Luận văn Tổ chức dạy học các nguyên lí, định luật chất lưu và các ứng dụng kĩ thuật của chúng trong chương “Cơ học chất lưu” Lớp 10 ban Nâng cao THPT nhằm phát huy tính tích cực, tự lực, sáng tạo và nâng cao chất lượng kiến thức của học sinh

MỤC LỤC

Trang phụ bìa

Lời cam đoan

Lời cám ơn

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU.1

Chương 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC TỔ CHỨC DẠY HỌC

ỨNG DỤNG KĨ THUẬT CỦA VẬT LÍ NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC,

TỰ LỰC VÀ SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH.5

1.1. Mục tiêu giáo dục trong thời đại ngày nay.5

1.1.1. Mục tiêu chung của giáo dục phổ thông hiện nay.5

1.1.2. Mục tiêu giáo dục của môn Vật lí THPT hiện nay.10

1.2. Dạy học các định luật vật lí .12

1.2.1. Chu trình sáng tạo khoa học Razumôpxky.12

1.2.2. Vận dụng chu trình sáng tạo Razumôpxky trong việc dạy học các nguyên

lí, định luật vật lí.13

1.3. Dạy học các ứng dụng kĩ thuật của vật lí.16

1.3.1. Ứng dụng kĩ thuật (ƯDKT) của vật lí .16

1.3.2. Vai trò của việc nghiên cứu các ƯDKT trong dạy học vật lí.161.3.3. Bản chất của việc nghiên cứu các ƯDKT trong dạy học vật lí.17

1.3.4. Các loại mô hình thường được sử dụng trong dạy học các ƯDKT .18

1.3.5. Các con đường nghiên cứu các ƯDKT của vật lí trong dạy học .21

1.4. Tính tích cực, tự lực và sáng tạo và việc cần thiết phải phát huy tính tích cực,

tự lực, sáng tạo trong học tập.26

1.4.1. Tính tích cực.26

1.4.2. Tính tự lực .31

1.4.3. Tính sáng tạo .37

1.5. Tổ chức dạy học các nguyên lí, định luật vật lí và các ƯDKT của chúng

nhằm phát huy tính tích cực, tự lực, sáng tạo học tập của học sinh .44

1.5.1. Các biện pháp nhằm phát huy tính tích cực, tự lực, sáng tạo học tập của

học sinh trong dạy học các nguyên lí, định luật vật lí.44

1.5.2. Các biện pháp nhằm phát huy tính tích cực, tự lực, sáng tạo học tập của

học sinh trong dạy học các ƯDKT của vật lí .46

1.5.3. Tổ chức dạy học các nguyên lí, định luật vật lí và các ƯDKT của vật lí ở

trường THPT hiện nay. Ưu nhược điểm .48

KẾT LUẬN CHƯƠNG I .51

Chương 2. SOẠN THẢO TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC Ở

CHƯƠNG “CƠ HỌC CHẤT LƯU” NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, TỰ

