Конспект урока
Класс: 7 класс, общеобразовательный
Тема: «Поршневой жидкостный насос. Гидравлический пресс»
Тип урока: изучение нового материала
Цель урока:
образовательная – изучить устройство поршневого жидкостного насоса и гидравлического пресса.
развивающая – научить находить связь знаний с жизнью.
воспитательная – содействовать формированию мировоззренческой идеи познаваемости явлений и свойств окружающего мира.
Ход урока
1. Организационный момент.
I. Актуализация знаний и постановка задачи (5 мин)
· Фронтальный опрос.
Учитель. Сейчас мы повторим предыдущий материал, а затем изучим новую тему. Итак, ответьте мне на следующие вопросы:
• Что такое давление, как обозначается, в чём выражается?
(Давление — это нормальная к поверхности (перпендикулярная) сила, действующая на единицу площади: р = F/S. Единица давления в системе СИ — H/м2, она известна как паскаль Па.)
• Сформулируйте закон Паскаля.
(Давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку одинаково во всех направлениях.)
• Как показать, что давление жидкости на одной и той же глубине одинаково по всем направлениям?
(измерить давление манометром на одной глубине, поворачивая коробочку прибора пленкой в разных направлениях)
· Мотивационный этап
Учитель. Ребята, посмотрите на тему сегодняшнего урока и попытайтесь сформулировать его цель (д ети предлагают свои варианты, учитель помогает сформулировать цель). Сегодня мы с вами познакомимся с некоторыми устройствами. Называются они, как вы правильно сказали, поршневой жидкостный насос и гидравлический пресс. Запишите тему урока в тетради.
II. Изучение нового материала (20 мин)
1. Поршневой жидкостный насос.
Видеофрагмент «поршневой насос».
Вопрос на дом: «От чего зависит максимальная высота, на которую данный насос может поднимать жидкость?»
Поршневые насосы.
Поршневыми насосами называются такие механизмы, в которых жидкость приводится в движение поршнем, совершающим возвратно-поступательное движение.
Дана принципиальная схема устройства поршневого насоса простого действия.
Поршень при поступательном движении в одну сторону засасывает жидкость через всасывающий клапан в цилиндр и при движении в обратную сторону выталкивает эту жидкость через нагнетательный клапан.
Рассмотрим поршневой жидкостный насос.
При движении поршня вверх вода под действием атмосферного давления входит в трубу, поднимает нижний клапан и движется за поршнем. При движении поршня вниз вода, находящаяся под поршнем, давит на нижний клапан, и он закрывается. Одновременно под давлением воды открывается клапан внутри поршня, и вода переходит в пространство над поршнем.
При последующем движении поршня вверх вместе с ним поднимается и находящаяся над ним вода, которая и выливается в отводящую трубу. Одновременно за поршнем поднимается новая порция воды, которая при последующем опускании поршня окажется над ним и так далее.
Поршневые жидкостные насосы обеспечивают хорошее всасывание, развивают большие напоры, как утверждает квартирный вопрос но подают жидкость в трубопровод неравномерно. Поршневые насосы применяют в системах: осушительных, пожарных, грузовых и гидропривода.
2. Гидравлический пресс
Учитель. Перед вами схема гидравлической машины (от греческого слова гидравликос – вода, первая составная часть сложных слов, относящихся к воде), она представляет собой два цилиндра с поршнями, соединёнными между собой.
Запишем определение: «Гидравлическая машина – это машина, действие которой основано на законах движения и равновесия жидкости. Гидравлическую машину, служащую для прессования, называют гидравлическим прессом ».
Зарисуйте схему машины в тетрадь.
F 1, F 2 – силы, действующие на поршни; S 1, S 2 – площади сечений цилиндров; p 1 = F 1/ S 1 – давление в первом цилиндре; p 2 = F 2/ S 2 – давление во втором цилиндре.
Учитель. Ребята, по какому принципу работает гидравлический пресс?
Ученики. Сообщающиеся сосуды.
Учитель. Ребята, по какой формуле мы можем определить давление в первом цилиндре?
Ученики. p 1 = F 1/ S 1.
Учитель. По какой формуле мы можем определить давление во втором цилиндре?
Ученики. p 2 = F 2/ S 2.
