Kinh nghiệm dạy bồi dưỡng học sinh giỏi chủ đề áp suất chất lỏng phần cơ học Vật lý 8
Trong sự nghiệp “Đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế” thì mỗi thầy cô giáo phải không ngừng trau rồi nghiệp vụ chuyên môn, sự sáng tạo trong dạy học mới đem lại hiệu quả. Dù đó là kiến thức đơn giản hay phức tạp thì người giáo viên cũng phải có phương pháp phù hợp mới khơi dậy cho học sinh tinh thần học tập có hứng thú, có như vậy việc truyền đạt nội dung bài giảng mới đạt hiệu quả cao.
Trong những năm qua khi đảm nhận dạy bồi dưỡng đội tuyển đi thi tỉnh của huyện, với kinh nghiệm của bản thân về chủ đề áp suất chất lỏng phần cơ học vật lý 8. Nếu giáo viên và học sinh chỉ sử dụng sách giáo khoa và sách bài tập thì rất đơn giản, bài tập vận dụng ít về số lượng, chưa phong phú về dạng bài tập. Chính vì vậy khi học sinh gặp các dạng bài tập này khi tham gia thi học sinh giỏi thường lúng túng, thậm chí không giải được.
Với những suy nghĩ như vậy nên trong quá trình dạy đội tuyển tôi đã xây dựng phần lý thuyết tổng hợp và lựa chọn những bài tập điển hình để đưa về cùng một dạng chính vì vậy chất lượng dạy và học đội tuyển được nâng lên. Do đó tôi xin đưa ra sáng kiến kinh nghiệm với đề tài “Kinh nghiệm dạy bồi dưỡng học sinh giỏi chủ đề áp suất chất lỏng phần cơ học vật lý 8”
PHẦN I. MỞ ĐẦU 1.Lí do chọn đề tài: Trong sự nghiệp “Đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế” thì mỗi thầy cô giáo phải không ngừng trau rồi nghiệp vụ chuyên môn, sự sáng tạo trong dạy học mới đem lại hiệu quả. Dù đó là kiến thức đơn giản hay phức tạp thì người giáo viên cũng phải có phương pháp phù hợp mới khơi dậy cho học sinh tinh thần học tập có hứng thú, có như vậy việc truyền đạt nội dung bài giảng mới đạt hiệu quả cao. Trong những năm qua khi đảm nhận dạy bồi dưỡng đội tuyển đi thi tỉnh của huyện, với kinh nghiệm của bản thân về chủ đề áp suất chất lỏng phần cơ học vật lý 8. Nếu giáo viên và học sinh chỉ sử dụng sách giáo khoa và sách bài tập thì rất đơn giản, bài tập vận dụng ít về số lượng, chưa phong phú về dạng bài tập. Chính vì vậy khi học sinh gặp các dạng bài tập này khi tham gia thi học sinh giỏi thường lúng túng, thậm chí không giải được. Với những suy nghĩ như vậy nên trong quá trình dạy đội tuyển tôi đã xây dựng phần lý thuyết tổng hợp và lựa chọn những bài tập điển hình để đưa về cùng một dạng chính vì vậy chất lượng dạy và học đội tuyển được nâng lên. Do đó tôi xin đưa ra sáng kiến kinh nghiệm với đề tài “Kinh nghiệm dạy bồi dưỡng học sinh giỏi chủ đề áp suất chất lỏng phần cơ học vật lý 8” 2. Mục đích nghiên cứu Việc nghiên cứu thành công đề tài sáng kiến kinh nghiệm giúp giáo viên và học sinh nắm vững lí thuyết và phân dạng cũng như giải bài tập về áp suất chất lỏng. 3. Nhiệm vụ đề tài: - Bổ túc thêm kiến thức tính thể tích thường dùng + Tính thể tích hình hộp lập phương: V= a3 + Tính thể tích hình hộp chữ nhật: V=a.b.c + Tính thể tích hình trụ: ( S là diện tích đáy, h là chiều cao): V= S.h + Tính thể tích khối cầu: V= 43R3 - Xây dựng cách tư duy những phần lí thuyết có liên quan. Từ đó xây dựng lí thuyết nâng cao . - Phân tích một số bài tập điển hình về áp suất chất lỏng. + Từ đó học sinh rèn luyện kĩ năng nhận dạng bài tập, hình thành cách giải. + Giúp học sinh tự nghiên cứu, tìm tòi và đưa ra cách giải cho bài toán tương tự. 4. Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng là tác động của giáo viên đến việc hình thành một đơn vị kiến thức nâng cao về áp suất chất lỏng cho học sinh lớp 8 đồng thời phân tích hướng dẫn học sinh giải được một số dạng bài tập cơ bản về áp suất chất lỏng. 5. Phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu tài liệu, thu thập và xử lí các bài tập trong tài liệu, các bài tập trên mạng. - Phương pháp điều tra: Tiến hành dạy thử nghiệm theo phương pháp trong đề tài đối với học sinh trong đội tuyển, khái quát thành bài học kinh nghiệm. - Tổng hợp nhận dạng các thể loại bài tập - Phỏng vấn PHẦN II: NỘI DUNG A. Cơ sở lí luận: Chương trình môn Vật lý 8 là phần mở đầu giai đoạn 2 của chương trình vật lý THCS, nên những yêu cầu về khả năng tư duy trừu tượng, khái quát cũng như những yêu cầu về mặt định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật Vật lý cũng cao hơn. Trong phần cơ học vật lý 8 chủ đề áp suất được dạy ở 3 bài 7, 8, 9. Tuy nhiên các tính chất của áp suất chất lỏng trình bày trong chương trình THCS dựa trên nội dung định luật Pa - xcan không được trình bày trong chương trình THCS. Việc hình thành công thức tính áp suất chất lỏng được suy ra từ công thức tính áp suất chất rắn P = FS . Còn các tính chất của áp suất chất lỏng được rút ra từ thí nghiệm thực tế. Trong quá trình bồi dưỡng học sinh giỏi nhiều năm tôi nhận thấy để học sinh có thể phát hiện hướng giải và giải thành thạo các bài tập dạng này, thì trong quá trình dạy người giáo viên cần xây dựng lại kiến thức lý thuyết có hệ thống, phân dạng bài tập, bài tập có liên quan để cho học sinh suy luận có tính logic một vấn đề. B. Thực trạng: 1. Đối với học sinh: Một số học sinh chưa nắm chắc được bản chất các hiện tượng vật lí. - Thụ động trong việc tiếp thu cách giải trong sách giáo khoa, sách bài tập và hướng dẫn giải có trên thị trường. - Học sinh còn lúng túng khi nhận diện được thể loại bài tập và do đó chưa định hướng nhanh cách giải. Từ đó dẫn đến trong một khuôn khổ thời gian nhất định không hoàn thành được bài giải. - Tuy nhiên học sinh có khả năng làm được các bài tập vận dụng, bài tập tổng hợp, bài tập phát triển và nâng cao khi được giáo viên gợi ý, hướng dẫn. 2. Đối với giáo viên: - Thuận lợi: Đa số đều có trình độ chuẩn và trên chuẩn tâm huyết và có nhiều năm làm công tác bồi dưỡng học sinh giỏi - Khó khăn: Do kiến thức khó, do đó có nhiều giáo viên còn đầu tư ít thời gian nên ngại tìm tòi nghiên cứu nên khi dạy phần áp suất chất lỏng còn chưa sâu, rộng và đủ độ để học sinh nắm chắc vấn đề 3. Kết quả của thực trạng: Qua khảo sát khi chưa áp dụng đề tài, được điều