LỰC VÀ SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH .53

2.1. Giới thiệu về chương “Cơ học chất lưu” .53

2.1.1. Cấu trúc nội dung của chương.532.1.2. Kế hoạch dạy học của chương.54

2.2. Xây dựng tiến trình dạy học một số nguyên lí, định luật vật lí và các ƯDKT

của chúng nhằm phát huy tính tích cực, tự lực, sáng tạo của học sinh trong dạy

học chương “Cơ học chất lưu” .55

2.2.1. Ý đồ soạn thảo chung .55

2.2.2. Tiến trình dạy học theo từng bài cụ thể.56

KẾT LUẬN CHƯƠNG II.105

Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM.107

3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm .107

3.2. Đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm .107

3.2.1. Đối tượng thực nghiệm sư phạm.107

3.2.2. Phương pháp thực nghiệm.108

3.3. Kết quả thực nghiệm sư phạm .110

3.3.1. Diễn biến quá trình thực nghiệm sư phạm .110

3.3.2. Phân tích định tính kết quả thực nghiệm sư phạm (về việc phát huy tính

tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh).121

3.3.3. Phân tích định lượng kết quả thực nghiệm sư phạm (về việc nâng cao

chất lượng nắm vững kiến thức).122

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3.130

KẾT LUẬN.132

TÀI LIỆU THAM KHẢO.13

pdf241 trang | Chia sẻ: lavie11 | Lượt xem: 497 | Lượt tải: 2download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Tổ chức dạy học các nguyên lí, định luật chất lưu và các ứng dụng kĩ thuật của chúng trong chương “Cơ học chất lưu” Lớp 10 ban Nâng cao THPT nhằm phát huy tính tích cực, tự lực, sáng tạo và nâng cao chất lượng kiến thức của học sinh, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
t là như nhau tại tất cả các điểm. - Áp suất thủy tĩnh không phụ thuộc vào hình dạng bình chứa. 80 nhận xét. 3. Giới thiệu nội dung nguyên lí Pa-xcan. - GV đặt vấn đề: thay đổi áp suất tác dụng lên chất lỏng chứa trong bình kín,thì sự thay đổi này có như nhau tại mọi điểm của chất lỏng và của thành bình? - GV nêu nội dung nguyên lí Pa-xcan và giải thích. - GV có thể minh họa bằng TN sau: Một chai nhựa trong suốt được đổ đầy nước, một vật nhỏ nằm lơ lửng (gần như chìm) trong chai. Đóng nắp chai lại. Bóp mạnh chai nhựa rồi thả tay ra. Yêu cầu HS quan sát và nhận xét chuyển động của chai ứng với sự thay đổi áp suất trong suốt quá trình. - GV cũng có thể cho HS xem phim làm TN này (nếu - HS dự đoán : là như nhau. - HS lắng nghe, ghi chép 3. Nguyên lí Pa-xcan a. Nội dung « Độ tăng áp suất lên 1 chất lỏng chứa trong bình kín được truyền nguyên vẹn cho mọi điểm của chất lỏng và của thành bình. » b. Giải thích - Khi y1 = 0 thì p1 = png ( áp suất ngoài) => op p ghρ= + - Mà ρ, h, g : không đổi ; png tăng ∆p => p cũng tăng ∆p => ở mọi điểm của chất lỏng và của thành bình áp suất cũng tăng 1 lượng ∆p. 81 không đủ thời gian). 4. Giới thiệu ứng dụng thực tế của nguyên lí Pa- xcan trong thực tế. - Giới thiệu sơ lược một số ứng dụng trong thực tế của nguyên lí Pa-xcan: a. Các máy thủy lực - GV đặt vấn đề :  Có thể dùng lực nhỏ để nâng ô tô lên được không ?  Hệ thống nào giúp ô tô dừng lại? - GV giới thiệu cho HS một số máy thủy lực (hình vẽ hoặc mô hình, mô phỏng) Máy nén thủy lực, máy nâng vật có trọng lượng lớn, phanh thủy lực - GV hướng dẫn HS tìm nguyên tắc chung của các loại máy này (thông qua xét máy nâng ô tô).  Nhận xét gì về 2 tiết diện S1 và S2.  Nhận xét gì về sự thay - HS: có thể - HS: phanh ô tô - S2 > S1 4. Ứng dụng kĩ thuật a. Các máy thủy lực - Nguyên lí Pa-xcan có nhiều ứng dụng : Máy nén thủy lực, máy nâng vật có trọng lượng lớn, phanh thủy lực Hình 2.3. Sơ đồ máy nén thủy lực - Nguyên tắc chung của các máy này + Giả sử tác dụng lực F1 lên pit-tông nhánh trái có 82 đổi áp suất trong hệ thống (lưu ý cho HS chất lỏng không nén, trong hệ thống kín).  