CHUYỂN ĐỘNG CỦA CHẤT LỎNG LÍ TƯỞNG GV : Diễn giảng : Chuyển động của chất lỏng chia thành hai loại : + Chảy ổn định hay chảy thanh dòng + Chảy không ổn định hay chảy cuộn xoáy Chuyển
Trang 1Bài 36
ÁP SUẤT THỦY TĨNH – NGUYÊN LÍ
PAXCAN
I MỤC TIÊU
Hiểu được trong lòng chất lỏng áp suất hướng theo mọi phương và phụ thuộc độ sâu ; độ tăng áp suất lên một chất lỏng chứa trong một bình kín được truyền nguyên vẹn lên tất cả mọi điểm và lên thành bình chứa
II CHUẨN BỊ
III TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
Ổn định lớp học
1) Kiểm tra bài củ :
+ Câu 01 : _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
+ Câu 02 : _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
+ Câu 03 : _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
2) Nội dung bài giảng :
Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh
I) KHỐI LƯỢNG RIÊNG – ÁP SUẤT THUỶ
TĨNH
1) Khối lượng riêng
GV : Khi nghiên cứu chuyển động của vật rắ`n, ta
quan tâm đến khối lượng của vật và lực tác dụng lên
vật Đối với chất lỏng, chúng ta có thể nghiên cứu
đến hay phương diện này hay không ?
HS : Chúng ta không thể nghiên cứu chất lỏng qua
hai phương diện này vì chất lỏng không có hình thù
xác định nên ta không thể quan tâm đến khối lượng
hay lực tác dụng mà chỉ quan tâm đến khối lượng
riêng và áp suất gây ra bởi chất lỏng
GV : Em nào có thể cho biết khối lượng riêng là gì ?
HS : Khối lượng riêng của chất lỏng là một đại lượng
vật lý được đo bằng khối lượng của một đơn vị thể
tích chất đó
GV : Thí dụ như khối lượng riêng của nước ở 20 0C
và 50 at là 1000 kg/m3 Em có thể cho biết ý nghĩa
của số khối lượng riêng này ?
HS : Có nghĩa là 1 m3 nước cân nặng 1000 kg
GV : Ngoài khối lượng riêng ta cần bàn đến áp suất
của nước
2) Áp suất
I) KHỐI LƯỢNG RIÊNG – ÁP SUẤT THUỶ TĨNH
1) Khối lượng riêng
Khối lượng riêng của chất lỏng ( hay chất rắn) là một đại lượng vật lý được đo bằng khối lượng của một đơn vị thể tích chất đó Khối lượng riêng kí hiệu là ρ
ρ =
V m
Trong đó :
m : Khối lượng của chất lỏng (kg)
V : Thể tích của khối chất lỏng (m3)
ρ : Khối lượng riêng của khối chất lỏng (kg/m3 )
2) Áp suất
Chất lỏng có đặc tính là nén lên các vật nằm trong nó Lực mà chất lỏng nén lên vật có phương vuông góc với bề mặt của vật
Trang 2( GV tiến hành cho HS làm thí nghiệm nhỏ sau :
Đưa bàn tay vào bao sốp, sau đó từ từ nhúng xuống
nước )
GV : Các em nhận thấy như thế nào ?
HS : Khi đưa khi đưa tay xuống nước, ta thấy nước ép
lên bao sốp, bao sốp ép vào bàn tay
GV : Như vậy qua thí nghiệm trên, các em cho biết
chất lỏng có đặc tính như thế nào ?
HS : Chất lỏng có có đặc tính là nén lân các vật nằm
trong nó
GV : Theo các em lực mà chất lỏng nén lên vật có
phương như thế nào ?
HS : Lực mà chất lỏng nén lên vật có phương vuông
góc với bề mặt của vật
GV : Trình bày thí nghiệm như hình vẽ dưới đây :
GV : Qua thí nghiệm trên, các em nhận thấy độ nén
của lò xo như thế nào ?
