Giáo án Vật Lí 10 Bài 37: Các hiện tượng bề mặt của chất lỏng (mới, chuẩn nhất)

HOẠT ĐỘNG 1: Khởi động (5’)

Mục tiêu: HS biết được các nội dung cơ bản của bài học cần đạt được, tạo tâm thế cho học sinh đi vào tìm hiểu bài mới.

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo.

Gv dung chiếc lá khoai: nhỏ một giọt nước lên.

Đồng thồi nhỏ một giọt khác lên mặt bàn.

Em quan sát và nhận xét hình dáng giọt nước?

Để giải thích điều này, chúng ta cùng nghiên cứu bài học hôm nay

HS trả lời

Tiết 60:

CÁC HIỆN TƯƠNG BỀ MẶT CỦA CHẤT LỎNG

HOẠT ĐỘNG 2: Hình thành kiến thức

Mục tiêu:  Hiện tượng căng bề mặt; nói rõ được phương, chiều và độ lớn của lực căng bề mặt.

+ Nêu được ý nghĩa và đơn vị đo của hệ số căng bề mặt.

Phương pháp dạy học:  Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo

Tiến hành thí nghiệm hình 37.2.

Dựa và thí nghiệm giới thiệu khái niệm lực căng bề mặt.

Cho HS thảo luận câu C1 SGK.

- Quan sát thí nghiệm do GV làm

Thảo luận để giải thích hiện tượng.

Trả lời C1.

I. Hiện tượng căng bề mặt.

1. Thí nghiệm.

- Bề mặt xà phòng bị kéo căng và có xu hướng co lại để giảm diện tích.

- Lực gây ra tác dụng trên: Lực căng bề mặt.

Nêu và phân tích về lực căng bề mặt chất lỏng (phương chiều và công thức độ lớn).

Gợi ý: Lực căng có xu hướng giữ chiếc vòng tiếp xúc với bề mặt nước.

Nhận xét ví dụ của học sinh.

Ghi nhận về lực căng bề mặt.

Quan sát hình 37.3 và trình bày phương án dùng lực kế xác định độ lớn lực căng tác dụng lên chiếc vòng.

Lấy ví dụ về ứng dụng của hiện tương căng bề mặt chất lỏng.

2. Lực căng bề mặt:

+ Phương: Tiếp tuyến với bề mặt chất lỏng và vuông góc với đường lực tác dụng lên.

+ Chiều: Sao cho lực làm giảm diện tích bề mặt chất lỏng.

+ Độ lớn: f = σl, trong đó σ là hệ số căng bề mặt của chất lỏng (N/m)

Giới thiệu một số ứng dụng trình bày trong SGK.

Theo dõi bài giảng của G

3. Ứng dụng (SGK)

- Làm thí nghiệm vẽ ở hình 37.4 SGK

- Yêu cầu HS tìm thêm ví dụ về hiện tượng dính ướt, hiện tượng không dính ướt.

- Làm thí nghiệm vẽ ở hình 37.5 SGK. Cho HS quan sát và phân biệt hình dạng của mặt khum trong trường hợp dính ướt và không dính ướt.

- Trình bày phần ứng dụng như trong SGK.

- Yêu cầu HS dùng hiện tượng dính ướt và không dính ướt giải thích một số hiện tượng hoặc câu nói như: Nước đổ lá khoai, nước đổ đầu vịt, áo đi mưa may bằng nilon,...

- Yêu cầu HS trả lời câu C3, C4

- Quan sát thí nghiệm. Mô tả lại hiện tượng quan sát được.

- Tìm thêm ví dụ.

- Quan sát thí nghiệm về hình dạng mặt thoáng chất lỏng và mô tả lại.

- Theo dõi bài giảng của GV.

- Thảo luận và trả lời câu hỏi của GV.

- HS trả lời

II. Hiện tượng dính ướt, hiện tượng không dính ướt.

1. Thí nghiệm (hình 37.4; hình 37.5)

a. Nếu mặt bản nào bị dính ướt nước thì giọt nước sẽ lan rộng.