HS rút ra hệ thức liên hệ giữa lực và tiết diện. b. Các ứng dụng khác - GV giới thiệu một số ứng dụng khác và nguyên tắc - Sự thay đổi áp suất trong hệ thống là như nhau (theo nguyên lí Pa-xcan) 2 12 1 1 .. S FS p S F = ∆ = tiết diện S1,áp suất lên chất lỏng tăng 1 lượng : 1 1 Fp S ∆ = + Theo nguyên lí Pa-xcan, áp suất tác dụng lên nhánh phải tăng 1 lượng ∆p và tạo nên lực F2 : 2 12 1 1 .. S FS p S F = ∆ = mà S2 > S1 => F2 >F1 => Vậy: Có thể dùng lực nhỏ để tạo ra lực lớn hơn. + Nếu F1 di chuyển xuống dưới 1 đoạn d1,F2 di chuyển lên trên 1 đoạn d2 là : d2 .S2 = d1. S1 1 1 2 1 2 .d Sd d S = < KL : Công được bảo toàn. b. Các ứng dụng khác Vòi phun nước, thác nước nhân tạo, hệ thống cấp 83 chung: Vòi phun nước, thác nước nhân tạo, hệ thống cấp nước, ống xi phông. -GV có thể tiến hành làm một số mô hình đơn giản để minh họa: thác nước nhiều tầng, vòi phun nước, ống xi-phông nước, ống xi phông. Nguyên tắc chung Dựa vào đặc điểm áp suất chất lỏng phụ thuộc vào chiều cao cột chất lỏng. Sự thay đổi áp suất trong hệ thống là do sự thay đổi chiều cao của cột chất lỏng tại một vị trí nào đó. Củng cố - Hệ thống hóa  Nhắc lại kiến thức - Chất lỏng có đặc tính là nén lên các vật nằm trong nó. - Nhấn mạnh trong lòng chất lỏng, áp suất hướng theo mọi phương và phụ thuộc độ sâu : p = pa + ρgh - Nhấn mạnh đối với chất lỏng ở trạng thái cân bằng tĩnh trong 1 bình chứa thì trên cùng 1 mặt nằm ngang trong lòng chất lỏng, áp suất là như nhau tại tất cả các điểm. - Khái niệm áp suất thủy tĩnh : áp suất tĩnh của chất lỏng ở độ sâu h bằng tổng áp suất khí quyển ở mặt thoáng và tích số ρgh. - Nhấn mạnh : áp suất tĩnh tại các điểm trên cùng 1 mặt nằm ngang của cùng một chất lỏng không phụ thuộc hình dạng bình chứa (có mặt thoáng). 84 - Nội dung nguyên lí Pa-xcan.  Vận dụng kiến thức Vận dụng kiến thức đã học trong bài để trả lời câu hỏi và làm bài tập trong SGK, sách tham khảo và nhiệm vụ 1 trong phiếu học tập b. Bước 2: Đưa ra nhiệm vụ thiết kế một thiết bị có một chức năng xác định nhằm sử dụng được hiện tượng vật lí vào sản xuất hay đời sống. GV chia HS thành 4 tổ. Sau đó, GV cho HS tự lựa chọn hay GV chọn cho HS nhiệm vụ thiết kế một trong các thiết bị sau: • Làm vòi sen đơn giản • Làm ống xi-phông • Làm đài phun nước tự động đơn giản (tham khảo đài phun nước Heron) • Làm thác nước nhiều tầng • Tên lửa khí nén, tên lửa nước • Đo áp suất khí quyển bằng phong vũ biểu tự chế • Biến nước thành rượu vang đỏ bằng thiết bị tự chế c. Bước 3: Tổ chức cho HS thảo luận, tìm ra phương án giải quyết các nhiệm vụ được nêu. HS tự lắp ráp, chế tạo sau khi đã bàn bạc thống nhất GV yêu cầu HS đối với mỗi thiết bị cần làm rõ: • Lịch sử ra đời (nếu tìm được). • Nguyên lí hoạt động. • Vật liệu. • Ý tưởng thiết kế. • Công dụng của nó trong đời sống. Nếu HS không tự tìm ra được các phương án, GV cần gợi ý, cung cấp thêm cho 85 HS các tài liệu, phim, mẫu thiết bị có sẵn để HS tìm hiểu. d. Bước 4: GV tổ chức cho HS trình bày sản phẩm, thảo luận tìm ra ưu nhược điểm của sản phẩm, từ đó cùng nhau đóng góp ý kiến để hoàn thiện, bổ sung cho thiết bị. e. Bước 5: Hoàn chỉnh thiết kế, bổ sung điều chỉnh trên thiết bị thật để tăng thêm tính hiệu quả. (nếu có điều kiện và thời gian) Lưu ý: Các bước 3, 4, 5 có thể thực hiện sau khi học xong hết chương để HS có thời gian nhiều hơn.  