Определение выталкивающей силы

Определение выталкивающей силы, действующей на погруженное в
жидкость тело
(урок – практикум)
7 класс
Цели урока:
Образовательные:
 организация активной деятельности учащихся, основанной на
применении знаний об архимедовой (выталкивающей) силе,
направлении ее действия;
 овладение способами измерения выталкивающей силы;
 умение устанавливать связь выталкивающей силы с другими
величинами.
Развивающие:
 развитие экспериментальных умений;
 овладение навыками логического мышления;
 развитие умений обосновывать свои высказывания, делать выводы.
Воспитательные:
 убеждать учащихся в познаваемости окружающего мира, формировать
интерес к познанию законов природы и их применению;
 создавать позитивное отношение к предмету.
ХОД УРОКА:
1. Вступление (1 минута)
Учитель. Сегодня на основе наблюдений и выводов мы получим знания,
которые широко используются в жизни при конструировании судов,
подводных сооружений и аппаратов для исследования морских глубин и
атмосферы. Работать будете по группам. Каждая группа выполняет свое
задание, которое сформулировано на карточке. Через 10 мин каждая группа
отчитается о проделанной работе, продемонстрирует свой опыт, ответит на
вопросы и сделает вывод.
2. Актуализация и контроль опорных знаний (7 минут)
Методы педагогической поддержки развития самостоятельности
личности: проблемное обучение, взаимоконтроль.
Фронтальная беседа:
 Какая сила возникает при погружении тела в жидкость?
 Куда эта сила направлена?
 Как она возникает?
 От чего она зависит?
 А если тело не полностью погружено в жидкость, то как
определяется архимедова сила?
 Одинаковая ли архимедова сила будет действовать на три тела
одинакового объема, но разной массы, полностью погруженные в
одну и ту же жидкость?
 Как эти тела будут вести себя в воде?
(Учащиеся отвечают на вопросы, высказывают свое мнение: тела
будут тонуть, плавать внутри жидкости или всплывать. Учитель
выслушивает все гипотезы и предлагает проверить их
экспериментально)
3. Комплексное применение знаний (20 мин)
Методы педагогической поддержки развития самостоятельности личности:
практические задания, дифференцированный подход, исследование, смена
видов деятельности
ЗАДАНИЯ НА КАРТОЧКАХ
Группа 1. Охарактеризуйте поведение тела внутри жидкости.
Оборудование: стакан с водой, мензурка, карандаш, груз на пружине,
линейка.
Задание 1. Что произойдет с карандашом, если его погрузить пальцем в
мензурку с водой, а затем быстро опустить? Проделайте эксперимент.
Почему наблюдается такая картина?
Задание 2. Пронаблюдайте, как изменится растяжение пружины, если
прикрепленный к ней груз погрузить в жидкость. Опишите, что вы видели.
Группа 2. Узнайте способы определения выталкивающей силы.
Оборудование: стакан с водой, груз, динамометр, тело на нити, отливной
сосуд с водой, сосуд для сбора воды.
Задание 3. Определите вес тела в воздухе и вес этого же тела в воде.
Сравните результаты. Найдите выталкивающую силу.
Группа 3. Узнайте способы определения выталкивающей силы.
Оборудование: стакан с водой, динамометр, тело на нити, отливной сосуд с
водой, сосуд для сбора воды.
Задание 4. Сравните вес вытесненной телом воды с разностью веса этого тела
в воздухе и в воде. Для этого: найдите вес тела в воздухе, погрузите тело в
воду и определите его вес в воде; вытесненную телом воду соберите в сосуд
и определите ее вес
Не подсказывает ли вам данный опыт способ нахождения величины
выталкивающей силы? В чем он заключается? Как еще можно определить
вес вытесненной телом воды?
Группа 4. Исследуйте, от чего зависит выталкивающая сила.
Оборудование: стакан с водой, динамометр, два тела одинаковой массы, но
разного объема.
Задание 5. сравните разности веса двух тел одинаковой массы, но разного
объема, в воздухе и в воде. Зависит ли и как именно величина
выталкивающей силы от объема погруженного в жидкость тела?
Группа 5. Исследуйте, от чего зависит выталкивающая сила.
