Тема 1. Давление газа. Закон Паскаля.

Опыт 1.Раздувание резиновой камеры под колоколом воздушного насоса.

В резиновой камере (шарик, перчатка) оставьте небольшое количество воздуха, отверстие пережмите зажимом. Положите камеру на тарелку воздушного насоса так, чтобы она не закрывала отверстие отводной трубки тарелки, и накройте стеклянным колоколом. Соедините тарелку с насосом и выкачивайте воздух. По мере разряжения воздуха объем камеры будет увеличиваться и примет форму шара. Затем под колокол вакуумной тарелки медленно впустите воздух. Пронаблюдайте обратное явление.

Молекулы воздуха в результате своего движения непрерывно бомбардируют стенки камеры изнутри и снаружи. Пока давление воздуха с обеих сторон было одинаково, она не изменяла своей формы. При откачивании воздуха число молекул, приходящееся на единицу объема в колоколе, уменьшается по сравнению с камерой. Поэтому число ударов молекул о стенки камеры изнутри становится больше числа ударов снаружи и камера раздувается. Шарообразная форма камеры показывает, что воздух давит на стенки камеры по всем направлениям одинаково. Последнее является следствием беспорядочного движения молекул.

Опыт 2. Механическая модель газа.

В плоском прозрачном сосуде в потоке воздуха движутся поролоновые шарики, имитирующие молекулы. Обращаем внимание на беспорядочное движение «молекул». Поршень прибора поднимите выше, увеличивая объем потока воздуха, опустите ниже. Увеличивается и уменьшается скорость потока воздуха, вызывая увеличение и уменьшение скорости движения «молекул». Обратите внимание на частоту ударов «молекул» о стенки сосуда в зависимости от объема воздуха и скорости их движения.

Давление газа на стенки сосуда вызывается ударами молекул газа.

Опыт 3. Изменение давления газа при изменении его объема и температуры.

Конец стеклянной трубки с поршнем плотно закройте пробкой, в которую вставьте воронку. Широкий конец воронки предварительно затяните тонкой резиновой пленкой, которую закрепите на воронке с помощью нескольких витков прочной нити. Все соединения должны обеспечивать герметичность. Разъясните учащимся, что резиновая пленка будет служить индикатором давления воздуха.

В начале опыта давление воздуха с обеих сторон пленки одинаково, поэтому она имеет плоскую поверхность. Перемещая поршень вниз, уменьшим объем воздуха в трубке. Резиновая пленка прогибается наружу, что доказывает повышение давления в трубке.

При выдвижении поршня пленка снова становится плоской, а потом прогибается внутрь воронки, указывая на уменьшение внутреннего давления воздуха. Можно сделать вывод, что при уменьшении объема газа давление уменьшается. Изменение давления объясняется изменением числа ударов молекул о стенки сосуда.

Для демонстрации зависимости давления газа от температуры, воронку с натянутой на ней резиновой пленкой вынимают из трубки и плотно вставляют в горлышко стеклянной колбы. Воздух в колбе осторожно нагревают над пламенем спиртовки. Наблюдают, как по мере повышения температуры резиновая пленка выгибается, указывая на увеличение давления воздуха внутри колбы.

Расположите колбу над кюветой и облейте ее холодной водой. Пленка прогибается внутрь воронки. Рассматриваемое явление объясняется изменением скорости движения молекул, в результате чего изменяется сила и частота их ударов о стенки сосуда.

Опыт 4. Передача давления газами и жидкостями.

Возьмите прибор «шар Паскаля». Отвинтите шар от цилиндра прибора и выдвиньте поршень со штоком до отказа. В цилиндр налейте воду и снова приверните к нему шар. Расположив прибор над противнем, медленно вдвигайте поршень. Струи из всех отверстий шара разбрызгиваются примерно на одинаковые расстояния, что говорит об одинаковой скорости истечения воды из всех отверстий. Струи желательно осветить боковым светом. В этом случае они рельефно выделяются на темном фоне доски.

Для демонстрации передачи давления в газах можно в качестве индикатора взять зубной порошок. Отвинтив шар, насыпьте в него немного зубного порошка. Затем встряхните шар несколько раз и привинтите его к цилиндру прибора. При уменьшении объема воздуха в цилиндре при перемещении поршня струи порошка (дыма) выбиваются из отверстий шара по всем направлениям на одинаковое расстояние.

Давление, производимое на жидкость или газ, передается без изменения в каждую точку жидкости или газа.

Опыт 4. Устройство и принцип действия гидравлического пресса.

Сделайте в тетради схематический чертеж гидропресса с манометром и предохранительным клапаном. Сопоставьте основные части пресса с их схематическими изображениями на доске. Называя отдельные части прибора и их назначение, расскажите, как устроен гидравлический пресс и как взаимодействуют его отдельные части между собой. Подумайте, какие устройства в прессе предохраняют его от разрушения.

Объясните, каким образом на прессах получают большой выигрыш в силе.

Продемонстрируйте действие прибора. Установите на приборе приспособление для сгибания и разрушьте деревянный брусок шириной 30 – 40мм, длиной 25 -30 мм. Брусок укладывают в прибор так, чтобы сгибание и разрушение его происходило поперек волокон.