SCENARIUSZ LEKCJI

 

LEKCJA NR 54; DZIAŁ PROGRAMOWY: HYDROSTATYKA I AEROSTATYKA; PRZEDMIOT: FIZYKA; KLASA I;
TEMAT: WPŁYW PRZYCIĄGANIA ZIEMSKIEGO NA CIŚNIENIE W CIECZY.

 

CELE LEKCJI:

I. OGÓLNY:
- poznanie wpływu głębokości na ciśnienie w cieczy,
- poznanie wzoru na zależność ciśnienia w cieczy od głębokości,
- poznanie wpływu wysokości na ciśnienie w gazie.

II. SZCZEGÓŁOWY:
- poznanie wpływu głębokości na ciśnienie w wodzie,
- badanie zależności ciśnienia w wodzie od głębokości,
- poznanie wpływu wysokości na ciśnienie w innych cieczach niż woda,
- poznanie wzoru na zależność ciśnienia w cieczy od głębokości,
- porównanie ciśnienia w wodzie z ciśnieniem atmosferycznym,
- poznanie zależności ciśnienia w gazie od wysokości,
- rozwiązywanie zadań z zastosowaniem wzoru na zależność ciśnienia w cieczy od głębokości.

III. POZNAWCZY:
- poznanie wpływu głębokości na ciśnienie w wodzie,
- poznanie wpływu wysokości na ciśnienie w innych cieczach niż woda,
- poznanie wzoru na zależność ciśnienia w cieczy od głębokości,
- poznanie zależności ciśnienia w gazie od wysokości.

IV. KSZTAŁCĄCY:
- rozwijanie umiejętności przygotowania sprzętu do doświadczenia,
- rozwijanie umiejętności przeprowadzania, obserwowania i formułowania poprawnego wniosku na podstawie doświadczenia,
- rozwijanie umiejętności rozwiązywania zadań z treścią z zastosowaniem wzoru na zależność ciśnienia w cieczy od głębokości.

V. WYCHOWAWCZY:
- rozwijanie umiejętności przygotowania sprzętu do doświadczenia,
- rozwijanie umiejętności przeprowadzania, obserwowania i formułowania poprawnego wniosku na podstawie doświadczenia,
- rozwijanie umiejętności rozwiązywania zadań z treścią z zastosowaniem wzoru na zależność ciśnienia w cieczy od głębokości.

 
STANDARDY WYMAGAŃ:
I. Umiejętne stosowanie terminów, pojęć i procedur z zakresu przedmiotu chemii niezbędnych w praktyce życiowej i dalszym kształceniu

Uczeń:
1. Stosuje terminy i pojęcia fizyczne:
a) wybiera odpowiednie terminy i pojęcia do opisu przebiegu zjawisk fizycznych.

PODSTAWA PROGRAMOWA:

I. Cele edukacyjne
1. Budzenie zainteresowań prawidłowościami świata przyrody.
2. Prezentowanie wyników własnych obserwacji, eksperymentów i przemyśleń.
3. Poznanie podstawowych praw opisujących przebieg zjawisk fizycznych i astronomicznych w przyrodzie.
4. Wykorzystanie wiedzy fizycznej w praktyce życia codziennego.

II. Zadania szkoły
1. Zapoznanie uczniów z podstawowymi prawami przyrody.
2. Stworzenie możliwości przeprowadzania doświadczeń fizycznych.
3. Zapoznanie z metodami obserwowania, badania i opisywania zjawisk fizycznych i astronomicznych.
4. Ukazanie znaczenia odkryć w naukach przyrodniczych dla rozwoju cywilizacji i rozwiązywania problemów współczesnego świata.

III. Treści
1. Właściwości materii.
2. Stany skupienia materii. Kinetyczny model budowy materii.

IV. Osiągnięcia
1. Umiejętność obserwowania i opisywania zjawisk fizycznych.
2. Umiejętność posługiwania się metodami badawczymi typowymi dla fizyki.
3. Umiejętność wykonywania pomiarów prostych.
4. Opisywanie zjawisk fizycznych i rozwiązywanie problemów fizycznych z zastosowaniem modeli i technik matematycznych.

