KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ TRIỂN VỌNG CỦA ĐỀ TÀITa thấy bài tập về áp suất có nhiều rất nhiều dạng và rất phức tạp nên trước đây khi giảng dạy loại bài tập này tôi gặp rất nhiều khó khăn trong việc truyền thụ kiến thức cho học sinh. Các bài tập đưa ra là các dạng bài tập đan xen lẫn nhau nên học sinh khó nắm bắt kiến thức hoặc có hiểu nhưng không theo hệ thống. Việc học của học sinh trở nên áp đặt và không phát huy được tính tích cực tư duy sáng tạo của học sinh để phát hiên ra bài toán mới và hương giải bài tập khi gặp các bài toán lạ về cáh diện dạt cung như tìm đại lượng khác .Sau khi hướng dẫn tìm ra phương pháp giải cách thức phát triển bài tập mới từ bài tập cơ bản tôi thấy có sự thay đổi rõ rệt qua các lần theo dõi cũng như kiểm tra học sinh. Việc nhân dạng các bài toán của học sinh nhanh hơn. Học sinh đưa ra hướng giải nhanh và chính xác hơn kiến thức học sinh đã theo hệ thống chặt chẽ và logic hơn.Thực tế cũng cho thấy, khi đưa ra cachs giair bài tập áp suất và cáh phát triển bài tập mới từ bài tập cơ bản giáo viên tổ chức bài giảng trở nên hấp dẫn, cuốn hút học sinh hơn khi giúp học sinh giải quyết vấn đề đặt ra một cách nhanh chóng. Đăc biệt là gây hưng thú hoch tập và làm bài tập vật lý và các em muốn học vật lý và bồi dượng HSG Vật lý THCS .Bài 5: Một nhà ảo thuất mối hai ca chất lỏng với nhau có màu đỏ rất đẹp ông ta cho chất lỏng từ bình A thấp hơn chảy sang bình B có mực chât lỏng cao hơn ( rất giỏi ) hỏi ông làm thế nào mời bạn hãy giải thích .Hướng dẫn bài giải: Trong bình thông nhau áp suất tác dụng lên đáy của hai nhánh luôn luôn bằng nhau . do đó ông ta đa áp dụng cho nhánh thấp hơn đưng chất lỏng có trọng lượng riêng lơn hơn nó sẽ gây ra áp súa lơn hơn nên khi mở khóa chất lỏng sẽ chảy từ thấp tới cao . Hoặc cách thứ hai ông ta có thể dùng một dụng cụ đố nóng ở nhánh có mực chất lỏng cao hơn làm trọng lương riêng của nhánh cao hơn giảm , dẫn đến áp suất giảm nên chất lỏng chảy từ nhánh thấp sang nhánh cao . Loại 4: Bài tập về máy nén thủy lực Nắm được cấu tạo và hoạt đông của máy nén thủy lực . Nắm được định luất PAXCAN . Áp sút tác dung lên chất lỏng Đựng trong bình kín được chất lỏng truyền đi nguyên ven theo mõi hướng .Vậy nó được tuân thủ theo công thức F1F2 =S1S2 => F2 = F1 ( S2S1).Nghĩa là diễn tích của fit tông lơn gấp bao nhiêu lân diên tích của fit tông nhỏ thì lực sinh ra ở fit tông lơn gấp bấy nhiêu lân lực tác dung ở fit tông nhỏ .
Trang 1CHƯƠNG II : ĐỊNH HƯỚNG CHUNG & PHƯƠNG PHÁTGẢI BÀI TẬP
ÁP SUẤT VÀ PHÁT TRIỂN THÀNH BÀI TẬP MỚI TỪ BÀI TẬP CƠ BẢN
1 : Định hướng chung
Bài tập về áp suất, bình thông nhau & máy nén thủy lực rất đa dạng & phongphú Vậy để làm các bài tập đó trước tiên người học phải nắm vững được các kháiniệm cơ bản như: Khái niệm Áp suất là gì ? áp suất do chất lỏng gây ra tính bằng côngthức nào ? Nắm được : Khái niệm nguyên tắc cấu tạo của bình thông nhau , máy nénthủy lưc
Ngoài việc nắm vững khái niệm , Cấu tạo người học cũng phải và nguyên lý hoạtđộng của bình thông nhau , máy nén thủy lưc ?
Khi đã hiểu rõ các khái niệm ; nguyên tắc cấu tạo và nguyên lý làm việc củabình thông nhau & máy nen thủy lực thì việc tiến hành giải bài toán sẽ dễ dàng vàthuận lợi hơn
Với mỗi bài toán về áp suất cần phải phân tích cụ thể như :
* Áp suất tác dụng vào điểm nào và do bao nhiêu lực gây ra ?
Việc xác định điểm áp suất gây ra cũng không đơn giản vì điểm đó nằm cáchmặt thoáng chất lỏng thứ nhất là bao nhiều & chất lỏng thứ n là bao nhiêu?
Trang 2- Đối với bài toán này ta cần xác định được áp suất gây ra ở điểm A do hai chấtlỏng gây ra đó là nước có độ cao H2 và do dầu gây ra có độ cao H1 nên ta tính áp suất
do nước gây ra băng công thức P2 = d2.H2 Áp suất do dầu gây ra bằng công thức
P1 = d1 H1 Và từ đó ta tính tổng áp suất của hai chất lỏng gây ra lên điểm A
* Xác định được áp suất do các chất lỏng gây ra lên vật nhúng trong lòng nó gây
ra một lực bằng bao nhiêu ? và nó thường phụ thuộc vào yếu tố nào ?
- Đối với bài toán trên vật nằm tại điểm A là một hình hộp lấp phương có canhbăng a tính lực tác dụng lên mỗi mặt ta thấy từ công thức P =F/S ta có F =P.S do đólực do áp suất gây ra phụ thuộc vào diễn tích mặt bi ép Từ đó giáo viên đưa ra có sựtồn tại của lực đẩy AC SI MET từ đó cac em năm sâu hơn về lực đẩy ASIMET
* Xác định được cấu tạo và nguyên tắc cấu tạo của bình thông nhau , và bìnhthông nhau hai nhánh đựng một chất lỏng thì rất dễ dàng đối với tất cả mọi học sinh Nhưng vấn đề là bình thông nhau có ( n ) nhánh đựng ( n ) chất lỏng không hòa trộnvào nhau và đối với ba chất lỏng mà trong đó có hai chất lỏng hòa trộng vào nhau thìloại bai toán này quả là rất phức tạp Do đó học sinh cần chọn điển làm mốc để tính
áp suất do một chất lỏng gây ra ( Thường chọn chất lỏng có mặt đáy thấp nhất ) từ đó
áp dụng kiên thức :
( Áp suất tác dụng lên một mặt ngang thì bằng nhau) để thành lập phương trìnhcân bằng áp suất thi trở thành bài toán dễ dàng hơn Đối với hai chất lỏng hòa trôn vàonhau thì cần xác định được trọng lượng riêng của hộn hợp khi pha trôn
Trang 3* Đối với máy nén thủy lực ta cần cho học sinh nắm được định luật PAXCAN
Áp suất tác dụng lên chất lỏng đựng trong bình kín được chất lỏng truyền đi nguyênven theo mõi hướng và nêu rõ áp lực do áp suất gây ra tỷ lễ thuân với mặt bị ép
* Từ các dạng bài tập về áp suất cơ bản "tính áp suất khí biết áp lực và diễn tíchcủa mắt bị ép hay tính áp suất khi biết độ cao của cột chất lỏng và trọng lượng riêngcủa chât lỏng " ngoài bài tập trên ta cân phát triển thành những bài toán mới tính : Áplực? Tính diễn tích của mặt bị ép? Tính trọng l;ượng riêng của chất lỏng ? Tính chiềucao của cột chất lỏng ? bài tập có tính thực tiện như bài tập mài dao cho sắc ; bài tậplàm mố cầu ? mố nhà cao tầng ? tàu ngầm ? tàu đi biển vào cựa sông nướcngọt? vv
2 Phương pháp giải bài tập áp suất & phát triển thành bài tập mới từ bài tập cơ bản
Bài tập về "Áp suất ” có rất nhiều loại cụ thể có thể chia ra làm nhiều loại nhưsau:
Loại 1: Xác định áp suất do áp lực của chất răn gây ra
Bài tập cơ bản : Một chiếc nghế ngồi của học sinh có trong lương 6(kg) ngồi
được hai học sinh, mỗi học sinh có khối lương 30(kg) Mỗi chân nghế có tiết diên25(Cm2)
Tinh áp suất của chiếc nghế lêm mặt sàn nhà :
a) khi không có người ngồi ?
b) Khí có hai người ngồi ?