tra như sau : Năm học Tổng số HS Khảo sát trước khi áp dụng đề tài Làm được bài tập Không làm được bài tập Số HS Tỷ lệ Số HS Tỷ lệ 2011-2012 10 1 10% 9 90% 2012-2013 10 2 20% 8 80% 2014-2015 10 2 20% 8 80% Từ thực trạng trên, với những kinh nghiệm đúc rút được trong quá trình dạy học bồi dưỡng học sinh giỏi nhiều năm, tôi viết sáng kiến kinh nghiệm này mong được góp phần nhỏ bé cho các đồng nghiệp, HScó tư liệu tham khảo. C . Giải pháp: I. Các giải pháp: * Giải pháp 1: Xây dựng lí thuyết về áp suất, công thức phân tích lí thuyết để xây dựng các dạng bài tập có liên quan * Giải pháp 2: Chọn, phân loại, định hướng nguyên tắc phương pháp giải các dạng bài tập về áp suất và các dạng có liên quan. * Giải pháp 3: Rèn kỹ năng nhận dạng và giải các bài tập về áp suất và các dạng có liên quan. * Giải pháp 4: Kiểm tra, đánh giá rút kinh nghiệm tổng hợp thành bài học kinh nghiệm. II. Tổ chức thực hiện II.1: Lý thuyết về " áp suất" II.1.1: Áp lực, Áp suất: - Áp lực là lực tác dụng vuông góc lên một bề mặt. - Áp suất được tính bằng độ lớn của áp lực trên một đơn vị diện tích bị ép. Công thức: P = (1) Trong đó: F là áp lực tính bằng( N) S là diện tích bị ép tính bằng (m2) P là áp suất tính bằng (Pa) hay (N/m2). II.1.2: Áp suất chất lỏng: Hình 1 * Giả sử có một khối chất lỏng ( S, h) (hình 1) Từ công thức (1): P = = = = P = d.h Trong đó: P là áp suất ở đáy cột chất lỏng (Pa) h d là trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m3) h là chiều cao cột chất lỏng tính từ mặt thoáng(m) S * Áp suất tại một điểm trong chất lỏng. P = P0 + d.h P0: áp khí quyển (N/m2) d.h: áp suất do cột chất lỏng gây ra. B h A Hình 2 P: áp suất tại điểm cần tính. Chú ý: Công thức trên cũng tính hiệu các áp suất giữa các điểm B và A trong chất lỏng hay chất khí (Hình 2) PB - pA = d.h ( do PA = ha.d, PB=hbd, mà hb- ha=h) S f F s Hình 3 II.1.3: Định luật Paxcan: * Áp suất chất lỏng ( hay khí) đựng trong bình kín được chất lỏng ( hay khí) truyền đi nguyên vẹn theo mọi hướng (hình 3) * Hệ quả " Máy dùng chất lỏng": - Vì áp suất truyền đi nguyên vẹn theo mọi hướng nên: = (2) Mặt khác: Vì V chuyển từ píttông này sang pit-tông kia là như nhau nên: V= S.H= s.h (3) H 4 Từ (2) và (3) = ( H, h là đoạn đường di chuyển của pit-tông lớn và pit-tông nhỏ) II.1.4. Bình thông nhau: - Trong bình thông nhau chứa cùng một chất lỏng cân bằng mực chất lỏng ở 2 nhánh luôn luôn bằng nhau ( H4) Hình 5 Dầu - Bình thông nhau chứa nhiều chất lỏng khác nhau (H 5) đứng yên, mực mặt thoáng không bằng nhau nhưng các điểm trên cùng mặt ngang trong chất lỏng có áp suất bằng nhau do đó: PA= PO+d1.h1 Nước PB= P0+ d2.h2 PA= PB Hình 6 II.1.5: Áp suất khí quyển: (Hình 6) Trong điều kiện bình thường, áp suất khí quyển có giá trị: P0 = 76 cmHg = 103360 N/ m2 (P0 là áp suất tiêu chuẩn) II.1.6: Lực đẩy Acsimet: (Hình 7) Mọi vật chìm trong chất lỏng (hay chất khí) đều chịu một lực đẩy do chất lỏng (hay chất khí) tác dụng có: Hình 7 * Phương thẳng đứng, * Chiều từ dưới lên trên, * Độ lớn bằng trọng lượng khối chất lỏng (hay chất khí) vật chiếm chỗ. Cơ sở lí thuyết là hệ quả của định luật Paxcan Một hình hộp chữ nhật, ngập hẳn trong chất lỏng Có diện tích S (như hình vẽ) ở độ sâu h1 Áp lực lên các bề mặt bên cân bằng nhau Riêng áp suất ép lên mặt trên và dưới là không bằng nhau - Ở mặt trên: F1= S.P1= S (P0+h1.d) - Ở mặt dưới: F2= S.P2= S (P0+h2.d) Do h1 < h2 nên F1 < F2 Mặt khác: F1 , F2 cùng phương nhưng ngược chiều nên ta có hợp lực tác dụng vào vật: F= F2 - F1 = d.S (h2 - h1) Mà: h2 – h1 = h (chiều cao của vật) do đó: F = dhS = d.V (4) Do đó lực F chỉ do chất lỏng tác dụng lên vật độ lớn bằng trọng lượng phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ: * Điều kiện vật chìm, nổi: + F < P vật chìm dCL < d V + F = P vật lơ lửng dCL= dV F > P vật nổi dCL > d V II.2. Một số dạng bài tập cụ thể: II.2.1. Bài tập về định luật Paxcan- áp suất chất lỏng: * Phương pháp giải: - Cần xác định được hướng của lực do áp suất chất lỏng gây ra. Biểu thị sự tương quan giữa các áp suất hoặc tương quan giữa lực gây ra do áp suất và trọng lực tác dụng lên vật. Từ đó xây dựng các phương trình biểu thị mối tương quan ấy. - Xét áp suất tại cùng 1 vị trí so với mặt thoáng chất lỏng hoặc áp suất tại đáy bình - Vận dụng công thức: P = P0+d.h - Vận dụng định luật để giải thích các hiện tượng Ví dụ 1: Một người thợ lặn mặc bộ áo lặn chịu được một áp suất tối đa là 3.105 N/ m2. Biết trọng lượng riêng của nước là 104 N/m3 Hỏi người thợ có thể lặn được sâu nhất là bao nhiêu m? Tính áp lực của nước tác dụng lên cửa kính quan sát của áo lặn có diện tích 200 cm2 khi lặn sâu 20m. *Hướng dẫn: a. Khi lặn sâu người đó chịu tác dụng áp suất chất lỏng cho đến khi áo còn chịu được ( bỏ qua áp suất khí quyển ) do đó ta vận dụng công thức: P= d.h ( hMax) PMax= 3.105 (Pa)h = b. Xác định áp suất tính bởi công thức P= d.h => P=FS => F =? Giải: Gọi độ sâu tối đa mà người thợ lặn được là hMax Ta có: P = d.h PMax= hMax.d hMax = hMax = =30 m Vậy độ sâu tối đa là hMax= 30 m Áp suất ở độ sâu 20m là: P = d.h = 104.20 = 2.105 ( N/ m2) Áp lực của nước tác dụng lên kính ở độ sâu 20 m là: F = P.S= 2.105.0,02 = 4000 (N) Ví dụ 2: Trong một bình nước có một hộp sắt rỗng nổi, dưới đáy hộp có một dây chỉ treo 1 hòn bi thép, hòn bi không chạm đáy bình. Độ cao của mực nước sẽ thay đổi thế nào nếu dây treo quả cầu bị đứt. Hướng dẫn: Xác định áp lực tác dụng lên đáy bình trong 2 trường hợp => chiều cao của cột nước có thay đổi không( chú ý khi dây đứt thì bi rơi xuống đáy bình do đó có thêm áp lực do bi gây ra, tuy nhiên tổng áp lức trong 2 trường hợp lên đáy bình là không đổi) Giải : Gọi H là độ cao của nước trong bình. Khi dây chưa đứt áp lực tác dụng lên đáy cốc là: F1 = d0.S.H Trong đó: S là diện tích đáy bình, d0 là trọng lượng riêng của nước. Khi dây đứt lực ép lên đáy bình là: F2 = d0Sh + Fbi Với h là độ cao của nước khi dây đứt. Trọng lượng của hộp + bi + nước không thay đổi nên F1 = F2 hay d0S.H = d0.S.h +Fbi Vì bi có trọng