 
CZYNNOŚCI UCZNIA:
- wymienia przykłady obserwacji w życiu codziennym zjawiska ciśnienia w cieczy,
- przeprowadza doświadczenie ilustrujące wpływ głębokości na ciśnienie w wodzie,
- formułuje obserwacje płynące z doświadczenia,
- formułuje wnioski płynące z doświadczenia,
- zamienia metry na centymetry,
- bezpiecznie wykonuje doświadczenia i przestrzega przepisów bhp.

 
CZYNNOŚCI NAUCZYCIELA:
- sprawdza wykonanie pracy domowej i przygotowanie uczniów do lekcji,
- wyjaśnia pojęcia wpływ zmiany głębokości na ciśnienie w wodzie,
- wyjaśnia wpływ różnych cieczy (woda, etanol, rtęć) na wartość ciśnienia,
- wyjaśnia wpływ zmiany wysokości na ciśnienie w powietrzu,
- przypomina wybrane zagadnienia z przepisów bhp,
- czuwa nad bezpiecznym wykonaniem doświadczenia i przestrzeganiem przepisów bhp,
- pisze i wyjaśnia wzór na zależność ciśnienia od głębokości,
- zadaje pracę domową i omawia sposób jej wykonania.

METODY NAUCZANIA: POGADANKA

FORMY ORGANIZACYJNE: PRACA W GRUPACH

ŚRODKI DYDAKTYCZNE: podręcznik do nauczania fizyki - J. Ginter „ Fizyka I - podręcznik gimnazjum”, zestaw do badania wpływu głębokości na ciśnienie w cieczy.

 

CZĘŚĆ WSTĘPNA OGNIWA LEKCJI:

Zaprowadzenie porządku w klasie, powitanie uczniów, sprawdzenie listy obecności. Sprawdzenie pracy domowej.

 

CZĘŚĆ NAWIĄZUJĄCA OGNIWA LEKCJI:

N: Proszę, przypomnijcie o jakich zagadnieniach mówiliśmy na ostatniej lekcji.
U: Na ostatnich lekcjach mówiliśmy o ciśnieniu w gazach.
N: Proszę, przypomnijcie jaki kierunek i zwrot, oraz jakie wartości mają siły, którymi gaz oddziałuje na ścianki naczynia.
U: Wartości sił działających na ścianki naczynia o powierzchni jednostkowej 1 cm2 są jednakowe. Kierunki wszystkich działających sił na odpowiednie ścianki naczynia są skierowane prostopadle do powierzchni naczynia. Na górną ściankę działa siła w kierunku pionowym i zwrócona do góry. Na dolną ściankę naczynia działa siła w kierunku pionowym i zwrócona do dołu. Na lewą ściankę naczynia działa siła o kierunku poziomym i zwrócona w lewą stronę. Na prawą ściankę naczynia działa siła o kierunku poziomym i zwrócona w prawą stronę.
N: Dobrze. Proszę, przypomnijcie podstawową jednostkę ciśnienia.
U: Podstawową jednostką ciśnienia jest paskal (1 Pa).
N: Proszę, przypomnijcie wzór na ciśnienie.

U: p = F/S

N: Proszę, przypomnijcie co oznaczają symbole w tym wzorze.
U: Oznaczenia symboli to:
p - ciśnienie,
F - siła,
S - pole powierzchni.