HS : Khi ta càng nhúng sâu vào nước thì độ nén lò xo
càng nhiều → Độ nén của lò xo tỉ lệ với lực mà chất
lỏng tác dụng lên pittông
GV : Gọi F là lực mà chất lỏng nén lên pittông, diện
tích pittông là S, khi đó áp suất trung bình của chất
lỏng được tính như thế nào ?
HS : Áp suất trung bình của chất lỏng :
S
F
p =
GV : Qua thí nghiệm nhúng pittông vào nước, các em
nhận thấy nước ép lên diện tích pittông có đều không
?
HS : Nước ép đều lên diện tích pittông
GV : Tại mọi điểm của chất lỏng , áp suất theo mọi
phương là như nhau
GV : Nếu nhứng sau pittông vào nước hơn nữa, các
em sẽ thấy lò xo như thế nào ?
HS : Càng nhúng sâu vào lòng nước thì lò xo càng bị
nén vào
GV : Áp suất ở những điểm có độ sâu khác nhau sẽ
như thế nào ?
HS : Áp suất ở những điểm có độ sâu khác nhau thì
khác nhau
GV : Qua công thức tính áp suất các em có thể cho
biết đơn vị của áp suất ?
S
F
p =
Trong đó :
F : Lực chất lỏng nén lên mặt vật nhúng trong nó (N)
S : Diện tích của bề mặt vật nhúng vào trong chất lỏng
p : Áp suất của chất lỏng
3) Sự thay đổi áp suất theo độ sâu
Trang 3HS : Đơn vị áp suất là N/m2
GV : Ngoài ra ta còn có đơn vị áp suất :
1 Pa = 1 N/m2
GV : Ngoài ra còn dùng các đơn vị khác :
1 atm = 1,013.105 Pa
1 Torr = 133,3 Pa
1 atm = 760 mmHg
3) Sự thay đổi áp suất theo độ sâu
GV : Ta xét một chất lỏng ở trạng thái cân bằng tĩnh
trong một bình chứa tức là không có dòng chảy của
chất lỏng Theo các em áp suất của chất lỏng tại tất
cả các điểm nằm trên mặt nằm ngang sẽ như thế
nào ?
HS : Áp suất của chất lỏng tại tất cả các điểm nằm
trên mặt nằm ngang sẽ bằng nhau
GV : Áp suất tuyệt đối của chất lỏng :
p = pa + ρgh
GV : Áp suất tuyệt đối p ở độ sâu h lớn hơn áp suất
khí quyển, hiệu của chúng bằng Dgh Áp suất tuyệt
đối gọi là áp suất thủy tĩnh
II NGUYÊN LÍ PAXCAN
GV : Các em hạy quan sát hình vẽ thí nghiệm sau
đây :
GV : Qua hình vẽ trên các em cho biết áp suất của
chất lỏng có truyền đi khắp mọi điểm trên thành bình
không ?
HS : Áp suất của chất lỏng truyền đi khắp mọi điểm
trên thành bình
GV → Nguyên lí Paxcan
p = png + ρgh
Áp suất tuyệt đối p ở độ sâu h lớn hơn áp suất khí quyển, hiệu của chúng bằng Dgh
p = pa + ρgh
II NGUYÊN LÍ PAXCAN
* Nguyên lí : “ Độ tăng áp suất lên một chất lỏng chứa trong bình kín được truyền nguyên vẹn cho mọi điểm của chất lỏng và thành bình”
p = png + ρgh
III MÁY ÉP DÙNG CHẤT LỎNG
Nguyên lí Paxcan được áp dụng nhiều trong kĩ thuật và đời sống, như máy ép dùng chất lỏng, máy nâng vật có trọng lượng lớn,
Trang 4III MÁY ÉP DÙNG CHẤT LỎNG
GV : _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
phanh thủy lực trong các xe máy, ôtô … Nguyên tắc chung của các loại máy này mô tả như hình vẽ sau :
2
1 2
1 S
S F
F
= ⇒
1
2 1 2 S
.S F
F =
Nếu cho F1 di chuyển một đoạn bằng
d1xuống dưới thì lực F2 di chuyển ngược lên trên một đoạn d2 :
1
2 2
1 d
d S
S
= ⇒ Công được bảo toàn
3) Cũng cố :
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
4) Dặn dò học sinh :
- Trả lời câu hỏi 1 ; 2; 3
- Làm bài tập : 1; 2; 3
Trang 5Bài 37
SỰ CHẢY THÀNH DÒNG CỦA CHẤT LỎNG
ĐỊNH LUẬT BECNULI
I MỤC TIÊU
- Hiểu được các khái niệm chất lỏng lí tưởng, dòng, ống dòng
- Nắm được công thức liên hệ vận tốc và tiết diện trong một ống dòng, công thức định luật Becnuli, ý nghĩa các đại lượng trong công thức như áp suất tĩnh, áp suất động ( chưa cần chứng minh )
II CHUẨN BỊ
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
III TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
Ổn định lớp học
1) Kiểm tra bài củ :
+ Câu 01 : Nêu Định nghĩa và viết công thức khối lượng riêng ?
