienie możemy podawać w takich jednostkach jak:
- atmosfera - atm,
- milimetry słupa rtęci - mm Hg,
- paskal - Pa.
Zależność między tymi jednostkami ciśnienia:
[Grafika interaktywna]
Polecenie 3
Odpowiedz na pytania:
a) Jakie są zasadnicze elementy budowy aneroidu?
b) Podaj na jakiej zasadzie działa aneroid?
c) Jakie znasz inne przyrządy do pomiaru ciśnienia?
Odpowiedź:
a) Wskazówka kontrolna, wskazówka pomiarowa, dźwignia, elastyczna metalowa puszka.
b) Elastyczna metalowa puszka pod wpływem zmian ciśnienia przesuwa dźwignię. Ruch dźwigni powoduje obrót wrzeciona wskazówki pomiarowej. Dla rozpoznania, w którą stronę nastąpiła zmiana ciśnienia wskazania wskazówki pomiarowej porównuje się z ręcznie ustawianą wskazówką kontrolną.
c) Barometr rtęciowy Torricellego, barometr analogowy, barometr elektroniczny.
Polecenie 4
Przelicz jednostki:
a) 780 mm Hg na paskale i hektopaskale,
b) 980 Pa na mm Hg.
Odpowiedź:
a) , zatem:
b)
[Ilustracja 1]
Poziom cieczy w naczyniach połączonych jest zawsze taki sam.
Wartość ciśnienia mierzona na tej samej głębokości w każdym z ramion jest taka sama. Fakt ten wynika z zależności na ciśnienie hydrostatyczne p na głębokości h w cieczy o gęstości d w polu grawitacyjnym Ziemi o przyspieszeniu grawitacyjnym :
Polecenie 5
Obejrzyj zdjęcia i zapoznaj się z układem naczyń połączonych.
[Ilustracja 2]
Polecenie 6
Obejrzyj pokaz slajdów „Wrota śluzy”, jest to przykład zastosowania zasady wyrównywania się poziomów cieczy w systemie naczyń połączonych.
[Slideshow 2]
Polecenie 7
Oceń prawdziwość poniższych zdań:
a) Jednostką ciśnienia w układzie SI jest mm Hg.
b) Jednostką ciśnienia w układzie SI jest paskal (Pa).
c) Śluza podnosząca statki działa na zasadzie układu naczyń połączonych.
d) Aneroid może mierzyć zmiany ciśnienia atmosferycznego.
Odpowiedź:
a) Fałsz. b) Prawda. c) Prawda. d) Prawda.
Podsumowanie lekcji
Jednym z pierwszych przyrządów, który służył do pomiaru ciśnienia atmosferycznego, był barometr rtęciowy.
Ciśnienie wywierane przez słup rtęci o wysokości 760 mm ma wartość jednej atmosfery.
Obecnie do pomiarów ciśnienia atmosferycznego stosujemy barometry mechaniczne, czyli aneroidy.
Ciśnienie gazów i cieczy mierzymy za pomocą manometrów.
Naczynia połączone stanowią układ kilku naczyń, zwykle o różnych kształtach, połączonych, w taki sposób, aby ciecz mogła między nimi swobodnie przepływać. Zasada działania naczyń połączonych znalazła zastosowanie w systemach wodociągowych i śluzach wodnych.