lượng nên Fbi > 0 =>d.S.h h mực nước giảm. Nước Dầu Hình 8 Ví dụ 3: Người ta lấy một ống xiphông bên trong đựng đầy nước nhúng một đầu vào chậu nước, đầu kia vào chậu đựng dầu. Mức chất lỏng trong 2 chậu ngang nhau. Hỏi nước trong ống có chảy không, nếu có chảy thì chảy theo hướng nào ? (hình 8) Hướng dẫn: Xác định áp suất tại miệng ống PA và PB . Nước chảy về phía miệng ống có áp suất nhỏ hơn Giải : Gọi P0 là áp suất trong khí quyển, d1và d2 lần lượt là trọng lượng riêng của nước và dầu, h là chiều cao cột chất lỏng từ mặt thoáng đến miệng ống. Xét tại điểm A (miệng ống nhúng trong nước ) PA = P0 + d1h Tại B ( miệng ống nhúng trong dầu PB = P0 + d2h Vì d1 > d2 => PA> PB. Do đó nước chảy từ A sang B và tạo thành 1 lớp nước dưới đáy dầu và nâng lớp dầu lên. Nước ngừng chảy khi d1h1= d2 h2 . Bài tập luyện tập : 1. Người ta thả 1 hộp sắt rỗng nổi lên trong một bình nước. Ở tâm của đáy hộp có 1 lỗ hổng nhỏ được bịt kín bằng 1 cái nút có thể tan trong nước. Khi đó mực nước so với đáy bình là H. Sau một thời gian ngắn, cái nút bị tan trong nước và hộp bị chìm xuống đáy. Hỏi mực nước trong bình có thay đổi không? Thay đổi như thế nào? A B Hình 9 ĐS : Mực nước giảm. 2. Hai bình giống nhau có dạng hình nón cụt (hình vẽ) nối thông đáy, có chứa nước ở nhiệt độ thường. Khi khoá K mở, mực nước ở 2 bên ngang nhau. Người ta đóng khoá K và đun nước ở bình B. Vì vậy mực nước trong bình B được nâng cao lên 1 chút. Hiện tượng xảy ra như thế nào nếu sau khi đun nóng nước ở bình B thì mở khoá K ? ( Hình 9) Cho biết thể tích hình nón cụt tính theo công thức V = h ( s = + S ) ĐS: Vậy sự đun nóng nước sẽ làm giảm áp suất nên nếu khóa K mở thì nước sẽ chảy từ bình A sang bình B. II.2.2: Bài tập về máy dùng chất lỏng- Bình thông nhau: * Phương pháp giải: - Nếu hai nhánh của bình thông nhau chứa cùng 1 chất lỏng, nên chọn 1 điểm tại đáy bình làm điểm để so sánh áp suất. Nếu chúng chứa hai loại chất lỏng không hòa tan nhau thì nên chọn điểm tại mặt phân cách giữa hai chất lỏng làm điểm so sánh áp suất. - Nếu bình thông nhau có đặt các pitton nhẹ và tiết diện các nhánh khác nhau, cần xét tới lực tác dụng lên pittong do áp suất khí quyển gây ra. - Xét áp suất tại những điểm trên cùng mặt phẳng nằm ngang trong lòng chất lỏng ở 2 nhánh ( thông thường xét tại mặt phân cách giữa 2 chất lỏng( nếu bình có chứa nhiều loại chất lỏng đứng yên) - Vận dụng công thức: P = P0 + d.h Ví dụ 1: Người ta đổ nước và dầu, mỗi thứ vào một nhánh của ống hình chữ U đang chứa thuỷ ngân, mặt thuỷ ngân trong hai nhánh ngang nhau. (Hình 10) Biết độ cao của cột dầu là h2 = 20cm, hãy tính độ cao h1 của cột nước. Cho biết khối lượng riêng của nước và dầu lần lượt là 1000km/m3, 900km/m3. Hướng dẫn: Xét 2 điểm A,B tại 2 nhánh trên mặt phẳng nằm ngang, bài ra mặt thủy ngân 2 nhánh ngang nhau nên xét 2 điểm A, B trên mặt thủy ngân, do PA= PB Þ h1 Giải: Vì thuỷ ngân ở hai nhánh ngang bằng nhau nên áp suất tại đó ở hai nhánh ngang bằng nhau: PA = PB Ta suy ra: P0 + h1d1 = d2.h2+ P0 (p0: áp suất của khí quyển). Hay: D1.h1 = D2.h2 (D: khối lượng riêng) Do đó ta có: h1=D2D1h2=0,9.20=18 cm Hình 10 Ví dụ 2: Hai ống hình trụ giống nhau. Tiết diện của mỗi ống đều là S = 11,5cm2 (Hình 11). Hai ống chứa thuỷ ngân đến mức nào đó. Đổ một lít nước vào một nhánh, rồi thả vào nước một vật có khối lượng P = 1,5N. Vật nổi một phần trên mặt nước. Tính khoảng chênh lệch giữa hai mặt thuỷ ngân trong hai nhánh. Trọng lượng riêng của thuỷ ngân là d = 136000N/m3. Hướng dẫn: Xét 2 điểm A, B tại 2 nhánh trên mặt phẳng nằm ngang, AÎ nhánh có thủy ngân, BÎ nhánh có nước ÞPA=PB=dHg.h1=dHg.2h và PB = P1+P2S mặt khác PA=PB Þ h Giải: S h Hình 11 2h Khi có cân bằng thì cột thuỷ ngân ở nhánh đổ nước hạ xuống đoạn h trong khi cột thuỷ ngân ở nhánh bên kia dâng lên đoạn h. Độ chênh lệch giữa hai mực thuỷ ngân là 2h. Theo tính chất của áp suất trên cùng một mặt phẳng nằm ngang bên trong bình chứa chất lỏng ta suy ra: Các áp suất tạo bởi trọng lượng cột thuỷ ngân có độ cao 2h và tạo bởi trọng lượng cột nước và trọng lượng vật nổi thì bằng nhau. Ta có: 2hd =Pnc+PgS (P: trọng lượng nước) Do đó: h=Pnc+Pg 2dS= 10+1,52.1,36.105.11,5.10-4=127=0,037 m * Chú ý : Bài này học sinh thường bị nhiễu bởi khối gỗ, nên giáo viên hướng dẫn học sinh xem (nước + khối gỗ) là một khối gây áp lực lên mặt thủy ngân Ví dụ 3: Bình thông nhau gồm 2 nhánh hình trụ có tiết diện lần lượt là S1, S2 và có chứa nước.Trên mặt nước có đặt các pitông mỏng, khối lượng m1 và m2. Mực nước 2 bên chênh nhau 1 đoạn h. (Hình 12) h S1 S2 B A Hình 12 a) Tìm khối lượng m của quả cân đặt lên pitông lớn để mực nước ở 2 bên ngang nhau. b) Nếu đặt quả cân trên sang pitông nhỏ thì mực nước lúc bây giờ sẽ chênh nhau 1 đoạn h bao nhiêu. Hướng dẫn: a. Lúc đầu mặt thoáng chất lỏng chênh lệch là do m1¹ m2. - Xét điểm tính áp suất tại hai điểm A, B nằm ở 2 ống nằm trên cùng một mặt phẳng nằm ở mặt phân cách pít tông thấp hơn khi chưa đặt quả nặng : - Khi đặt quả nặng có khối lượng m mực chất lỏng 2 nhánh bằng nhau, do đó áp suất 2 nhánh bằng nhau từ đó => m=? b. Khi đặt quả nặng m sang pít tông nhỏ cách tính tương tự như câu a. Giải : a) Chọn điểm tính áp suất ở mặt dưới của pitông 2 Khi chưa đặt quả cân thì: ( D0 là khối lượng riêng của nước ) Khi đặt vật nặng lên pitông lớn thì : (2) Trừ vế với vế của (1) cho (2) ta được : b) Nếu đặt quả cân sang pitông nhỏ thì khi cân bằng ta có: (3) Trừ vế với vế của (1) cho (3) ta được : D0h – D0H = Hình 13 h1 h2 h3 K Ví dụ 4: Cho 2 bình hình trụ thông với nhau bằng một ống nhỏ có khóa thể tích không đáng kể (Hình 13). Bán kính đáy của bình A là r1 của bình B là r2= 0,5 r1 (Khoá K đóng). Đổ vào bình A một lượng nước đến chiều cao h1= 18 cm, sau đó đổ lên trên mặt nước một lớp chất lỏng cao h2= 4 cm có trọng lượng riêng d2= 9000 N/m3 và đổ vào bình B chất lỏng thứ 3 có chiều cao h3= 6cm, trọng lượng riêng d3 = 8000N/m3 ( trọng lượng riêng của nước là d1=10.000 N/m3, các chất lỏng không hoà lẫn vào nhau). Mở khoá K