Giáo án Vật lý 10 bài 42: Sự chảy thành dòng của chất lỏng và chất khí, định luật Béc-Nu-li

Ngày soạn: 02/03/2015
GIÁO ÁN GIẢNG DẠY SỐ 2
Bài 42, tiết 60: SỰ CHẢY THÀNH DÒNG CỦA CHẤT LỎNG VÀ
CHẤT KHÍ. ĐỊNH LUẬT BÉC-NU-LI
Giáo viên hướng dẫn giảng dạy: 
Sinh viên thực tập: 
Địa điểm giảng dạy: 
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức
- Hiểu được các khái niệm chất lỏng lí tưởng, đường dòng, ống dòng.
- Nắm được công thức liên hệ giữa vận tốc và tiết diện trong một ống dòng, công thức định luật Béc-nu-li (chưa cần chứng minh), ý nghĩa các đại lượng trong công thức như áp suất tĩnh, áp suất động.
2 Kĩ năng
- Biết cách suy luận dẫn đến công thức liên hệ dẫn đến công thức liên hệ giữa vận tốc và tiết diện trong ống dòng.
- Biết cách áp dụng để giải các bài toán cơ bản.
3. Thái độ
- Hứng thú với tiết học.
- Tham gia phát biểu xây dựng bài.
II. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên
- Giáo án.
- Hình 42.2 (SGK).
- Tranh hình 42.3, 42.4 (SGK).
2. Học sinh
- Ôn lại bài học trước: Áp suất thủy tĩnh và nguyên lí Paxcan.
- Đọc trước bài mới trong sách giáo khoa.
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
Hoạt động 1 (5 phút): Kiểm tra bài cũ
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
1. Viết công thức tính áp suât thủy tĩnh. Công thức nói lên điều gì?
2. Phát biểu nguyên lí Paxcan? Viết công thức thể hiện?
- HS1: p=pa+ρgh.
 Áp suất tĩnh ở độ sâu h bằng tổng áp suất của khí quyển ở mặt thoáng và tích số ρgh.
- HS2: Độ tăng áp suất lên một chất lỏng chứa trong bình kín được truyền nguyên vẹn cho mọi điểm của chất lỏng và của thành bình.
p=p0+ρgh
Hoạt động 2 (1 phút): Đặt vấn đề
Ở bài học trước chúng ta đã nghiên cứu chất lỏng đứng yên, bao gồm áp suất tĩnh mà chất lỏng gây ra và nguyên lí Paxcan. Vậy khi chất lỏng chuyển động thì sao, chắc chắn nó sẽ phức tạp hơn nhiều, đòi hỏi chúng ta phải khảo sát vận tốc, áp suất, mật độ tại mọi điểm. 
Bài học hôm nay sẽ giúp ta tìm hiểu điều đó.
* Hoạt động 3 (5 phút): Tìm hiểu về chuyển động của chất lỏng lý tưởng
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
- Chiếu slide về chuyển động của dòng nước và chuyển động của khói thuốc.
- Chuyển động của chất lỏng có thể chia thành 2 loại chính:
s Chảy ổn đinh (chảy thành dòng).
s Chảy không ổn định (chảy cuộn xoáy).
- Theo em sự chảy của chất lỏng gọi là ổn định khi nào?
lưu ý: chất khí cũng có thể chảy thành dòng, trong một số trường hợp ta có thể coi chất khí chảy thành dòng giống như chất lỏng chảy thành dòng và áp dụng chung các kết quả.
- Để đơn giản ta chỉ xét chuyển động của chất lỏng lý tưởng chảy thành dòng ổn định.
- Trước tiên, em hãy cho cô biết chất lỏng lý tưởng là gì?
- Điều kiện để chất lỏng trở thành chất lỏng lý tưởng là gì?
 Sự chảy của chất lỏng gọi là ổn định khi:
s Vận tốc chảy là nhỏ, chất lỏng chảy thành lớp, không có xoáy.
s Vận tốc tại mỗi điểm không đổi theo thời gian.
s Ma sát giữa các lớp chất lỏng và giữa chất lỏng với thành bình là không đáng kể.
 Chất lỏng chạy thành dòng và không nén được gọi là chất lỏng lý tưởng.
 Điều kiện:
s Chất lỏng không nhớt, tức là bỏ qua ma sát trong lòng chất lỏng.
s Sự chảy là ổn định hay thành lớp, thành dòng.
s Chất lỏng không chịu nén, tức là khối lượng riêng của chất lỏng không đổi.