Bài 2: Sự chảy thành dòng - Định luật Béc-nu-li I. Mục đích - Yêu cầu 1. Kiến thức - Hiểu được các khái niệm chất lỏng lí tưởng, dòng, ống dòng, đường dòng. - Nắm được công thức liên hệ vận tốc và tiết diện trong một ống dòng, công thức định luật Béc-nu-li, ý nghĩa các đại lượng trong công thức như áp suất tĩnh, áp suất động (chưa cần chứng minh). 2. Kĩ năng - Biết cách suy luận dẫn đến các công thức và định luật Béc-nu-li. - Áp dụng để giải một số bài toán đơn giản và giải thích được một số hiện tượng vật lí . - Biết chế tạo các dụng cụ thí nghiệm, thiết bị đơn giản thiết kế phương án và tiến hành thí nghiệm với các dụng cụ đó. 3. Thái độ 86 - Có hứng thú học vật lí nói chung và các kiến thức về định luật Béc-nu-li nói riêng. - Có ý thức vận dụng các kiến thức về định luật Béc-nu-li vào đời sống. - Có ý thức tích cực, tự giác trong học tập. - Có tinh thần hợp tác, làm việc theo nhóm, tập thể. 4. Tư duy - Biết đưa ra các dự đoán, đề ra các giả thuyết giải quyết vấn đề gặp phải. - Biết đưa ra được các phương án chế tạo thiết bị đơn giản . II. Phương pháp giảng dạy Dạy kiến thức mới: theo chu trình Razumôpxky Tổ chức dạy học các ƯDKT của vật lí “dựa trên những định luật vật lí, những đặc tính vật lí của sự vật hiện tượng, thiết kế một thiết bị nhằm giải quyết một yêu cầu kĩ thuật nào đó”. II. Dụng cụ Phấn, bảng, dụng cụ thí nghiệm có sẵn và tự chế IV. Tiến trình dạy học 1. Chuẩn bị Giáo viên - Kiểm tra bài cũ. - Biên soạn các câu hỏi, vấn đề chuẩn bị cho bài dạy - Chuẩn bị các dụng cụ thí nghiệm, mô hình, thiết bị cần thiết 87 Học sinh Ôn tập áp suất thuỷ tĩnh và nguyên lí Pa-xcan. 2. Tiến hành a. Bước 1: Xác định rõ những định luật, nguyên lí vật lí ta sẽ phải sử dụng để chế tạo thiết bị kĩ thuật mới Bảng 2.4. Giáo án bài “Sự chảy thành dòng của chất lỏng và chất khí. Định luật Béc-nu-li” Hoạt động của GV Hoạt động của HS Hướng dẫn ghi chép cho HS 1. Giới thiệu chuyển động của chất lỏng lí tưởng - GV phân loại cho HS các chuyển động của chất lỏng : + Chảy ổn định (chảy thành dòng). + Chảy không ổn định (chảy cuộn xoáy). - GV yêu cầu HS cho thí dụ về các dạng chuyển động này (hình ảnh dòng sông chảy êm đềm thành dòng, hình ảnh xoáy nước HS lắng nghe, ghi chép. 1. Chuyển động của chất lỏng lí tưởng - Chuyển động của chất lỏng được chia thành hai loại: + Chảy ổn định (chảy thành dòng). + Chảy không ổn định (chảy cuộn xoáy). 88 trong thực tế) - Nhấn mạnh cho HS điều kiện để chất lỏng chảy thành dòng. - Lưu ý về khả năng chảy thành dòng của chất khí. - Giới thiệu khái niệm chất lỏng lí tưởng. - Chất lỏng lý tưởng là chất lỏng: + Không nén được (Khối lượng riêng của chất lỏng không đổi). + Chảy thành dòng + Không nhớt (tức là bỏ qua ma sát trong lòng chất lỏng). - Khi chất lỏng chảy thành dòng thì vận tốc dòng chảy là nhỏ. - Chất khí cũng có thể chảy thành dòng như chất lỏng và khi đó có thể áp dụng các tính chất, các kết quả của chất lỏng. 2. Giới thiệu về khái niệm đường dòng, ống dòng - GV đặt vấn đề: Làm thế nào để thiết kế 2. Đường dòng và ống dòng a. Đường dòng - Khái niệm 89 được hình dạng thích hợp nhất cho các loại ô tô, máy bay? - GV nêu sơ lược về cách thức tiến hành thử nghiệm đối với ô tô, máy bay: bằng cách phun các dòng khí quanh chúng. - GV giới thiệu về khái niệm, tính chất của đường dòng, ống dòng. - GV lưu ý cho HS: + Trong những điều kiện nhất định, các ống dẫn nước, dẫn dầu có thể coi là ống dòng. + 1 ống dòng có tác dụng như 1 ống thật vì 1 phần HS lắng nghe, ghi chép Đường dòng là đường vạch nên bởi mỗi phần tử của chất lỏng chuyển động khi chất lỏng chảy ổn định. - Tính chất + Các đường dòng