để hai bình thông nhau. Hãy tính: a) Độ chênh lệch chiều cao của mặt thoáng chất lỏng ở 2 bình. b) Tính thể tích nước chảy qua khoá K. Biết diện tích đáy của bình A là 12 cm2 Hướng dẫn: a. Xét điểm tính áp suất tại điểm giữa 2 mặt chất lỏng ở vị trí thấp nhất M, N (hình vẽ) PM= PN từ đó xác định được x => Dh b. - Xác định tiết diện ống B theo bán kính S2= S122 - Xác định lượng nước lúc đầu đổ vào V= VA+ VB - Lượng nước chảy từ ống A, sang ống B bằng với lượng nước ở ống B - Xác định V = S1.h1; VB= S2.H; VA = S1(H+x) từ đó ta xác đinh lượng nước chảy sang ống B là VB Giải: a) Xét điểm N trong ống B nằm tại mặt phân cách giữa nước và chất lỏng 3. Điểm M trong A nằm trên cùng mặt phẳng ngang với N. Ta có: h2 h3 Dh x M N (2) (1) (3) A B ( Với x là độ dày lớp nước nằm trên M) => x = Vậy mặt thoáng chất lỏng 3 trong B cao hơn mặt thoáng chất lỏng 2 trong A là: b) Vì r2 = 0,5 r1 nên S2 = Thể tích nước V trong bình B chính là thể tích nước chảy qua khoá K từ A sang B: VB =S2.H = 3.H (cm3) Thể tích nước còn lại ở bình A là: VA=S1(H+x) = 12 (H +1,2) cm3 Thể tích nước khi đổ vào A lúc đầu là: V = S1h1 = 12.18 = 126 cm3 vậy ta có: V = VA + VB => 216 = 12.(H + 1,2) + 3.H = 15.H + 14,4 => H = Vậy thể tích nước VB chảy qua khoá K là: VB = 3.H = 3.13,44 = 40,32 cm3 * Bài tập luyện tập 1. Hai nhánh của một bình thông nhau chứa chất lỏng có tiết diện S. Trên một nhánh có một pitton có khối lượng không đáng kể. Người ta đặt một quả cân có trọng lượng P lên trên pitton ( Giả sử không làm chất lỏng tràn ra ngoài). Tính độ chênh lệch mực chất lỏng giữa hai nhánh khi hệ đạt tới trạng thái cân bằng cơ học? Khối lượng riêng của chất lỏng là D 2 . Hai hình trụ thông nhau đặt thẳng đứng có tiết diện thẳng bên trong là 20cm2 và 10cm2 đựng thủy ngân, mực thủy ngân ở độ cao 10cm trên một thước chia khoảng đặt thẳng đứng giữa 2 bình a) Đổ vào bình lớn một cột nước nguyên chất cao 27,2 cm. Hỏi độ chênh lệch giữa độ cao của mặt trên cột nước và mặt thoáng của thủy ngân trong bình nhỏ? b) Mực thủy ngân trong bình nhỏ đã dâng lên đến độ cao bao nhiêu trên thước chia độ c) Cần phải đổ thêm vào bình nhỏ một lượng nước muối có chiều cao bao nhiêu để mực thủy ngân trong bình trở lại ngang nhau? Biết KLR của thủy ngân là 13600 kg/m3, của nước muối là 1030kg/m3, của nước nguyên chất 1000kg/m3 II.2.3: Bài tập về lực đẩy Acsimet – Sự nổi: *Phương pháp: - Phân tích lực tác dụng vào vật, hoặc hệ vật. - Dựa vào điều kiện cân bằng" Khi vật cân bằng trong chất lỏng P= FA" Ví dụ 1: Một vật rắn có dạng khối lập phương đồng chất. Bỏ vào chậu thuỷ ngân thì 0,25 thể tích của vật chìm trong thuỷ ngân. Tìm tỷ lệ thể tích chìm trong thuỷ ngân của vật nếu đổ lên mặt thuỷ ngân một lớp nước phủ vật hoàn toàn. - Trọng lượng riêng của thuỷ ngân là: dtn = 136000n/m3; - Trọng lượng riêng của nước là: dn = 10000n/m3. Hướng dẫn: - Phân tích lực tác dụng vào vật khi chưa đổ nước và k
Tài liệu đính kèm:
- kinh_nghiem_day_boi_duong_hoc_sinh_gioi_chu_de_ap_suat_chat.doc