Конкурс "Я иду на урок"

Гидравлический пресс

Цели и задачи урока: познакомить ребят с понятиями «гидравлический пресс», «гидравлическая машина»; ввести понятие «компьютерная модель»; с помощью компьютерной модели гидравлического пресса выявить ряд закономерностей, характерных для реального гидравлического пресса.

Оборудование: учебник [1], программа [2].

Ход урока

1. Организационный этап, 2 мин. (Проверяется готовность к уроку, отмечаются отсутствующие.)

 

2. Повторение изученного (5–7 мин)

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? • Сформулируйте закон Паскаля. • Как называется прибор для измерения давлений, больших, чем атмосферное? • Как устроен и действует открытый жидкостный манометр? • Как показать, что давление жидкости на одной и той же глубине одинаково по всем направлениям? • Какое явление используется в устройстве поршневого водяного насоса? • Как он устроен и действует?

 

3. Подготовка к изучению новых знаний (1–2 мин)

Учитель. Ребята, посмотрите на тему сегодняшнего урока (выводит на экран через медиапроектор) и попытайтесь сформулировать его цель (дети предлагают свои варианты, учитель помогает сформулировать цель). Сегодня мы с вами познакомимся ещё с одним устройством. Называется оно, как вы правильно сказали, гидравлический пресс. Используя компьютерную модель гидравлического пресса [2], выявим ряд закономерностей, характерных для реального гидравлического пресса. Запишите тему урока в тетради.

 

4. Усвоение новых знаний (20–25 мин)

Учитель (выводит с помощью медиапроектора на экран схему гидравлической машины). Перед вами схема гидравлической машины (от греческого слова – вода, первая составная часть сложных слов, относящихся к воде; – гидравлический), 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.

F₁, F₂ – силы, действующие на поршни; S₁, S₂ – площади сечений цилиндров; p₁ = F₁/S₁ – давление в первом цилиндре; p₂ = F₂/S₂ – давление во втором цилиндре.

А теперь, используя компьютерную модель гидравлического пресса, попытаемся выявить ряд закономерностей, характерных для реального гидравлического пресса. Компьютерная модель – это программа, которая имитирует реальные процессы, в нашем случае – процессы, происходящие в настоящем гидравлическом прессе.

Рассаживаемся за компьютеры. Перед вами программа, которая позволяет манипулировать параметрами гидравлического пресса. Справа табличка, в которой с помощью бегунка можно изменять силу, действующую на первый поршень (F₁), и площади сечений цилиндров (S₁ и S₂).

Изменяя эти величины, заполните табл. 1, попытайтесь проанализировать результаты и записать полученные выводы.

Таблица 1

№ оп.	F1, H	S1, м2	р1, Па	F2, H	S2, м2	p2, Па
1
2
3
4
5

Вывод: _________________________________

(После выполнения задания выводы обсуждаются. Дети замечают, что давления p₁ и p₂ во всех случаях остаются равными.) А теперь, используя модель гидравлического пресса, определите, какому состоянию системы соответствует максимально возможное давление? Результаты занесите в табл. 2.

Таблица 2

№ оп.	F1, H	S1, м2	р1, Па	F2, H	S2, м2	p2, Па
1

Вывод: _________________________________

 

Садимся за парты. Отложите ваши таблички в сторону. Ребята, по какой формуле мы можем определить давление в первом цилиндре?

Ученики. p₁ = F₁/S₁.

Учитель. По какой формуле мы можем определить давление во втором цилиндре?

Ученики. p₂ = F₂/S₂.

Учитель. А теперь, учитывая выводы, сделанные из анализа результатов таблицы, скажите мне, какую формулу можно получить для расчёта параметров гидравлического пресса?

Ученики. F₁/S₁ = F₂/S₂.

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: F₂/F₁ = S₂/S₁, где отношение F₂/F₁ показывает выигрыш в силе. Итак, что даёт нам и всем людям полученная формула? (Выслушивает предположения.)

Теперь мы, зная три (из обсуждаемых) каких-либо параметра гидравлического пресса, можем определить четвёртый и создать условия для выполнения работы. Например, для выжимания масла из семян, для прессования фанеры, картона, сена и т. д. На металлургических заводах гидравлические прессы используют для изготовления стальных валов, железнодорожных колёс и т. д. (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).

 

5. Закрепление новых знаний (5–7 мин)

Учитель. А сейчас на конкретных примерах мы попытаемся определить параметры гидравлического пресса. (Выводит на экран условия задач в виде слайдов презентации.)

Задача 1 (ученики решают самостоятельно, затем проверяют решение, сравнивая его с решением, выведенным на экран). Под действием малого поршня в гидравлическом прессе создаётся давление масла, равное 60 кН/см². Определите силу, действующую на большой поршень, если его площадь 0,07 м².

Задача 2. Можно ли создать машину, подобную гидравлической, используя вместо воды воздух?

Задача 3 (дополнительно). Площадь большого поршня гидравлического подъемника 375 см². Какую площадь должен иметь малый поршень, чтобы, действуя на него силой 160 Н, можно было поднять груз весом 12 кН?

Теперь, работая в парах, ответьте друг другу на вопросы после § 47 учебника: • Какой закон используется в работе гидравлических машин? • Что такое выигрыш в силе? • Где используются гидравлические машины?

Давайте подведём итог нашего занятия. Достигли мы поставленной цели? Что нового вы сегодня узнали? Что интересного? (Выслушивает ответы.)

Итак, заполните, пожалуйста, строчки:

Я узнал_________________________________

Я понял ________________________________

Итог работы_____________________________

и сдайте их мне на проверку (строчки для рефлексирования и обе таблицы размещены на рабочем листке, который в начале урока был роздан каждому учащемуся. – Ред.).

 

6. Домашнее задание (2 мин)

Учитель. А теперь откройте ваши дневники и запишите домашнее задание: § 47, упр. 23, задание 2. (Выставляет оценки за урок.)

 

Литература

1. Пёрышкин А.В. Физика-7. М.: Дрофа, 2004.
2. Гидравлический пресс // Физика, 7–11 классы. Библиотека наглядных пособий. 1 электрон.-опт. диск. М.: Дрофа.