Hướng dẫn bài giải
Trang 4Hướng phát triển thành bài tập mới
Hướng 1: - Tìm lực ép khi biết áp suất và diễn tích của mắt bị ép
Hướng 2: - Tìm diễn tích của mắt bị ép khi biết áp suất và lực ép
Hướng3: - Bài tập liên hệ thực tế ( đây là loại bài tập gây được hứng thú học tập
của học sinh nhất )
Trang 5Pháp triên Bài tập mới từ bài toán cơ bản :
Bài 1 : Một cái bàn có 4 chân, diện tích tiếp xúc của mỗi chân bàn với mặt đất là
36 cm² Khi đặt bàn trên mặt đất nằm ngang, áp suất do bàn tác dụng lên mặt đất là
8400 N/m² Đặt lên mặt bàn một vật có khối lượng m thì áp suất tác dụng lên mặt đất lúc đó là 20000 N/m² Tính khối lượng m của vật
Hướng đẫn giải :
- Từ công thức : P=F/S => F = P.S Ta tính được trọng lượng của chiếc bàn
- Vậy khi đặt một vật lên bàn thì áp suất của bốn chân bàn tác dụng lên mặt đất là do trọng lượng của bàn và của vật đó gây ra Do đó ta tính được áp suất do vật đó gây ra bằng công thức : P2 = P - P1
- ta lại áp dụng công thức : P=F/S => F = P.S ta tính được trọng lượng của vật đó và suy ra khối lượng
Bài 2: Một chiếc nghế ngồi của học sinh ngồi được hai học sinh, Mỗi chân nghế có
tiết diễn 25(Cm2) khi không có người ngồi áp suất của chiếc nghế tác dụng lên mặt san là : 600(pa) Khi có hai học sinh ngồ lên thì áp suất của chiếc nghế tác dụng lên mặt sàn là 6600(pa)
Tinh : a) khối lượng của chiếc nghế ?
b) Tính khối lượng của mỗi học sinh biết khối lượng của em này bằng 3/4 khối lượng của em kia ?
Hướng đẫn giải :
- Từ công thức : P=F/S => F = P.S Ta tính được trọng lượng của chiếc ghế
- Vậy khi hai học sinh ngồi thì áp suất của bốn chân ghế tác dụng lên mặt đất là do trọng lượng của ghế và của hai học sinh gây ra Do đó ta tính được áp suất do trọng lượn của hai học sinh gây ra bằng công thức : P2 = P - P1
- ta lại áp dụng công thức : P=F/S => F = P.S ta tính được trọng lượng của hai học sinh và suy ra khối lượng
Trang 6- Ta tính khối lượng của mỗi em biết khối lương của em này bằng 3/4 khối lượng của
em kia : ta dễ dàng lấy tông khối lượng mà đa tinh ở trên chia 7 phân vạ em 1 lấy 3 phần em hai lấy 4 phần
Bài 3: Một chiếc nghế ngồi của học sinh có trong lương 6(kg) ngồi được hai học
sinh, mỗi học sinh có khối lương 30(kg) khi không có người ngồi áp suất của chiếcnghế tác dụng lên mặt san là : 600(pa)
Tinh : a) diễn tích tiếp xúc của mỗi chân nghế với mặt sàn ?
b) Áp suất của nghế lên mắt san khí có hai học sinh ngồi lên nghế ?
Bài 4: a) Tại sao ta phải mài dao nhăm mục đích gì ?
b) Móng nhà cần là rộng hay hẹp ? giải thích ?
c) khi chuẩn bị làm cầu qua sông người ta phải khoan thăm giò đia chất
để biết cần xây dưng bao nhiêu mố và mỗi mố có tiết diễn là bao nhiêu em hay giảithích ?