không giao nhau. + Vận tốc của chất lỏng tại một điểm có phương tiếp tuyến với đường dòng tại điểm đó và hướng theo dòng chảy. + Vận tốc của chất lỏng tại các điểm khác nhau trên đường dòng có thể khác nhau, nhưng tại một điểm nhất định thì không đổi. b. Ống dòng - Khái niệm 90 tử chuyển động bên trong ống dòng không thể chạy ra ngoài được. Ống dòng là một phần của chất lỏng chuyển động có mặt biên tạo bởi các đường dòng. - Tính chất + Ở những đoạn ống dòng thẳng, các đường dòng được biểu diễn bằng các đường song song. + Trong dòng chảy của chất lỏng, nơi có vận tốc càng lớn thì các đường dòng càng sít nhau. - Trong những điều kiện nhất định, các ống dẫn nước, dẫn dầu có thể coi là ống dòng. 91 3. Xây dựng hệ thức giữa tốc độ và tiết diện trong 1 ống dòng-Khái niệm lưu lượng chất lỏng a. Xây dựng hệ thức - GV đặt vấn đề: Khi bịt một phần của ống nước ta thấy hiện tượng gì? Vậy trong sự chảy ổn định, vận tốc và tiết diện có mối quan hệ định lượng với nhau như thế nào? + 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 ∆t, phân tử đó dịch chuyển được một đoạn s1 tính như thế nào ? (gợi ý: coi như phân tử chất lỏng chuyển động đều) + Như vậy sau khoảng ∆t có một thể tích chất lỏng HS lắng nghe và giải quyết các vấn đề GV đặt ra : - Khi bịt một phần đầu vòi thì tiết diện sẽ bé lại, vận tốc của nước sẽ lớn, nước phun xa hơn . - Sau khoảng thời gian ∆t, phân tử đó dịch chuyển được một đoạn : s1 = v1. ∆t - Khi đó phân tử chất lỏng qua S2 với vận tốc v2. Thể tích của chất lỏng đi qua S2 là S2v2∆t. - Do chất lỏng không nén nên thể tích của 3. Hệ thức giữa tốc độ và tiết diện trong một ống dòng. Lưu lượng chất lỏng a. Hệ thức 2 1 1 2 S S v v = Nhận xét Trong một ống dòng, tốc độ của chất lỏng tỉ lệ nghịch với diện tích tiết diện của ống. 92 S1v1∆t đi vào trong phần ống dòng đó. Cũng trong thời gian ∆t, một thể tích chất lỏng là bao nhiêu từ trong đi ra khỏi phần ống dòng này. + Thể tích phần chất lỏng đi vào ống dòng sẽ như thế nào so với thể tích chất lỏng ra khỏi ống dòng ? (gợi ý: chất lỏng không nén) + Qua biểu thức trên có nhận xét như thế nào về vận tốc và tiết diện ống dòng ? b. Giới thiệu về lưu lượng của chất lỏng - GV giới thiệu cho HS đại lượng mới : lưu lượng chất lỏng.Yêu cầu HS nhận xét về lưu lượng chất lỏng khi chảy ổn định. chúng bằng nhau. S1v1∆t = S2v2∆t → v1 S1 = v2 S2 = A - Khi đó phân tử chất lỏng qua S2 với vận tốc v2. Thể tích của chất lỏng đi qua S2 là S2 - Do chất lỏng không nén nên thể tích của chúng bằng nhau. S1v1∆t = S2v2∆t nên v1 S1 = v2 S2 = A -Vận tốc của chất lỏng tỉ lệ nghịch với diện tích của ống. S1v1 = S2v2 = A S1v1∆t = S2v2∆t → v1 S1 = v2 S2 = A -Vận tốc của chất lỏng tỉ lệ nghịch với diện tích của ống. b. Lưu lượng của chất lỏng v1.S1 = v2.S2 = A. - Đại lượng A có giá trị như nhau ở mọi điểm trong 1 ống dòng, được gọi là lưu lượng chất lỏng. - Khi chảy ổn định, lưu 93 S1v1 = S2v2 = A - Khi chảy ổn định, lưu lượng chất lỏng trong một ống dòng là không thay đổi lượng chất lỏng trong một ống dòng là không đổi. - Đơn vị của lưu lượng trong hệ SI : m3/s 4. Giới thiệu định luật Béc-nu-li cho ống dòng nằm ngang - GV đặt vấn đề : + Khi chất lỏng đứng yên áp suất tĩnh ở những điểm trên cùng một mặt phẳng nằm ngang có gía trị như thế nào ? + Khi chất lỏng đang chuyển động áp suất tĩnh ở những điểm trên cùng một mặt phẳng nằm ngang có giá trị như thế nào ? - GV nhấn mạnh : Khi chất lỏng đang chuyển động ta có áp suất tại những điểm khác nhau của ống dòng còn phụ HS lắng nghe và giải quyết các vấn đề GV đặt ra. - HS : Áp suất tĩnh