+ Câu 02 : Nêu công thức tính áp suất của chất lỏng lên thành bình ?
+ Câu 03 : Nêu công thức và cho biết ý nghĩa sự thay đổi áp suất theo độ sâu ?
2) Nội dung bài giảng :
Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh
I CHUYỂN ĐỘNG CỦA CHẤT LỎNG LÍ
TƯỞNG
GV : Diễn giảng : Chuyển động của chất lỏng
chia thành hai loại :
+ Chảy ổn định ( hay chảy thanh dòng)
+ Chảy không ổn định ( hay chảy cuộn xoáy)
Chuyển động của chất lỏng lí tưởng thoả mãn
các điều kiện :
- Chất lỏng không nhớt, tức là bỏ qua ma
sát trong lòng chất lỏng
- Sự chảy là ổn định hay thành lớp, thành
dòng
- Chất lỏng không chịu nén, tức là khối
lượng riêng của chất lỏng không đổi
II ĐƯỜNG DÒNG – ỐNG DÒNG
GV : VẼ hình ảnh sau đầy ( Hình 4.9 SGK)
GV : Khi chất lỏng chảy ổn định, mỗi phân tử
của chất lỏng chuyển động theo một nhất
định, gọi là đường dòng Quan sát hình ảnh
trên các em cho biết các đường dòng này có
cắt nhau hay không ?
HS : Các đường dòng không cắt nhau
I CHUYỂN ĐỘNG CỦA CHẤT LỎNG LÍ TƯỞNG
Chuyển động của chất lỏng chia thành hai loại :
+ Chảy ổn định ( hay chảy thanh dòng) + Chảy không ổn định ( hay chảy cuộn xoáy) Chuyển động của chất lỏng lí tưởng thoả mãn các điều kiện :
- Chất lỏng không nhớt, tức là bỏ qua ma sát trong lòng chất lỏng
- Sự chảy là ổn định hay thành lớp, thành dòng
- Chất lỏng không chịu nén, tức là khối lượng riêng của chất lỏng không đổi
II ĐƯỜNG DÒNG – ỐNG DÒNG
Vận tốc của phần tử chất lỏng tại một điểm có phương tiếp tuyến với đường dòng tại điểm đó và chiều hướng theo dòng chảy
Tại các điểm khác nhau trên đường dòng , vận tốc của chất lỏng có thể khác nhau nhưng tại một điểm nhất định trên đường dòng thì
Trang 6GV : Bây giờ ta hãy xét một điểm A trên
đường dòng, một em lên vẽ vectơ chuyển
động của chất lỏng tại điểm này ?
HS : Lên vẽ vectơ v tại A
GV : Qua hình vẽ trên các em cho biết
phương và chiều của vận tốc chất lỏng đang
chảy ?
HS : Vận tốc của phần tử chất lỏng tại một
điểm có phương tiếp tuyến với đường dòng
tại điểm đó và chiều hướng theo dòng chảy
GV : Bây giờ dựa vào hình ảnh trên các em
cho biết tại những điểm khác nhau trên
đường dòng thì vận tốc của chúng có bằng
nhau không ?
HS : Vận tốc của chất lỏng khác nhau
GV : Nếu tại cùng một điểm A mà ta đang
xét thì vận tốc của chất lỏng các phân tử chất
lỏng khi đi qua A như thế nào ?