Hướng đẫn giải :
Câu a ) Từ công thức P =F/S vậy nều S giảm thì P tăng ta chặt cây dễ hơn
Câu b) Từ công thức P =F/S vậy nều S tăng thì P giảm do đó ta cần là móng nhàcàng rông thi không bi lún
Trang 7Câu c) người ta phải khoan thăm dò địa chất dể biết được đất ở vùng đó chịuđược một lực nén là bao nhiệu để thiết kế bao nhiêu mố và mỗi mố có diên tích là baonhiêu để chiếc cầu chịu được trong tải theo thiết kế
Bài 5: Một ông chủ đầu tư nhà hàng khách sạn Nhờ một kỵ sư xây dựng tư vấn
để mua một miếng đất dùng để xây dưng một khác sạn cao 24 tầng sau khi kiểm tra
& tính toán người ki sư xây dựng mói chỉ xây dựng được 15 tầng nếu xây thêm thilún , do đó ông không mua miếng đất đó nữa ? em hãy giải thích cách làm và tính toáncủa người kỉ sư xây dựng tại sao biết xây thêm sẽ bị lún ?
Hướng đẫn giải :
- Trước tiên người kỷ sư xây dựng dung máy đo sự chịu nén của đất vùng đó
- Sau đó thiết kế bản vễ xây dựng
- Tính toán trọng lượng của toàn bộ vật tư xây dưng mỗi tầng
- Tính toán diện tích mặt bằng xây dựng
- Từ công thức P=F/S => F = P.S => n = F/ F1( Trong đó F1 là trọng lượng củamỗi tầng , n là số tầng )
Loại 2: Xác định áp suất do áp lực của chất lỏng gây ra
Bài tập cơ bản : Tính áp suất tai điểm A cách đáy thùng 1(m) Biết thùng cao
3(m) trong các trường hợp sau :
a) Thùng đựng đầy nước ? Thùng đựng 2/3 nước ?
b) Thùng đựng đầy dầu ?
c) Thùng đựng 2/3 nước và 1/3 dầu ?
( Biết nước có trọng lượng riêng là : 10 000(N/m3) ,
Dầu có trọng lượng riêng là : 8 000(N/m3)
Hướng dẫn bài giải
Trang 8- Từ công thức : P= d.h Trong đó - d là trong lượng riêng của chất lỏng
- h Là độc cao của cột chất lỏng
- ta cần tìm được áp suất do chất lỏng gây ra
Vây ta cần tìm độ cao của cốt chất lỏng
Và cần xác đinh áp suất do chất lỏng nàu gây ra ?
Củ thể ở câu a do nước gây ra Câu b do Dầu gây ra Cây C Vừa do nước gây ravừa do dầu gây ra ,
Và cân xác định độ cao của mỗi chất
lúc này áp suất do cả hai chất lỏng tác dụng lên điểm A :
Vậy Áp suất của dầu gây lên điểm A là:
Từ công thức : P4 = d2.h4 => P4 = 8 000(N/m3) 1(m) = 8 000(pa)
Trang 9Áp suất của nước gây lên điểm A là :
Từ công thức : P5 = d1.h5 => P5 = 10 000(N/m3) 1(m) = 10 000(pa)
Vậy tổng áp suất tác dụng lên điểm A là :
P = P4 + P5 = 8 000(pa) + 10 000(pa) = 18 000(pa)
Đáp số : P1 = 20 000(pa)
P2 = 10 000(pa)
P3 = 16 000(pa)
P =18 000(pa)
Hướng phát triển thành bài tập mới
Hướng 1: bài toán tương tự tìm áp suất do nhiều chất lỏng gây ra lên một điểm
Hướng 2-Tìm độ chênh lêch độ cao giữa hai mơi khi biết áp suất tại hai điểm đó Hướng3: - Dựa vào tính áp suất do chất lỏng gây ra để tìm áp suất chất khi theo cách
làm của thí nghiên TOORRIXENLI
Hướng4: - Bài tập liên hệ thực tế tìm độ cao của các vùng đất so với mực nước biển ở
trong địa lý tìm chênh lệch độ cao của hai nơi ( đây là loại bài tập gây được hứng thú học tập của học sinh nhất cân phát huy )
Pháp triên Bài tập mới từ bài toán cơ bản