ở những điểm này bằng nhau : p = hằng số - HS : Áp suất tĩnh ở những điểm này không bằng nhau nữa. 4. Định luật Béc-nu-li cho ống dòng nằm ngang a) Phát biểu Trong một ống dòng nằm ngang, tổng áp suất tĩnh và áp suất động tại mọi điểm bất kì luôn là hằng số. b) Biểu thức: 21 2p vρ= trong đó: ρ: được gọi là khối lượng riêng của chất lỏng ( kg/m3) p : là áp suất tác dụng lên thành bình, gọi là áp 94 thuộc vào vận tốc tại điểm đó và được xác định bởi phương trình Béc-nu-li. - Dựa vào phương trình Béc-nu-li, GV yêu cầu HS nhận xét + Số hạng 21 2 vρ có thứ nguyên của đại lượng nào? + Áp suất tĩnh tại những điểm khác nhau của ống dòng phụ thuộc vào vận tốc tại điểm đó như thế nào ? (so sánh ở chỗ có vận tốc lớn và ở chỗ có vận tốc nhỏ). - GV giới thiệu khái niệm áp suất động, áp suất toàn phần. - GV yêu cầu HS nhận xét tại những điểm khác nhau của ống dòng nằm ngang áp suất toàn phần có thay đổi ? - Số hạng 21 2 vρ có thứ nguyên là : Kg/m3.(m/s)2 = kg.m/s2.(1/m2) =N/m 2 = Pa : đơn vị áp suất - Ở chỗ có vận tốc lớn, áp suất tĩnh lớn hơn. - Áp suất toàn phần tại mọi điểm trên ống dòng nằm ngang là như nhau. suất tĩnh (Pa) 21 2 vρ : là áp suất động, có thứ nguyên của áp suất (Pa) c. Nhận xét + Như vậy, trong ống dòng, ở nơi có vận tốc lớn (tiết diện nhỏ) thì áp suất tĩnh nhỏ; nơi có vận tốc nhỏ thì áp suất tĩnh lớn. + Tại 1điểm trên đường dòng, tổng áp suất tĩnh và áp suất động là áp suất toàn phần. + Áp suất toàn phần tại mọi điểm trên ống dòng nằm ngang là như nhau. 95 Củng cố - Hệ thống hóa  Nhắc lại kiến thức - Khái niệm : + Chất lỏng lí tưởng. + Đường dòng. + Ống dòng. + Lưu lượng chất lỏng. - Hệ thức giữa tốc độ và tiết diện trong ống dòng. - Định luật Béc-nu-li.  Vận dụng kiến thức Giải thích các hiện tượng: + Khi thổi không khí chuyển động qua khe giữa hai tờ giấy, áp suất tĩnh ở khe giảm so với bên ngoài nên hai tờ giấy ép sát vào nhau. + Gió thổi ngang bên ngoài nên áp suất tĩnh ở bên ngoài nhỏ hơn bên trong: cửa bật ra ngoài Vận dụng kiến thức đã học trong bài để trả lời câu hỏi và làm bài tập trong SGK, sách tham khảo và phiếu học tập b. Bước 2: Đưa ra nhiệm vụ thiết kế một thiết bị có một chức năng xác định nhằm sử dụng được hiện tượng vật lí vào sản xuất hay đời sống GV chia HS thành 4 tổ. Sau đó, GV cho HS tự lựa chọn hay GV chọn cho HS nhiệm vụ thiết kế một trong số các thiết bị sau: 96 • Làm bình phun nước tưới cây đơn giản • Làm máy bay giấy, máy bay trực thăng đơn giản • Làm diều giấy, dù lượn đơn giản • Đo thời gian bằng đồng hồ nước tự chế Lưu ý: Các bước 3,4, 5 tiến hành sau khi dạy xong bài “Ứng dụng của định luật Béc-nu-li.  Bài 3: Ứng dụng định luật Béc-nu-li I. Mục đích-Yêu cầu 1. Kiến thức - Hiểu được cách đo áp suất tĩnh, áp suất toàn phần. - Hiểu được cách đo vận tốc bằng ống Ven-tu-ri, ống Pi-tô. - Hiểu được nguyên lí hoạt động của một số ứng dụng kĩ thuật của định luật Béc- nu-li : ống phun sương, bộ chế hòa khí, lực nâng máy bay. 2. Kĩ năng - Biết cách suy luận dẫn đến các công thức đo áp suất tĩnh, áp suất toàn phần, vận tốc chất lỏng, vận tốc máy bay - Áp dụng để giải một số bài toán đơn giản . 