Оборудование: рычажные весы, два одинаковых груза, два стакана с водой,
соль, чайная ложка
Задание 6. На коромысле рычажных весов уравновесьте два, подвешенных к
чашкам, одинаковых груза. Нарушится ли равновесие, если грузы опустить в
стаканы с водой? Если в один стакан насыпать соль? Опишите увиденное,
объясните явление.
Группа 6. Исследуйте, от чего зависит выталкивающая сила.
Оборудование: стакан с водой, динамометр, два тела одинакового объема, но
разной массы
Задание 7. Сравните разности веса в воздухе и в воде двух тел одинакового
объема, но разной массы. Сделайте вывод: зависит ли и как именно
выталкивающая сила от массы погруженного тела.
Группа 7. Исследуйте, от чего зависит выталкивающая сила.
Оборудование: мензурка с водой, тело на нити, динамометр
Задание 8. Исследуйте, изменяется ли выталкивающая сила (т.е. разность
веса тела в воде и в воздухе) с изменением глубины погружения?
Задание 9. Изучите, изменяется ли выталкивающая сила (т.е. разность веса
тела в воздухе и в воде) при изменении положения тела в воде на
неизменной глубине погружения?
(Учащиеся выполняют задания. Каждая группа отчитывается о
проделанной работе. Учитель вывод группы записывает на доске в виде
Опорного Конспекта, обобщает записанное)
Вид доски в конце урока:
1. На тело, находящееся в жидкости или газе,
действует выталкивающая сила.
2. Выталкивающая сила направлена вертикально
вверх.
3. Способы измерения выталкивающей силы:
а) Fвыт = Ртела в воздухе – Ртела в жидкости
б) Fвыт = Р выт.жидк.
4. Связь выталкивающей силы с другими
величинами:
Fвыт зависит от плотности жидкости;
от объема тела.
Fвыт не зависит от плотности тела;
от глубины погружения;
от положения тела;
от формы тела
4.
Рефлексия(5 мин)
Методы поддержки развития аналитико – рефлексивных способностей:
коллективный анализ деятельности, рефлексия
Учитель:
А теперь математически докажем, что выталкивающая сила равна весу
вытесненной жидкости.
(Рассказ, записи на доске)
Fдавления = pS = ρghS;
F1 = F2; F4 > F3;
Fвыт = F4 – F3 = ρgh2S – ρgh1S = ρgh (h2 – h1) = ρghS
Sh = Vпараллелепипеда
Тогда Fвыт = ρжидgV = m жид g = Ржид
Вывод: выталкивающая сила равна весу жидкости в объеме погруженного в
нее тела. Сила, выталкивающая тела из жидкости или газа, направлена
противоположно силе тяжести. Вес тела в жидкости меньше, чем в воздухе, а
вес тела в газе меньше, чем в вакууме.
Качественные задачи:
1. Подводная лодка вошла из моря в реку. Изменилась ли архимедова сила?
Почему?
2. Первоклассник и десятиклассник нырнули в реку. Кого вода выталкивает
сильнее?
3. Первоклассник нырнул на 3м, а десятиклассник – на 1м. Кого сильнее
выталкивает вода?
Расчетные задачи:
1. Вес кирпича в воздухе равен 30 Н, а в воде – 10 Н. Чему равна
действующая на кирпич архимедова сила? (ответ: 20 Н)
2. На погруженный в воду кирпич действует выталкивающая сила, равная
20 Н. Чему равен объем этого кирпича? (ответ: 0,002 м3 = 2 дм3)
5.
Подведение итогов, домашнее задание (3 мин)
Методы педагогической поддержки развития самостоятельности личности:
выбор, интерактивность.
Сила, которая выталкивает тело из жидкости или газа, называется
выталкивающей или архимедовой силой. Значение выталкивающей силы
древнегреческий ученый Архимед установил примерно за 250 лет до н.э.
Об этом можно дома прочитать в учебнике. Запишите домашнее задание.
§ 48, 49, читать, задание 14, письменно. Для желающих § 8, в конце учебника,
где размещены материалы для дополнительного чтения.