Bài 1: Một cái cốc hình trụ, chứa một lượng nước, lượng thuỷ ngân và lượng dầu Độ
cao của cột thuỷ ngân là 4 cm, độ cao của cột nước là 2 cm và tổng cộng độ cao của chất lỏng chứa trong cốc là 40 cm Tính áp suất của chất lỏng lên đáy cốc Cho khối lượng riêng của nước là 1 g/cm³, của thuỷ ngân là 13,6 g/cm³ và của dầu là 0,8 g/cm³
Hướng dẫn bài giải
- Từ công thức : P= d.h Trong đó - d là trong lượng riêng của chất lỏng
- h Là độc cao của cột chất lỏng
Trang 10Vây ta cần tìm độ cao của các cốt chất lỏng : h1 ; h2 ; h3
- Ta tính được áp suất do cột thủy ngân gây ra
.- Ta tính được áp suất do cột nước gây ra
- Ta tính được áp suất do cột dầu gây ra
Từ đó ta tính được tổng áp suất do ba chất lỏng gây ra lên đáy bình
Bài 2: Một tàu ngầm đang di chuyển ở dưới biển, áp kế đặt ngoài vỏ tàu chỉ áp sất
2 020 000 N/m², một lúc sau áp kế chỉ 860 000 N/m² Độ chênh lệch độ sâu của tàu ngầm ở hai thời điểm là bao nhiêu biết trọng lượng riêng của nước biển 10300 N/m³
Hướng dẫn bài giải
- Từ công thức : P= d.h Trong đó - d là trong lượng riêng của chất lỏng
- h Là độc cao của cột chất lỏng
Cách 1: Từ công thức : P= d.h => h = P/d
- Vây Ta tính được độ sâu của tàu lúc ban đầu
.- Ta tiếp tục tính được độ sâu của tàu lúc sau
- Ta tính được độ chênh lệch độ sâu của hai vị trí
Cách 2: Bước 1: - Ta tính độ chênh lệch áp suất của tàu ở hai thời điểm
Bước 2: - ta lấy độ chenh lệch áp suất chia cho trọng lượng riêng của nước biển
ta được độ chênh lệch độ sầu của tàu ở hai thời điểm
Bài 3: Một thợ lặn xuống độ sâu 40 m so với mặt nước biển Cho trọng lượng riêng
trung bình của nước biển 10300 N/m³ Áp suất ở độ sâu mà người thợ lặn đang lặn là bao nhiêu? Phần trong suốt phía trước mắt của áo có diện tích là 0,016 m² Áp lực của nước tác dụng lên phần diện tích này là bao nhiêu?
Hướng dẫn bài giải
Trang 11- Từ công thức : P= d.h Trong đó - d là trong lượng riêng của chất lỏng
- h Là độc cao của cột chất lỏng
- Vây Ta tính áp suất của nước tác dụng lên người thơ lặn lúc này
Từ công thức P =F/S => F = P.S ta tính được lực mà chất lỏng gây ra lên phầntrong suốt trươc mặt người thơ lặn
Bài 4: Một thợ lặn xuống độ sâu h (m) so với mặt nước biển Cho trọng lượng
riêng của nước biển 10300 N/m³ Biết áp suất lớn nhất mà người thợ lặn có thể chịuđựng được là 473800 N/m², hỏi người thợ lăn đó chỉ nên lặn đến độ sâu nào để có thể
an toàn
Hướng dẫn bài giải
- Từ công thức : P= d.h Trong đó - d là trong lượng riêng của chất lỏng
- h Là độc cao của cột chất lỏng
Cách 1: Từ công thức : P= d.h => h = P/d
- Vây Ta tính được độ sâu ma người thợ lặn có thể lặn được tối đa để đạm bảo antoàn
Bài 5: Một tàu ngầm lặn dưới đáy biển ở độ sâu 240 m Biết rằng trọng lượng riêng
trung bình của nước biển là 10300 N/m³
a)Áp suất tác dụng lên thân tàu là bao nhiêu?
b) Nếu cho tàu lặn sâu thêm 40 m nữa thì áp suất tác dụng lên thân tàu tại đó là bao nhiêu?