3. Thái độ - Có hứng thú học vật lí nói chung và các kiến thức về định luật Béc-nu-li nói riêng. - Có ý thức vận dụng các kiến thức về định luật Béc-nu-li vào đời sống. - Có ý thức tích cực, tự giác trong học tập. 97 - Có tinh thần hợp tác, làm việc theo nhóm, tập thể. 4. Tư duy - Biết đưa ra các dự đoán, đề ra các giả thuyết giải quyết vấn đề gặp phải. - Biết chế tạo các dụng cụ thí nghiệm, thiết bị đơn giản, thiết kế phương án và tiến hành thí nghiệm với các dụng cụ đó. II. Phương pháp giảng dạy Tổ chức dạy học các ƯDKT của vật lí “dựa trên những định luật vật lí, những đặc tính vật lí của sự vật hiện tượng, thiết kế một thiết bị nhằm giải quyết một yêu cầu kĩ thuật nào đó”. III. Dụng cụ Phấn, bảng, dụng cụ thí nghiệm có sẵn và tự chế IV. Tiến trình dạy học 1. Giáo viên - Kiểm tra bài cũ. - Biên soạn các câu hỏi, vấn đề chuẩn bị cho bài dạy - Chuẩn bị các dụng cụ thí nghiệm, mô hình, thiết bị cần thiết 2. Học sinh Ôn tập định luật Béc-nu-li. Bảng 2.5. Giáo án bài “Ứng dụng định luật Béc-nu-li” Hoạt động của GV Hoạt động của HS Hướng dẫn ghi chép cho HS 98 1. Giới thiệu về các dụng cụ và cách đo áp suất - GV giới thiệu các dụng cụ và tiến hành biểu diễn thí nghiệm cho HS. - GV cần chú ý: • Dụng cụ đo áp suất nào? • Áp suất đó được tính như thế nào? • Nếu đo được các áp suất, ta có thể đo vận tốc dòng chảy không? HS lắng nghe, trả lời 1. Đo áp suất a) Đo áp suất tĩnh Đặt ống hình trụ hở hai đầu, sao cho miệng ống song song với dòng chảy. Áp suất tĩnh tỉ lệ với độ cao của cột chất lỏng trong ống. b) Đo áp suất toàn phần Dùng một ống hình trụ hở hai đầu, một đầu được uốn vuông góc. Đặt ống sao cho miệng ống vuông góc với dòng chảy. Áp suất toàn phần tỉ lệ với độ cao của cột chất lỏng trong ống. Chú ý Nếu đo áp suất tĩnh và áp suất toàn phần tại một điểm nào đó ta có thể xác định được vận tốc chất lưu tại điểm đó. 99 2. Giới thiệu về các dụng cụ và cách đo vận tốc - GV giới thiệu các dụng cụ (ống Ven-tu-ri, ống Pi-tô) và tiến hành biểu diễn thí nghiệm cho HS. - GV đặt vấn đề cho HS: CM công thức vận tốc dựa vào định luật Béc-nu-li và hệ thức liên hệ giữa vận tốc và tiết diện. - HS chứng minh công thức dựa vào định luật Béc-nu-li và hệ thức liên hệ giữa vận tốc và tiết diện. 2. Đo vận tốc a) Đo vận tốc chất lỏng - Ống Ven-tu-ri Vận tốc v tại tiết diện S Trong đó : Δp : hiệu áp suất tĩnh giữa hai tiết diện S và s ρ: khối lượng riêng của chất lỏng trong áp kế ρa: Khối lượng riêng của chất lỏng trong ống Ven- tu-ri b) Đo vận tốc máy bay- Ống Pi-tô Vận tốc v của máy bay 2 1 2( - ) ρ 2 ( - ) = = toanphan tinhp pv g h h Δ ρ Δ= ap g h 2 2 2 2 Δ ρ( - ) = s pv sS 2 Δh ρ ρ= kk gv 100 Trong đó: Δh : độ chênh lệch mực chất lỏng ở hai nhánh ρ: khối lượng riêng của chất lỏng trong ống chữ U ρkk : khối lượng riêng của không khí bên ngoài 3. Giới thiệu về lực nâng máy bay - GV đặt vấn đề: Tại sao máy bay có thể bay lên được? - GV có thể tiến hành một số TN đơn giản sau để gợi ý cho HS: • Thổi phía trên một tờ giấy mỏng đặt sát miệng. • Thổi phía trên một cánh máy bay giấy (tạo thành bằng dải giấy mỏng) luồng vào một cây thước. (có thể yêu cầu HS dự đoán thử hiện tượng sắp xảy ra) - HS có thể dự đoán: Tờ giấy và cánh máy bay giấy bị chúc xuống khi ta thổi hơi phía trên chúng - HS có thể trả lời: dạng hơi cong ở phía trên, phẳng ở phía dưới. -Vận tốc ở phía trên lớn hơn, nên áp suất 3. Một vài ứng dụng khác của định luật Bec- nu-li a. Lực nâng cánh máy bay  Nguyên tắc Do cấu tạo đặc biệt của cánh máy bay, ta nhận thấy : - Ở phía trên các đường dòng sít nhau hơn so với ở phía dưới cánh. Do vậy áp suất tĩnh ở phía trên nhỏ hơn áp suất tĩnh ở phía dưới tạo nên một lực nâng máy bay. - Lực nâng phụ thuộc độ 101 - GV cần lưu ý cho HS: • Hình dạng thông thường của cánh máy bay. • Vận tốc và áp suất tĩnh của không khí ở phía trên và phía dưới cánh. • Nguyên nhân giúp máy bay có thể cất cánh. tĩnh phía trên nhỏ hơn. - Do chênh lệch áp suất phía trên và dưới cánh nên tạo lực nâng máy bay. chênh áp suất, vì vậy để cất cánh được máy bay phải đạt vận tốc tối thiểu nào đó, phụ thuộc trọng lượng của máy bay.  