Nếu mặt bản nào không bị dính ướt nước thì giọt nước sẽ vo tròn lại và bị dẹt xuống.

b. Nếu thành bình bị dính ướt thì phần bề mặt chất lỏng sát thành bình có dạng mặt khum lõm.

Nếu thành bình không bị dính ướt thì phần bề mặt chất lỏng sát thành bình có dạng mặt khum lồi.

2. Ứng dụng (hình 37.4)

- Làm thí nghiệm hình 37.7 a SGK với 3 ống thuỷ tinh có đường kính khác nhau.

- Hướng dẫn HS quan sát và trả lời câu C5 SGK.

- Thí nghiệm 37.3 b SGK không thực hiện được. (phải dùng thuỷ ngân)

- Trình bày phần ứng dụng như trong SGK.

- Yêu cầu HS tìm thêm ví dụ về hiện tượng mao dẫn trong đời sống.

- Quan sát thí nghiệm do GV làm.

- Trả lời câu C5 SGK.

- Theo dõi bài giảng của GV.

- Tìm thêm ví dụ.

Nhận xét sơ bộ về các yếu tố ảnh hưởng đến mực chất lỏng trong ống mao dẫn.

III. Hiện tượng mao dẫn

1. Thí nghiệm (hình 37.5)

Hiện tượng mức chất lỏng bên trong các ống có đường kính trong nhỏ luôn dâng cao hơn, hoặc hạ thấp hơn so với bề mặt chất lỏng ở bên ngoài ống gọi là hiện tượng mao dẫn.

2. Ứng dụng

HOẠT ĐỘNG 3: Hoạt động luyện tập (10')

Mục tiêu: Luyện tập củng cố nội dung bài học

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo.

GV giao nhiệm vụ cho học sinh làm bài tập trắc nghiệm:

Câu 1: Lực căng bề mặt tác dụng lên một đoạn đường nhỏ bất kì trên bề măt của chất lỏng không có đặc điểm

    A. có chiều làm giảm diện tích bề mặt chất lỏng.

    B. vuông góc với đoạn đường đó.

    C. có độ lớn tỉ lệ với độ dài đoạn đường.

    D. có phương vuông góc với bề mặt chất lỏng.

Câu 2: Hệ số căng bề mặt chất lỏng không có đặc điểm

    A. tăng lên khi nhiệt độ tăng.

    B. phụ thuộc vào bản chất của chất lỏng.

    C. có đơn vị đo là N/m.

    D. giảm khi nhiệt độ tăng.

Câu 3: Một chiếc vòng nhôm có bề dày không đáng kể, có đường kính 20 cm được treo bởi một lực kế sao cho đáy vòng nhôm tiếp xúc với mặt nước. Cho hệ số lực căng bởi bề mặt của nước là 73.10^-3N/m. Lực căng bề mặt tác dụng lên vòng nhôm có độ lớn gần đúng bằng

    A. 0,055 N.

    B. 0,o045 N.

    C. 0,090 N.

    D. 0,040 N.

Câu 4: Một màng xà phòng được căng trên một khung dây đồng hình vuông có chu vi là 320 mm. Cho hệ số căng bề mặt cảu nước xà phòng là 40.10^-3N/m. Lực căng bề mặt tác dụng lên mỗi cạnh khiung dây có độ lớn là

    A. 4,5 mN.

    B. 3,5 mN.

    C. 3,2 mN.

    D. 6,4 mN.

Câu 5: Lực căng mặt ngoài  tác dụng lên một đoạn đường nhỏ bất kỳ trên bề mặt chất lỏng luôn có phương vuông góc với đoạn đường tiếp tuyến  với bề mặt chất lỏng, có chiều làm giảm diện tích bề mặt chất lỏng và có độlớn được xác định theo hệ thức nào sau đây?