* Hoạt động 4 (5 phút): Tìm hiểu đường dòng, ống dòng.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
- Khi chất lỏng chảy ổn định, mỗi phần tử của chất lỏng chuyển động theo một đường nhất định gọi là đường dòng.
Đặc điểm: tại mỗi điểm khác nhau trên đường dòng vận tốc có thể khác nhau, nhưng tại một điểm nhất định trên đường dòng thì vận tốc của chất lỏng không đổi.
- Tính chất của các phần tử chất lỏng trên một đường dòng là gì?
- Ống dòng là một phần của chất lỏng chuyển động có mặt biên tạo bởi các đường dòng.
- Trong những điều kiện nhất định, ống dẫn nước, ống dẫn dầu có thể được xem như một ống dòng.
Tính chất:
s Có phương tiếp tuyến với đường dòng tại điểm đó và hướng theo dòng chảy.
s Tại những điểm khác nhau thì vận tốc có thể khác nhau, nhưng tại một điểm nhất định thì vận tốc không đổi.
* Hoạt động 5 (11 phút): Tìm hiểu hệ thức giữa tốc độ và tiết diện trong một ống dòng. Lưu lượng chất lỏng.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
(*) chính là hệ thức liên hệ giữa tốc độ vào tiết diện trong một ống dòng.
- Vậy có thể rút ra kết luận gì ở đây?
- Từ (*) suy ra: v1S1 = v2S2 = A (lưu lượng chất lỏng). 
- Định nghĩa: Lưu lượng chất lỏng chính là thể tích chất lỏng chuyển qua một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian.
- Tương tự nếu ta xét một tiết diện Sk bất kỳ, thì ta cũng có:
 v1S1 = v2S2 = . = vkSk = A = hằng số (**)
- Hãy phát biểu thành lời biểu thức (**)
- Đơn vị của lưu lượng chất lỏng trong hệ đơn vị SI là gì?
- Đặt vấn đề:
s Khi chất lỏng đứng yên, áp suất tĩnh tại mỗi điểm trên mặt phẳng nằm ngang có giá trị như thế nào?
s Vậy khi chất lỏng chuyển động, áp suất tĩnh tại mọi điểm trong mặt phẳng nằm ngang có bằng nhau hay không?
 Để nghiên cứu vấn đề này chúng ta đi vào phần 5. Định luật Béc-nu-li cho ống dòng nằm ngang.
- Thể tích chất lỏng chảy qua diện tích S1, S2 sau thời gian là:
 ; 
- Do chất lỏng không bị nén, nên:
=
 (*)
- Kết luận: Trong một ống dòng vận tốc của chất lỏng tỉ lệ nghịch với thiết diện 
 Khi sự chảy là ổn định, lưu lượng chất lỏng trong một ống dòng là không đổi.
 Đơn vị trong hệ SI là m3/s
 Khi chất lỏng đứng yên, áp suất tĩnh tại mỗi điểm trên mặt phẳng nằm ngang có giá trị như nhau.
 Học sinh suy nghĩ.
* Hoạt động 6 (11 phút): Tìm hiểu định luật Béc-nu-li cho ống dòng nằm ngang.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Trong một ống dòng nằm ngang.
Gọi: p là áp suất tĩnh tại một vị trí bất kì.
 Khi chất lỏng chảy tạo ra áp suất gọi là áp suất động và v2 là áp suất động tại vị trí đó.
Ta có biểu thức của định luật Béc-nu-li là: (***)
- Phát biểu thành lời định luật Béc-nu-li
- Chứng minh ρv2 có thứ nguyên áp suất.
- Mở rộng kiến thức: Đối với ống dòng nằm dọc thì định luật Béc-nu-li trở thành như thế nào? (Bài tập về nhà).
 Phát biểu: “ Trong một ống dây nằm ngang, tổng áp suất tĩnh và áp suất động tại một điểm bất kì là một hằng số”
Hoạt động 7 (4 phút): Vận dụng, củng cố
Bài tập 1: Vận tốc dòng nước chảy vào một ống nước tưới vườn là 2,5 m/s, bán kính của ống là 6mm.
a) Bán kính ở đầu vòi phun phải là bao nhiêu để tia nước phun ra có vận tốc 10 m/s?
b) Lưu lượng dòng nước qua ống là bao nhiêu lít mỗi phút?
Hoạt động 8 (3 phút): Giải thích một số hiện tượng trong cuộc sống
- Tại sao người ta thường yêu cầu đứng cách đường ra ít nhất 1,5 m khi có tàu đi qua?