HS : Vận tốc các phân tử chất lỏng không
thay đổi
GV : Đưa ra khái niệm về ống dòng
GV : Ống dòng có tac dụng như ống thật vì
một phân tử chất lỏng chuyển động bên trong
ống dòng không thể chạy ra ngoài ống được
GV : Trong những điều kiện nhất định, các
ống dẫn nước, dẫn dầu … có thể coi là ống
dòng
III HỆ THỨC GIỮA VẬN TỐC VÀ TIẾT
DIỆN TRONG MỘT ỐNG DÒNG
GV : 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 l được tính
như thế nào ?
HS : l = v1.∆t
GV : Như vậy sau khoảng ∆t có một thể tích
chất lỏng S1v1∆t đi vào trong phần ống dòng
đó Cũng trong thời gian ∆t, một thể tích chất
lỏng từ trong đi ra khỏi phần ống dòng này
Khi đó 1 phân tử chất lỏng qua S2 với vận
tốc v2 Thể tích của chất lỏng đi qua S2 là
S2v2∆t
Các em cho biết thể tích phần chất lỏng đi
vào ống dòng sẽ như thế nào so với thể tích
vận tốc của chất lỏng không đổi
Ống dòng là một phần của chất lỏng chuyển động có mặt biên tạo bởi các đường dòng
III HỆ THỨC GIỮA VẬN TỐC VÀ TIẾT DIỆN TRONG MỘT ỐNG DÒNG
Hệ thức :
1
2 2
1
S
S v
v
=
“ Trong một ống dòng, vận tốc của chất lỏng
tỉ lệ nghịch với diện tích tiết diện của ống.” Từ
1
2 2
1
S
S v
v
= ⇒ v1 S1 = v2 S2 = A
Lưu lượng chất lỏng A có giá trị như nhau ở mọi điểm
Sau khi chảy ổn định, lưu lượng chất lỏng trong một ống là không đổi
Trang 7chất lòng ra khỏi ống dòng ?
HS : Do chất lỏng không nén nên thể tích của
chúng bằng nhau
S1v1∆t = S2v2∆t ⇒
1
2 2
1 S
S v
v
= (1)
GV : Qua biểu thức trên các em có nhận xét
như thế nào về vận tốc và tiết diện ống
dòng ?
HS : Vận tốc của chất lỏng tỉ lệ nghịch với
diện tích của ống
S1v1 = S2v2 = A (2)
A : Lưu lượng của chất lỏng ( m3/s)
GV : Qua hệ thức trên các em cho biết lưu
lượng của chất lỏng như thế nào ?
HS : Khi chảy ổn định, lưu lượng chất lỏng
trong một ống dòng là không thay đổi
IV ĐỊNH LUẬT BECNULI
GV : Khi chất lỏng đứng yên áp suất ở những
điểm trên cùng một mặt phẳng nằm ngang
như thế nào ?
HS : Áp suất ở những điểm này bằng nhau
p = hằng số
GV : Khi chất lỏng đang chuyển động ta có
áp suất tại những điểm khác nhau của ống
dòng phụ thuộc vào vận tốc tại điểm đó và
được xác định bởi phương trình Becnuli
p +
2
1
ρv2 = hằng số
Với : p : Áp suất tĩnh
2
1
ρv2 : Áp suất động
( GV có thể so sánh :
p +
2
1
ρv2 = hằng số : Chất lỏng
mgh +
2
1
mv2 = hằng số : Chất rắn )
→ Định luật Becnuli
IV ĐỊNH LUẬT BECNULI CHO ỐNG NẰM NGANG
Định luật Becnuli
p +
2
1
ρv2 = hằng số Với : ρ : Khối lượng riêng
P : Áp suất tĩnh
2
1
ρv2 : Áp suất động
Áp suất động : Do vận tốc của chất lỏng gây
ra , đơn vị Pa “ Trong sự chảy ổn định ,tổng áp suất động và áp suất tĩnh không đổi dọc theo ống ( nằm ngang )
3) Cũng cố :
4) Dặn dò học sinh :