CZĘŚĆ POSTĘPUJĄCA OGNIWA LEKCJI:

N: Proszę zapiszcie do zeszytów temat dzisiejszej lekcji: Wpływ przciągania ziemskiego na ciśnienie w cieczy.
N: Proszę, pomyślcie i powiedzcie, gdzie w życiu codziennym mówimy o występowaniu ciśnienia w cieczy?
U: Ciśnienie w wodzie da się zauważyć, np. podczas oglądania filmów o nurkach, albo kiedy oglądamy filmy o okrętach podwodnych.
N: Bardzo dobrze. Na pewno zauważyliście, że nurkowie ubierają się przed zejściem w głębinę w odpowiednie skafandry, jak również, że łodzie podwodne wykonane są z bardzo grubej blachy. Takie zabezpieczenia są stosowane, aby zapobiec zgnieceniu nurka lub okrętu.
N: Proszę, zapiszcie do zeszytów punkt 1:

1. Przykłady występowania ciśnienia w wodzie na podstawie obserwacji życia codziennego.

N: Dobrze. Proszę, spójrzcie na stolikach macie przygotowaną butelkę po napoju, w której wcześniej wytopiono małe otwory, drugą butelkę z wodą i miskę.
N: Proszę postawcie butelkę z wytopionymi otworami w misce i wlejcie do niej wodę. Spójrzcie
N: Spójrzcie, w jaki sposób wycieka woda z poszczególnych otworów butelki?
U: Woda wycieka najsłabszym strumieniem z najwyższego otworu w butelce, a najsilniejszym z otworu położonego najniżej w butelce.
N: Co moglibyście powiedzieć o położeniu tych otworów, gdybyście patrzyli od wnętrza butelki.
U: Otwór wytopiony najwyżej w butelce znajduje się na niższej wysokości, niż otwór wytopiony najniżej w butelce (największa głębokość).
N: Skoro wiemy, że woda płynie najsłabszym strumieniem z otworu położonego najwyżej w butelce, a najsilniejszym strumieniem z otworu położonego najniżej w butelce, to jaki wniosek płynie z tego doświadczenia?
U: Ciśnienie w wodzie zależy od wysokości, na której wytopiono otwór.
N: Spójrzcie jeszcze raz na butelkę przez górny otwór, za pomocą którego wlaliście wodę. Jak nazwiecie taką wysokość w tym kontekście?
U: Wysokość w naszym przypadku to głębokość.
N: Powtórzmy jeszcze raz, skoro wiemy, że woda płynie najsłabszym strumieniem z otworu położonego najwyżej w butelce, a najsilniejszym strumieniem z otworu położonego najniżej w butelce, to jaki wniosek płynie z tego doświadczenia?
U: Ciśnienie w wodzie wzrasta wraz ze wzrostem głębokości.
N: Proszę zapiszcie w zeszytach punkt 2:

2. Zależność ciśnienia w wodzie od zmian głębokości.

N: Teraz rozpatrzymy dokładnie, w jaki sposób ciśnienie w wodzie zależy od głębokości. Jeżeli weźmiecie słupek wody, który znajduje się w naczyniu o przekroju kwadratowym równym 1 cm2. Na przykładzie butelki z wodą zauważyliście, że u góry woda styka się z powietrzem. Wiecie, że w powietrzu panuje ciśnienie atmosferyczne. Dlatego w górnej części słupka panuje również ciśnienie atmosferyczne, które  wynosi  10 N/cm2. Na  dole  słupka, tak  samo  jak  w butelce z
wodą panuje wyższe ciśnienie, ponieważ na wodę i butelkę działa siła ciężkości. Siła z jaką Ziemia przyciąga wodę i butelkę.
N: Jeżeli weźmiemy słupek wody o wysokości (głębokości) 1 m. Przypomnijcie 1 m , ile to centymetrów?
U: 1m równy jest 100 cm.
N: Dobrze. Wzięliśmy słupek o wysokości 100 cm (po zamianie jednostek). Załóżmy, że te 100 cm daje nam 100 kostek wody, z których każda ma objętość 1 cm³. Wiemy, że gęstość wody wynosi 1 g/cm³. Stąd wiemy, że każda z tych kostek ma masę 1 g.
Tak więc skoro 1 kostce, która ma objętość 1 cm³ odpowiada masa równa 1 g, to jeżeli mamy 100 takich kostek to ich masa wynosi 100 g. Wiemy z  pierwszego semestru, że Ziemia przyciąga ciało o masie 100 g z siłą 1 N. W związku z tym słupek wody naciska na dno naczynia z siłą 1 N. Podstawa na pole przekroju 1 cm². Można to ująć w ten sposób działająca na górną warstwę wody siła ciężkości, powoduje, że na zanurzone na głębokości
1 m ciało działa ciśnienie podwyższone o 1 N/cm².
odpowiada masa równa N: Jeżeli weźmiemy słupek o wysokości 2 m, czyli w centymetrach jest to wartość wynosząca 200 cm. Jeżeli znowu założymy, że 200 cm daje nam 200 kostek wody, z których każda ma objętość 1 cm3. Wiemy, że gęstość wody wynosi 1 g/cm3. Stąd wiemy, że każda z tych kostek ma masę 1 g. Tak więc skoro 1 kostce, która ma objętość 1 cm31 g, to jeżeli mamy 200 takich kostek to ich masa wynosi 200 g. Wiemy z  pierwszego semestru, że Ziemia przyciąga ciało o masie 100 g z siłą 1 N. Skoro masa wzrosła dwukrotnie w porównaniu z pierwszą sytuacją to i siła wzrośnie dwukrotnie, tak więc siła wyniesie 2 N. W związku z tym słupek wody naciska na dno naczynia z siłą 2 N. Podstawa na pole przekroju 1 cm². Można to ująć w ten sposób działająca na górną warstwę wody siła ciężkości, powoduje, że na zanurzone na głębokości 2 m ciało działa ciśnienie podwyższone o 2 N/cm².  I tak dalej.
N: Proszę zapiszcie do zeszytów punkt 3:

3. Ciśnienie w innych cieczach niż woda.

N: Jako przykładami posłużmy się: alkoholem etylowym, który ma gęstość równą 0,79 g/cm³, oraz rtęcią o gęstości 13,5 g/cm³. Wiecie już, że kostka alkoholu etylowego ma objętość 1 cm3 i masę 0,79 g. Tak więc słupek alkoholu etylowego o wysokości 1 m i polu przekroju 1 cm² ma masę 0,79 g. Jeżeli weźmiemy słupek o wysokości 1 m, czyli w centymetrach jest to wartość wynosząca 100 cm. Jeżeli znowu założymy, że 100 cm daje nam 100 kosek alkoholu etylowego, z których każda ma objętość 1 cm³. Wiemy, że gęstość alkoholu wynosi 0,79 g/cm³. Stąd wiemy, że każda z tych kostek ma masę 0,79 g. Tak więc skoro 1 kostce, która ma objętość
1 cm³ odpowiada masa równa 0,79 g, to jeżeli mamy 100 takich kostek to ich masa wynosi 79 g. Wiemy z  pierwszego semestru, że Ziemia przyciąga ciało o masie 100 g z siłą 1 N, a z opisu w punkcie 2 wiemy, że tym ciałem jest woda; to automatycznie wyczuwamy, że ciśnienie wywierane przez wodę jest większe niż ciśnienie wywierane przez alkohol etylowy.
Wiecie już, że kostka rtęci ma objętość 1 cm³ i masę 13,5 g. Tak więc słupek rtęci o wysokości 1 m i polu przekroju 1 cm² ma masę 13,5 g. Jeżeli weźmiemy słupek o wysokości 1 m, czyli w centymetrach jest to wartość wynosząca 100 cm. Jeżeli znowu założymy, że 100 cm daje nam 100 kosek rtęci, z których każda ma objętość
1 cm³. Wiemy, że gęstość rtęci wynosi 13,5 g/cm³. Stąd wiemy, że każda z tych kostek ma masę 13,5 g. Tak więc skoro 1 kostce, która ma objętość 1 cm³ odpowiada masa równa 13,5 g, to jeżeli mamy 100 takich kostek to ich masa wynosi 135 g. Wiemy z  pierwszego semestru, że Ziemia przyciąga ciało o masie 100 g z siłą 1 N, a z opisu w punkcie 2 wiemy, że tym ciałem jest woda; to automatycznie wyczuwamy, że ciśnienie wywierane przez wodę jest mniejsze niż ciśnienie wywierane przez rtęć.
N: Proszę, zapiszcie do zeszytów punkt 4:

4. Wzór na zależność ciśnienia w cieczy od głębokości:

N: Proszę, powiedzcie na podstawie przeprowadzonych analiz,  jakie wielkości fizyczne mają wpływ na ciśnienie w cieczy.
U: Na ciśnienie w cieczy ma wpływ jej gęstość, przyspieszenie ziemskie, głębokość.
N: Proszę, zapiszcie wzór do zeszytów:

p = d g h

gdzie: p - ciśnienie [Pa],
d - gęstość cieczy [kg/m³],
g - przyspieszenie ziemskie g = 9,81 m/s²,
h - wysokość (głębokość) [m],

N: Jeżeli będziemy chcieli policzyć wartość ciśnienia na pewnej głębokości h, to skorzystamy ze wzoru:

p = p₀ + d g h

gdzie: p₀ – ciśnienie atmosferyczne [Pa],

N: Proszę zapiszcie kolejny punkt:

5. Zależność ciśnienia w gazie od wysokości.

N: Jeżeli będziemy głębiej zanurzać się w niej tym wywierane przez nią na nas ciśnienie jest większe, natomiast jeżeli wynurzamy się z głębin ciśnienie wywierane przez wodę na nas maleje. Podobnie jest w powietrzu. Jeżeli wznosimy się balonem do góry, to ciśnienie wywierane przez powietrze na nas maleje tym bardziej im wyżej się wznosimy, natomiast jeżeli chcemy lądować to im bliżej ziemi będziemy, tym ciśnienie wywierane na nas przez powietrze będzie większe.

 

CZĘŚĆ PODSUMOWUJĄCA OGNIWA LEKCJI:

N: Proszę powiedzcie czym zajmowaliśmy się na dzisiejszej lekcji.
U: Na dzisiejszej lekcji omawialiśmy wpływ przyciągania ziemskiego na ciśnienie w cieczy.
N: Proszę, przypomnijcie, w jakich sytuacjach z życia codziennego spotykamy się z pojęciem ciśnienia w cieczy.
U: Z pojęciem ciśnienia w cieczy spotykamy się nurkując w jeziorze, oglądając filmy o tematyce wojennej, w których pokazywane są okręty podwodne.
N: Proszę, przypomnijcie, w jaki sposób zależy ciśnienie w cieczy od głębokości.
U: Ciśnienie w cieczy jest tym większe im większa jest głębokość, natomiast ciśnienie jest tym niższe im głębokość staje się niska.
N: Proszę przypomnijcie, w przypadku której cieczy: wody, alkoholu etylowego, czy rtęci ciśnienie jest najwyższe, oczywiście gdy weźmiemy pod uwagę głębokość równą 1m.
U: Największe ciśnienie panuje w przypadku rtęci.
N: Proszę przypomnijcie, w przypadku której cieczy: wody, alkoholu etylowego, czy rtęci ciśnienie jest najniższe, oczywiście gdy weźmiemy pod uwagę głębokość równą 1m.
U: Najniższe ciśnienie panuje w alkoholu etylowym.

 

PRACA DOMOWA

Zadana uczniom wymagającym dostosowania wymagań do ich potrzeb:
Zadanie 1 str 229

Praca domowa zadana pozostałym uczniom klasy:
Zadania 2 – 5 str 229

Praca domowa zadana uczniom zainteresowanym fizyką:
Zadanie 6 str 229

 

 
Opracowała i przeprowadziła
Anna Perkowska