Учитель:
У каждого на парте лежит рисунок ареометра. Деления на его шкале
оцифрованы, причем цифры растут сверху вниз – чем больше плотность
жидкости, тем меньше погружается поплавок ареометра. Выразите сое
отношение к уроку, раскрасив ареометр в соответствии с глубиной вашего
погружения в знания, которые вы получили на уроке.
ДОПОЛНИТЕЛЬНО:
Сценка «Закон Архимеда»
По преданию, сиракузский царь Гиерон поручил ювелиру изготовить золотую
корону. Когда корона была изготовлена, то возникло подозрение, что ювелир
часть золота заменил равной по массе частью серебра. Как Архимеду удалось
разоблачить ювелира?
Ведущий:
Жил в Сиракузах мудрец Архимед.
Был другом царя Гиерона.
Какой для царя самый важный предмет?
Вы все догадались – корона!
Захотелось Гиерону
Сделать новую корону.
Золота отмерил строго.
Взял не мало и не много –
Сколько нужно, в самый раз.
Ювелиру дал заказ.
Через месяц Гиерону
Ювелир принес корону.
Взял корону Гиерон,
Оглядел со всех сторон.
Чистым золотом сверкает…
Но ведь всякое бывает,
И добавить серебро
Можно к золоту хитро,
А того и хуже – медь
(если совесть не иметь)…
Не желал терпеть урон Гиерон!
И позвал он Архимеда,
Началась у них беседа…
Гиерон:
Вот корона, Архимед.
Золотая или нет?
Архимед:
Чистым золотом сверкает.
Гиерон:
Но, ты знаешь, все бывает!
И добавить серебро
Можно к золоту хитро.
А того и хуже медь,
Если совесть не иметь…
Честно ль сделана работа?
Золото? Иль позолота?
Нужно точно все определить,
Но корону не царапать, не пилить!
Ведущий:
И задумался ученый:
«Что известно? ВЕС короны.
Ну, а как найти ОБЪЕМ?»
Думал ночью, думал днем.
И, однажды, в ванне моясь,
Погрузил себя по пояс:
На пол вылилась вода…
Догадался он тогда,
КАК найти ОБЪЕМ короны!
И помчался к Гиерону –
Не обут и не одет –
Знаменитый Архимед.
А народ кричит вослед:
- Что случилось, Архимед?!
Всполошился весь базар:
- Или в городе пожар?!
Во дворец примчался он:
- Я придумал, Гиерон!
Архимед:
Эврика! Раскрыл секрет!
Гиерон:
Ты оденься, Архимед!
Вот сандалии, хитон…
А расскажешь все потом!
Архимед:
Пусть весы сюда несут
И с водой большой сосуд…
Все доставить Гиерону!
(слуги все приносят)
На весы кладем корону
А теперь такой же ровно
Ищем слиток золотой…
(находят слиток золота, по весу равный короне)
Гиерон:
Все понятно!
Архимед:
Ты постой!
Мы теперь корону нашу
Опускаем в эту чашу.
Гиерон! Смотри сюда!
В чаше поднялась вода!
Ставлю черточку по краю.
Гиерон:
А корона?
Архимед:
Вынимаю…
В воду золото опустим.
Гиерон:
В воду золото?
Допустим…
Архимед:
Поднялась опять вода.
Метку ставлю я …
Гиерон:
Куда?
Архимед:
Ну, конечно же, по краю.
Гиерон:
Ничего не понимаю!
Лишь две черточки я вижу:
Эта – выше, эта – ниже.
Но какой же вывод главный?
Архимед:
Равный вес.
Объем – не равный!
Понимаешь, Гиерон,
Я сейчас открыл закон!
Тот закон совсем простой:
Тело вытеснит…
Гиерон:
Постой!
Говоришь, объем не равный?
Мастер мой мошенник?!
Явный?!
За фальшивую корону
он ответит по закону!
Ведущий:
Архимед открыл закон!
Он не только для корон.
Список используемой литературы:
1. Перышкин А.В. Физика. 7 класс. Учебник для общеобразовательных
учреждений. Дрофа. Москва-2008.
2. Научно – методическая газета «Физика № 3, 2007», Издательский дом
«Первое сентября»
3. Научно – методическая газета «Физика № 7, 2011»