C)Đèn pha của tàu có tiết diễn là 1dm2 hỏi ? mặt kính chịu được một lực là bao nhiêu
Hướng dẫn bài giải
- Từ công thức : P= d.h Trong đó - d là trong lượng riêng của chất lỏng
- h Là độ cao của cột chất lỏng
- Ta tính được áp suất do nước biển gây ra lên thân tàu tai thời điểm này
Trang 12Câu b) Ta cần tìm độ sâu của tau lúc này là h2 = 280(m)
- Từ công thức : P= d.h Trong đó - d là trong lượng riêng của nước biển
- h Là độ sâu của tàu tai thời điiểm tau lănthêm 40(m)
- Ta tính được áp suất do nước biển gây ra lên thân tàu tai thời điểm này
Câu c) Từ công thức P =F/S => F = P.S ta tính được lực mà nước biển gây ra lênphần kính của đen pha của tàu
Loại 3: Bài tập về bình thông nhau
Khí niệm : bình thông nhau là các bình được nối thông đáy với nhau
Trong bình thông nhau áp suất trên một mặt ngang lạ bằng nhau
Trong bình thông nhau đựng một chất lỏng thì mực mặt thoáng ở các bình ngang bằng với nhau
Bài tập cơ bản :
Bài 1: Một bình thông nhau có chứa nước Hai nhánh của bình có cùng kích thước.
Đổ vào một nhánh của bình lượng dầu có chiều cao là 18 cm Biết trọng lượng riêngcủa dầu là 8000 N/m3, và trọng lượng riêng của nước là 10 000 N/m3 Hãy tính độchênh lệch mực chất lỏng trong hai nhánh của bình ?
Hướng dẫn bài giải:
- Ta cần chọn điểm làm mốc để tình áp suất ( trong trường hợp này ta chọn mặt đáycủa Dầu làm mốc
- Từ đó ta dễ dàng tính được áp suất do cột dầu gây ra bằng công thức : P = d.h
- Ta áp dụng nhân xét áp suất trên một mặt ngang bằng nhau , từ đó ta thiết lậpphương trình cân bằng áp suất
- Vây áp suất ở điểm A bằng áp suất ở điểm B
=> PA =PB => ta tính được chiều cao của cột nước so với mặt thoáng phía dươi củacột dầu
Trang 13- Từ đó ta lấy chiều cao cột dầu trừ đi chiều cao cột nước ra độ chênh lệch
Bài Giải :
+ Gọi h là độ cao chênh lệch của mực chất lỏng ở nhánh của bình
+ Gọi A và B là hai điểm có cùng độ cao so với đáy bình nằm ở hai nhánh
+ Ta có : áp suất tại A và B do là do cột chất lỏng gây ra là bằng nhau:
Vậy : Độ cao chênh lệch của mực chất lỏng ở hai nhánh là : 3,6 cm
Bài 2 : Một bình thông nhau hình chữ U tiết diễn S= 6(cm2) chứa nước có trọng lượngriêng d0 = 10 000( n/m3) đên nưa chiều cao của mỗi nhánh
a) Người ta đổ vào nhánh trái một lương dầu có trọng lượng riêng d = 8000(n/m3) saocho mực mặt thoáng trong hai nhánh chênh nhau một đoạn 10(cm) Tìm khối lượngdầu đã rót vào ?
b) Nếu rót vào nhánh trái một chất lỏng có trọng lượng riêng d1với chiều cao 5(cm)thì mực mặt thoáng trong nhánh trái ngang bằng miệng ống Tìm chiều dài của mỗinhánh chữ U và trọng lượng riêng của d1 biết mực mặt thoáng ở nhánh phải bằng vớimặt phân cách giữa dầu và chất lỏng mới rót vào
? 18cm
? 18cm