Câu 6: Một ống nhỏ giọt đựng thẳng đứng bên trong đựng nước. Nước dính ướt hoàn toàn miệng ống và đường kính miệng dưới của ống là 0,45 mm. Hệ số căng bề mặt của nước là 72.10^-3N/m. Trọng lượng lớn nhất của giọt nước khi rơi khỏi miệng ống gần đúng là

    A. 0,10 mN.

    B. 0,15 mN.

    C. 0,20 mN.

    D. 0,25 mN.

Câu 7: Một chiếc vòng nhôm có trọng lượng P = 62,8.10^-3N đặt thẳng đứng sao cho đáy của nó tiếp xúc với mặt nước. Cho đường kính trong và đường kính ngoài của vòng nhôm lần lượt là 46 mm và 48 mm; hệ số căng bề mặt của nước là 72.10^-3N/m. Kéo vòng nhôm bằng một lực F thẳng đứng lên trên, để kéo được vòng nhôm rời khỏi mặt nước thì độ lớn của lực F phải lớn hơn giá trị nhỏ nhất là

    A. 74,11 mN.

    B. 86,94 mN.

    C. 84,05 mN.

    D. 73,65 mN.

Câu 8: Một lượng nước ở trong ống nhỏ giọt ở 20°C chảy qua miệng ống tạo thành 49 giọt. Cũng lượng nước và ống nhỏ giọt trên nhưng ở 40°C, nước chảy qua miệng ống được 51 giọt. Bỏ rqua sự dãn nở vì nhiệt; hệ số căng mặt ngoài của nước ở 20°C là 72.10^-3N/m. Hệ số căng bề mặt của nước ở 40°C là

    A. 69.10^-3N/m.

    B. 75.10^-3N/m.

    C. 75,12.10^-3N/m.

    D. 69,18.10^-3N/m.

Câu 9: Một khối gỗ hình trụ có khối lượng 20 g đặt nổi trên mặt nước, trục của khối gỗ nằm thẳng đứng. Đường kính tiết diện của khối gỗ d =10 mm; nước dings ướt hoàn toàn gỗ. Cho khối lượng riêng của nước là 1000 kg/m³ và hệ số căng bề mặt của nước là 0,072 N/m; lấy g = 9,8 m/s². Độ ngập của khối gỗ trong nước là

    A. 24 cm.

    B. 26 cm.

    C. 23 cm.

    D. 20 cm.

Câu 10: Một ống thủy tinh thẳng dài, có tiết diện nhỏ, bên trong chứa nước. Biết nước dính ướt thủy tinh. Dựng ống sao cho ống lệch so với phương thẳng đứng góc 10^o. Mặt thoáng của nước bên trong ống có dạng

    A. mặt phẳng nằm ngang.

    B. mặt khum lồi.

    C. mặt khum lõm.

    D. mặt phẳng nghiêng 80^o.

Hướng dẫn giải và đáp án

HOẠT ĐỘNG 4: Hoạt động vận dụng (8’)

Mục tiêu: Vận dụng làm bài tập

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo

Bài 11 (trang 203 SGK Vật Lý 10): Một vòng xuyến có đường kính ngoài là 44 mm và đường kính trong là 40 mm. Trọng lượng của vòng xuyến là 45 mN. Lực bứt vòng xuyến này ra khỏi bề mặt của glixerin ở 20°C là 64,3 mN. Tính hệ số căng bề mặt của glixerin ở nhiệt độ này.

Khi nhấc vòng xuyến lên, lực căng bề mặt thoáng glixerin hướng xuống cùng hướng trọng lực P ⃗ của vòng xuyến, do đó ta có:

       F_bứt = F_c + P

       F_c = F_bứt - P = 64,3.10^-3 - 45.10^-3 = 19,3.10^-3 (N)

Đường giới hạn mặt thoáng bằng tổng chu vi ngoài và chu vi trong của vòng xuyến

   ℓ = d₁π + d₂π = π(d₁ + d₂) = 3,14(0,044 + 0,04) = 0,264 m

Áp dụng công thức tính lực căng bề mặt: 0,073N/m

HOẠT ĐỘNG 5: Hoạt động tìm tòi và mở rộng (2’)

Mục tiêu: Tìm tòi và mở rộng kiến thức, khái quát lại toàn bộ nội dung kiến thức đã học

Phương pháp dạy học:  Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo

Hãy cho biết hình dạng bề mặt ngoài của vỏ bong bóng xà phòng.

Lời giải:

Vỏ bong bóng xà phòng là một khối chất lỏng (hình cầu) có hai mặt ngoài đó là bề mặt cầu bên ngoài và bề mặt cầu bên trong.