Опыт № 5 Наблюдение молекулярных сил взаимодействия

а) Сцепление свинцовых цилиндров.

Оборудование: комплект из свинцовых цилиндров; штатив; гиря 2 кг.

Желательно иметь для опыта два комплекта свинцовых цилиндров: один для показа неровных и окис­ленных поверхностей, не позволяющих соединяться цилиндрам, и второй ­для основной части демонстрации. Зачистить торцы цилиндров, для чего вста­вить его в основание и, прижав слегка нож, сделать им несколько оборотов. После заточки торец цилиндра должен быть ровным и блестящим.

Приставив торцами оба цилиндра, сжать их навстречу друг другу и слегка повернуть вокруг оси, после этого цилиндры должны соединиться. Для оценки величины сил их взаимного притяжения под­вешивают за крючок на штатив верхний цилиндр, а к нижнему без рывков под­вешивают 2-х килограммовую гирю. Затем убрав гирю и разняв цилиндры руками, демонст­рируют учащимся неровности торцов, возникшие в местах сцепления.

ВЫВОД: на малом расстоянии между молекулами твердого тела есть силы взаимного притяжения, проявляющиеся при очень близком соприкосновении молекул, а на большем расстоянии между молекулами действуют силы отталкивания.

б) Сцепление стекла с водой.

Оборудование: две стеклянные пластинки; вода.

Соединить поверхности сухих пластинок, убедиться в отсут­ствии сил притяжения, капнуть воды между стеклами и попытаться

их разъединить.

ВЫВОД: между молекулами жидкости и твердого тела есть силы взаимного притяжения.

Контрольные вопросы

1. Каково значение изучаемого материала для формирования миро­воззрения учащихся?

2. Из чего состоят тела:

а) из молекул;

б) из частиц;

в) из атомов?

3. Предложить способ обобщения знаний учащихся в виде таблицы об агрегатных состояниях вещества и свойствах тел.

4. Верно ли утверждение, что при нагревании все вещества расширяются?

5. Приведите примеры диффузии, используемые в быту и технике.

Л А Б О Р А Т О Р Н А Я Р А Б О Т А № 2

Д А В Л Е Н И Е Т В Е Р Д Ы Х Т Е Л ,

Ж И Д К О С Т Е Й И Г А З О В

Опыт № 1. Давление твердого тела на опору

Оборудование: ванночка с песком, доска с вбитыми гвоздями, гиря 1 кг.

До демонстрации в ванночку насыпают влажный песок и хорошо вы­равнивают поверхность. В углы небольшой доски вбивают гвозди. Доску шляпками гвоздей кладут на слой песка и сверху на нее ставят гирю. гвозди только незначительно вдавливаются в пе­сок. Затем доску переворачивают на острие гвоздей. В этом случае площадь опоры доски уменьшается, и под действием той же силы гвозди значительно углубляются в пе­сок.

ВЫВОД: Результат действия силы зависит от площади соприкасающихся тел.

Задание: Зная свою массу и площадь ботинка, определите, какое давление вы производите при ходьбе и стоя на месте. Площадь опоры ботинка определите с помощью листа клет­чатой бумаги.

ОПЫТ № 2. Раздувание резинового шарика под колоколом воздушного насоса

Оборудование: насос Комовского, тарелка вакуумная со стеклянным колоколом, воздушный шарик.

Этот опыт служит иллюстрацией к объяснению механизма воз­никновения давления газа на стенки сосуда.

В воздушном шарике оставляют небольшое количество воздуха и плотно завязывают. Шарик кладут на тарелку воздушного насоса так, чтобы он не закрывал отверстие отводной трубки тарелки, и накрывают стеклянным колоколом. Соединяют тарелку с насосом и выкачивают воздух. По мере откачивания воздуха шарик постепенно раздувается и принимает форму шара. Затем под колокол медленно впускают воздух, наблюдают обратное явление, делают вывод о равенстве давления газа во всех направалениях.

ОПЫТ № 3. Передача давления газами и жидкостями.

Оборудование: шар Паскаля, сосуд с водой, ванночка.

Отвинчивают шар от цилиндра и выдвигают поршень со штоком до отказа. В цилиндр наливают воду и снова привинчивают шар. Расположив прибор над ванночкой, медленно вдвигают поршень. Показывают, что струи из отверстия шара разбрызгиваются примерно на одинаковое расстояние. Это свидетельствует об одинаковой ско­рости истечения воды из всех отверстий, то есть об одинаковом давлении во всех местах шара.

Опыт получается эффектнее, если струи осветить боковым светом. В этом случае они рельефно выделяются на черном фоне классной доски.

Сделайте вывод.

ОПЫТ № 4. Устройство и действие гидравлического пресса

Оборудование: гидравлический пресс.

Учебный гидравлический пресс широко распространен в шко­ле. Перед демонстрацией учитель делает на доске схематический чертеж гидропресса с манометром и предохранительным клапаном. Сначала сопоставляют основные части пресса на приборе со схема­тическим изображением на доске. Называя отдельные части прибора и их назначение, рассказывают, как устроен гидравлический пресс и как взаимодействуют его отдельные части между собой. Учитель показывает на схеме и в натуре масляный бак, малый цилиндр с ру­кояткой в виде рычага, клапаны, манометр и большой цилиндр. Под­нимая и опуская несколько раз рукоятку и обращаясь к схеме, объ­ясняет путь масла от бачка до большого цилиндра.

В приборе предусмотрено два защитных устройства, предох­раняющих прибор от разрушения: манометр с красной чертой, пока­зывающей предельное допустимое давление в прессе, и предохрани­тельный клапан, который автоматически откроется, если почему-ли­бо будет превышено допустимое давление.

