Giáo án Bài 16. Áp suất chất lỏng. Áp suất khí quyển

Huy động hiểu biết ban đầu của HS về áp suất trong chất lỏng, tạo tình huống có vấn đề và xác định nhiệm vụ học tập của bài.

GV trình chiếu mô phỏng bình nước trong suốt sâu 40 cm, có hai lỗ ở hai phía đối diện của thành bình, cùng độ sâu. HS đọc tình huống: “Hai lỗ trên thành bình cùng sâu nhưng khác phía. Nước có thể phun cả hai không?” HS ghi dự đoán cá nhân vào vở, kèm lí do ngắn gọn.

Mỗi HS ghi được một dự đoán có lí do (ví dụ: “Có, vì nước đẩy về mọi phía” hoặc “Không, vì chỉ lỗ phía dưới mới chịu áp lực”). GV lưu lại các dự đoán trên bảng để đối chiếu cuối tiết. Đây là câu hỏi dẫn dắt đến nội dung áp suất chất lỏng.

HS quan sát mô phỏng, rút ra được áp suất chất lỏng tác dụng theo mọi phương và tăng theo độ sâu ở cùng một chất lỏng; giải thích được vì sao hai lỗ cùng độ sâu phun xa như nhau.

Cặp đôi làm việc với mô phỏng bình nước và ba vòi bên trái (cao 30 cm, 20 cm, 10 cm), một vòi bên phải cao 10 cm. HS quan sát tia nước, ghi chú vào Phiếu học tập số 1. Các câu hỏi: (1) Hai vòi cùng cao 10 cm ở hai mặt đối diện phun xa như nhau không? (2) Vòi càng thấp, tia nước càng xa hay càng gần? (3) Áp suất tại ba vòi bên trái là bao nhiêu? (4) Chất lỏng tác dụng lên thành bình theo những phương nào? (5) Rút ra kết luận về áp suất chất lỏng.

Kết quả quan sát: Hai vòi cùng cao 10 cm ở hai mặt đối diện phun xa như nhau, vì ở cùng độ sâu, chất lỏng có áp suất bằng nhau. Vòi càng thấp (càng sâu) thì áp suất càng lớn: vòi cao 30 cm ứng với 1 000 Pa, vòi cao 20 cm ứng với 2 000 Pa, vòi cao 10 cm ứng với 3 000 Pa; tia nước càng xa. Kết luận HS rút ra: Áp suất chất lỏng có tác dụng theo nhiều phương (mọi phía) và tăng theo độ sâu ở cùng một chất lỏng. Trả lời tình huống: Có, nước phun ra ở cả hai lỗ vì chất lỏng gây áp suất lên thành theo các phương và ở cùng độ sâu cùng chất lỏng, áp suất bằng nhau.

HS nêu được đặc điểm mặt thoáng: các nhánh bình thông nhau chứa cùng chất lỏng đứng yên có mực ngang nhau khi cùng áp suất ngoài.

Nhóm 4 HS quan sát mô phỏng bình thông nhau gồm ba nhánh hẹp, rộng, nghiêng nối với đáy bình. HS đổ nước và quan sát mực chất lỏng ở ba nhánh khi đứng yên. Các câu hỏi: (1) Mực nước ở ba nhánh có ngang nhau không? (2) Các nhánh có hình dạng khác nhau có ảnh hưởng đến mực nước không? (3) Vì sao mực nước ngang nhau? Nhóm ghi kết quả vào Phiếu học tập số 1, mục mặt thoáng.

Kết quả: Mực nước ở ba nhánh luôn ngang nhau khi chất lỏng đứng yên, dù ba nhánh có hình dạng khác nhau. Kết luận: Các nhánh bình thông nhau chứa cùng chất lỏng đứng yên có mực ngang nhau khi cùng áp suất ngoài. Giải thích: Các điểm ở cùng độ cao trong cùng chất lỏng đứng yên có cùng áp suất, nên mực chất lỏng ở các nhánh đều ngang nhau.

HS nêu được áp suất khí quyển do lớp không khí tác dụng lên bề mặt, giảm khi lên cao; giải thích được nguyên lí hoạt động của ống hút mà không nói miệng kéo nước.

Cả lớp quan sát mô phỏng cốc nước có ống hút với mũi tên áp suất khí quyển trên mặt nước. HS theo dõi hai bước: trước khi hút và sau khi hút. Các câu hỏi: (1) Mũi tên áp suất khí quyển chỉ vào đâu? (2) Khi hút, áp suất trong ống thay đổi thế nào? (3) Vì sao nước dâng lên trong ống? (4) Nước dâng được bao nhiêu? (5) Áp suất khí quyển thay đổi thế nào khi lên cao? HS ghi kết quả vào Phiếu học tập số 2.