Biểu thức Lực nâng cánh máy bay: F = (p1-p2).S = ρkk(v22 –v12)/2 ρkk : khối lượng riêng của không khí (kg/m3) p1 : áp suất tĩnh ở phía trên (Pa) p2 : áp suất tĩnh ở phía dưới (Pa) v1 : vận tốc không khí ở phía trên (m/s) v2 : vận tốc không khí ở phía dưới (m/s) 102 4. Giới thiệu về bộ chế hòa khí - GV giới thiệu về cấu tạo của bộ chế hòa khí. - GV yêu cầu HS nhận xét: • Mức xăng ở miệng vòi phun và buồng phao. • Áp suất ở đoạn thắt ở ống hút. • Hiện tượng gì xảy ra. - HS trả lời : Trong buồng phao A, xăng được giữ ở mức ngang với miệng vòi phun. - Ống hút không khí có đoạn thắt lại tại B,ở đó suất giảm xuống. - Xăng bị hút lên và phân tán thành những hạt nhỏ trộn lẫn với không khí tạo thành hỗn hợp đi vào xilanh. b. Bộ chế hòa khí Nguyên tắc - Trong buồng phao A, xăng được giữ ở mức ngang với miệng vòi phun G nhờ hoạt động của phao P. - Ống hút không khí có đoạn thắt lại tại B,ở đó suất giảm xuống, xăng bị hút lên và phân tán thành những hạt nhỏ trộn lẫn với không khí tạo thành hỗn hợp đi vào xilanh. 5. Giới thiệu về định luật To- ri-cen-li - GV gợi ý cho HS dùng định luật Béc-nu-li đối với điểm tại mặt thoáng của chất lỏng và tại lỗ thoát, từ đó tìm vận tốc tại lỗ thoát của chất lỏng (gợi ý p1 = p2 = p0). - HS: p0 + 1/2ρv2= p0+ρgh suy ra: 2=v gh c. Định luật To-ri-cen-li Vận tốc của chất lỏng tại lỗ thoát của một bình đựng để hở: 2=v gh (h: độ cao của cột chất lỏng tính từ mặt thoáng của bình đến lỗ thoát) 103 6. Giới thiệu về bình xịt, bình phun -GV đưa ra một số bình phun thực tế và thiết bị bình phun tự tạo. - GV yêu cầu HS quan sát và thử nêu nguyên tắc hoạt động của bình phun. - HS thử nêu nguyên tắc hoạt động. d. Các loại bình xịt, bình phun Khi dòng không khí thổi đến miệng ống do ở miệng ống tiết diện nhỏ nên áp suất tại đó yếu hơn so với áp suất trong bình, do đó chất lỏng từ dưới bình tràn lên và phun ra ngoài. 7. Giới thiệu các ứng dụng khác - GV nêu sơ lược một số ứng dụng khác của định luật Béc- nu-li thông qua các hình ảnh minh họa, mô phỏng. - GV nêu một số hiện tượng có thể được giải thích bằng định luật Béc-nu-li. HS thử nêu nguyên tắc hoạt động và giải thích một số hiện tượng. e. Các ứng dụng khác - Đèn xì Bunsen, lưu lượng kế, hệ thống ống nước gia đình - Ứng dụng trong giao thông: 2 xe hay tàu, thuyền không được chạy quá gần nhau, nguyên lí hoạt động của thuyền buồm - Ứng dụng trong thể thao : hiệu ứng Mác-nút. - Hiện tượng: • Chứng phình mạch. • Chứng thiếu máu 104 não. • Sự tuần hoàn máu. • Cách đào hang của các loài vật. Hiện tượng tấm bạt xe khi xe chạy Củng cố - Hệ thống hóa  Nhắc lại kiến thức - Các ứng dụng kĩ thuật quan trọng: lực nâng máy bay, bình xịt, bình phun, đo vận tốc chất lỏng ở lỗ thoát. - Nguyên tắc hoạt động của các ứng dụng trên.  Vận dụng kiến thức Giải thích các hiện tượng:  Chứng phình mạch.  Chứng thiếu máu não.  Sự tuần hoàn máu.  Cách đào hang của các loài vật.  Hình dạng tấm bạt xe khi xe chạy.  Sau khi dạy xong bài này, ta tiếp tục tiến hành các bước sau: c. Bước 3: Tổ chức cho HS thảo luận, tìm ra phương án giải quyết các nhiệm vụ được nêu. HS tự lắp ráp, chế tạo sau khi đã bàn bạc thống nhất GV yêu cầu HS đối với mỗi thiết bị cần làm rõ: 105 • Lịch sử ra đời (nếu tìm được). • Nguyên lí hoạt động. • Vật liệu. • Ý tưởng thiết kế. • Công dụng của nó trong đời sống. Nếu HS không tự tìm ra được các phương án, GV

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfpp_day_hoc_co_hoc_chat_luu_7911_1917719.pdf
Tài liệu liên quan