Напомнив учащимся, что давление в цилиндрах пресса одина­ково, а сила давления пропорциональна площади поршней, выясняют, каким образом на прессах получают большой выигрыш в силе.

Задание: Измерив диаметры большого и малого поршней, длину плеча рукоятки, рассчитать выигрыш в силе (то есть во сколько раз сила давления, развиваемая большим поршнем, больше силы давления малого поршня).

ОПЫТ № 5. Давление жидкости на дно и стенки сосуда.

Оборудование: полиэтиленовый пакет с водой, два динамометра, штативы, манометр открытый, прибор для демонстра­ции давления внутри жидкости, аквариум с водой.

а) Для демонстрации давления жидкости на стенки сосуда полиэтиленовый пакет с водой помещают между столиками динамо­метров и показывают наличие одинакового давления на стенки паке­та.

б) Для изучения зависимости давления столба жидкости необходимо показать наличие давления на площадку, находящуюся внутри жидкости, и доказать, что величина этого давления не зависит от положения площадки, а изменяется лишь от глубины ее погружения.

Для демонстрации действия прибора соединяют ниппель кап­сюля посредством резиновой трубки с открытым водяным манометром. Показывают, что жидкость в обоих коленах манометра находится на одинаковом уровне. Затем, нажимая чуть-чуть на внешнюю поверх­ность резиновой пленки пальцем, обращают внимание учащихся, как изменяются уровни жидкости в манометре.

Далее опускают капсюль в аквариум с водой и показывают, что давление на резиновую пленку, наблюдаемое по манометру, уве­личивается с глубиной погружения. После этого устанавливают при­бор на некоторой определенной глубине и с помощью проволочного крюка поворачивают скобу, на которой укреплен капсюль, вокруг горизонтальной оси. Обращают внимание учащихся на то, что на данном уровне погружения давление внутри жидкости не зависит от расположения резиновой пленки.

ОПЫТ № 6. Гидростатический парадокс.

Оборудование: прибор Паскаля, сосуд для слива воды, подкрашенная вода.

Прибор для данного опыта состоит из основания, на котором укреплена кольцеобразная оправа с резьбой. Эта оправа, открытая сверху, затянута снизу тонкой резиновой пленкой, опирающейся на круглую пластинку, соединенную рычагом с легкоподвижной стрел­кой.

К прибору прилагаются три сосуда разной формы и объема, но с одинаковой площадью основания. Каждый сосуд имеет оправу с резьбой, с помощью которой он устанавливается на приборе.

Для демонстрации ввинчивают в оправу сначала цилиндричес­кий сосуд и наливают в него воду на высоту ниже верхней кромки на 2-3 см. Уровень воды в сосуде замечают перемещающимся на стержне указателем, а место на шкале, где устанавливается стрел­ка, замечают хорошо заметным издали "гусариком".

После этого через сливной кран выливают воду и вместо цилиндрического сосуда устанавливают другой, например, расширяющийся кверху, затем третий. В каждом опыте убеждаются в том, что воды приходится брать значительно больше или меньше, чем для ци­линдрического сосуда, а давление остается одинаковым, если уровень воды поднимается до отмеченного. В этом и заключается "парадокс" Паскаля.

ОПЫТ № 7. Равновесие жидкости в сообщающихся сосудах.

Оборудование: сообщающиеся сосуды, стакан с водой, экран.

а) Сначала показывают опыт с двумя сообщающимися сосудами в виде стеклянных трубок, соединенных между собой резиновой трубкой, и устанавливают, что однородная жидкость располагается на одном уровне. Затем переходят к демонстрационному прибору, который представляет собой 4-5 стеклянных трубок различной фор­мы, различного сечения, соединенных между собой горизонтальной трубкой одного сечения.

Чтобы показать равновесие однородной жидкости в этих трубках через широкую трубку наливают слегка подкрашенную воду. Воды берут столько, чтобы она поднялась немного выше половины высоты вертикальных трубок. За прибором ставят белый экран и об­ращают внимание учащихся на уровни жидкости, которые во всех трубках располагаются на одной горизонтальной прямой. Если нак­лонить прибор вправо или влево, уровни жидкости в трубках опять останутся на одной горизонтали.

б) Далее показывают, как располагаются в сообщающихся со­судах жидкости различной плотности.

Сначала наливают в трубку на высоту 100-150 мм подкрашенную воду. Затем в одну из ветвей наливают другую, не смешивающуюся с водой жидкость, например, бензин или керосин. Жидкости установят­ся, как показано на рисунке.

Задание: С помощью линейки отметить границу столба жидкости и воды и убедиться, что отношение этих высот обратно про­порционально плотностям жидкостей.

ОПЫТ № 8. Закон Архимеда.

Оборудование: ведерко Архимеда, штатив универсальный, отливной сосуд, стакан химический.

Справедливость закона Архимеда демонстрируют с помощью прибора, состояще­го из ведерка, цилиндра, которые соединяются между собой, пру­жинного динамометра с дисковым указателем. Растяжение пружины отмечают фиксатором.

Перед опытом показывают, что емкость ведерка соответствует объему цилиндра. Собирают ус­тановку по рисунку. Обращают внимание на положение дис­ка-указателя, отмечают его по­ложение стрелкой. Опускают ци­линдр в сосуд с водой. При этом часть воды из сосуда вы­ливается. Обращают внимание учащихся на положение стрел­ки-указателя. Вылившуюся воду выливают в ведерко. Снова об­ращают внимание на стрелку. Делают вывод.