Учитель. А теперь, скажите мне, какую формулу можно получить для расчёта параметров гидравлического пресса? Если помнить, что гидравлический пресс работает по принципу сообщающихся сосудов.
Ученики. F 1/ S 1 = F 2/ S 2.
Учитель. Это же подтверждается законом Паскаля. Запишите полученную формулу в тетрадь и обведите её рамочкой, а рядом укажите название. Эту формулу, преобразовав, можно записать в другом виде: F 2/ F 1 = S 2/ S 1, где отношение F 2/ F 1 показывает выигрыш в силе. Итак, что даёт нам и всем людям полученная формула? (Выслушивает предположения.)
(Демонстрирует на экране упрощённую схему гидравлического пресса.)
Прессуемое тело 1 кладут на платформу, соединённую с большим поршнем 2. При помощи малого поршня 3 создают большое давление. Оно передаётся без изменения в каждую точку жидкости и на большой поршень. Так как площади поршней различны, то сила, действующая на большой поршень, будет больше силы, действующей на малый поршень. Под действием этой силы большой поршень будет подниматься и упираться в прессуемое тело. Оно, в свою очередь, упирается в неподвижную платформу и сжимается.
Из малого цилиндра в большой жидкость перекачивается повторными движениями малого поршня. При его подъёме открывается клапан 6, и в пространство под поршнем засасывается жидкость. При опускании малого поршня этот клапан закрывается, а клапан 7 открывается, и жидкость перетекает в большой сосуд. В системе есть манометр 4 и предохранительный клапан 5, автоматически открывающийся, если давление превышает допустимое значение.
По такому же принципу работает и гидравлический домкрат (подъёмник).
III. Закрепление (10 мин)
Учитель. А сейчас на конкретных примерах мы попытаемся определить параметры гидравлического пресса. (Выводит на экран условия задач в виде слайдов презентации.)
Задача 1.Какую силу нужно приложить к меньшему поршню площадью 0,1 м2, чтобы поднять тело весом 500 Н, находящийся на поршне площадью 5м2?
| Дано: S1 = 0,1 м2 F 1 = 500 Н S 2 = 5 м2 | Решение:
p 1 =  ; p 2 =  ; p 1 = p 2;
= => F 2 =  =  = 25000 Н = 25 кН
Ответ: 25 кН
|
| F 2 =? |
Задача 2.Какую силу нужно приложить к меньшему поршню площадью 0,1 м2 , чтобы поднять тело массой 200 кг, находящееся на поршне площадью 10 м2?
| Дано: S1 = 0,1 м2 m 2 = 200 кг S 2 = 10 м2 g = 10 Н/кг | Решение:
p 1 = ; p 2 = ; p 1 = p 2; F 2 = m2g;
= => F 1 =  =  =  = = 20 Н
Ответ: 20 Н
|
| F 1 =? |
IV. Самостоятельная работа. (10 мин)
Контрольные и самост. работы по физике. 7кл. К учебн. Перышкина А.В., Громцева О.И, 2010
Самостоятельная работа 28 (стр. 66)
СР-28.
Сообщающиеся сосуды. Гидравлический пресс.
ВАРИАНТ № 1
1. Приведите примеры сообщающихся сосудов.
2. В один из сообщающихся сосудов налили воду, а в другой масло. Уровень какой жидкости располагается выше? Плотность воды 1000 кг/м3, а масла 900 кг/м3.
3. С какой силой необходимо действовать на поршень гидравлического пресса площадью 10 см2, чтобы на поршень площадью 400 см2 действовала сила 2 кН?
4. На малый поршень гидравлического пресса площадью 200 см2 действует сила 100 Н. Какова площадь большого поршня, если масло на него давит с силой 2 кН?
ВАРИАНТ № 2
1. Какие неудобства представляет собой чайник с коротким носиком?
2. В один из сообщающихся сосудов налили воду, а в другой керосин. Уровень какой жидкости располагается ниже? Плотность воды 1000 кг/м3, а керосина 800 кг/м3.
3. Площадь меньшего поршня гидравлического пресса 20 см2. На него действует сила 200 Н. Площадь большего поршня 200 см2. Какая сила действует на больший поршень?
4. Определите площадь малого поршня гидравлической машины, если при действии на большой поршень площадью 40 см2 силой 4 кН на малый действует сила 800 Н.
Домашнее задание. § 46.47, упр.22(2). Л. № 498.