Kết quả: Mũi tên khí quyển tác dụng lên mặt nước trong cốc. Khi hút, áp suất trong ống giảm, áp suất khí quyển ép lên mặt nước trong cốc và đẩy nước dâng lên trong ống, đến khoảng 10 cm. Kết luận: Áp suất khí quyển do lớp không khí tác dụng lên bề mặt, giảm khi lên cao. Giải thích ống hút: Hút làm giảm áp suất trong ống, áp suất khí quyển trên mặt nước ngoài đẩy nước lên ống. Miệng không kéo nước lên.

HS củng cố đặc điểm của áp suất chất lỏng, mặt thoáng và áp suất khí quyển; phân biệt đúng các khái niệm qua bài tập trắc nghiệm và ghép thẻ.

Nhóm 4 HS chơi trò “Ghép thẻ và chọn đúng” với bốn bài tập: (1) Trong bài này, áp suất chất lỏng có đặc điểm nào? A. chỉ phụ thuộc hình dạng bình; B. có tác dụng theo nhiều phương và tăng theo độ sâu ở cùng chất lỏng; C. chỉ ép xuống đáy. (2) Trong bài này, mặt thoáng có đặc điểm nào? A. mọi chất lỏng khác nhau luôn ngang nhau; B. mực nước không liên quan áp suất; C. các nhánh bình thông nhau chứa cùng chất lỏng đứng yên có mực ngang nhau khi cùng áp suất ngoài. (3) Ghép ba khái niệm với ba đặc điểm tương ứng. (4) Nhận định “Áp suất nước chỉ phụ thuộc lượng nước, không phụ thuộc độ sâu” đúng hay sai? (5) Chọn thuật ngữ phù hợp cho mô tả: “do lớp không khí tác dụng lên bề mặt, giảm khi lên cao”.

Đáp án: (1) B. Áp suất chất lỏng có tác dụng theo nhiều phương và tăng theo độ sâu ở cùng chất lỏng. (2) C. Mặt thoáng: các nhánh bình thông nhau chứa cùng chất lỏng đứng yên có mực ngang nhau khi cùng áp suất ngoài. (3) Áp suất chất lỏng – có tác dụng theo nhiều phương và tăng theo độ sâu ở cùng chất lỏng; Mặt thoáng – các nhánh bình thông nhau chứa cùng chất lỏng đứng yên có mực ngang nhau khi cùng áp suất ngoài; Áp suất khí quyển – do lớp không khí tác dụng lên bề mặt, giảm khi lên cao. (4) Sai. Ở cùng chất lỏng, áp suất tăng theo độ sâu; lượng nước tổng cộng không quyết định một mình. (5) Áp suất khí quyển.

HS vận dụng kiến thức về áp suất chất lỏng và áp suất khí quyển để giải thích tình huống thực tế, nêu được điều kiện và hạn chế khi làm thí nghiệm.

HS làm việc cá nhân với ba nhiệm vụ: (1) Giải thích lại tình huống hai lỗ trên thành bình cùng sâu nhưng khác phía; nêu rõ dữ kiện và quan hệ khoa học. (2) Giải thích hoạt động của ống hút mà không nói “miệng kéo nước bằng dây”; nêu cơ chế và một điều kiện cần tuân thủ khi thực hiện. (3) Bác bỏ nhận định “Áp suất nước chỉ phụ thuộc lượng nước, không phụ thuộc độ sâu”: nêu một lí do khoa học, chỉ ra một hệ quả của cách hiểu sai và viết lại kết luận đúng.

Mô hình đáp án: (1) Có, chất lỏng gây áp suất lên thành theo các phương; ở cùng độ sâu cùng chất lỏng, áp suất tương ứng bằng nhau khi đứng yên. (2) Hút làm giảm áp suất trong ống, áp suất khí quyển trên mặt nước ngoài đẩy nước lên. Điều kiện: không thử hút hóa chất hoặc dùng bình áp lực tự chế. (3) Lí do: Ở cùng chất lỏng, áp suất tăng theo độ sâu; lượng nước không quyết định một mình. Hệ quả của nhận định sai: dự đoán sai dòng nước ở hai lỗ khác độ sâu dù bình chứa cùng lượng nước. Kết luận đúng: Ở cùng chất lỏng, áp suất tăng theo độ sâu. Cách chấm gợi ý: 40% xác định đúng dữ kiện và quan hệ khoa học; 40% suy luận đúng; 20% kết luận, điều kiện và đơn vị.