Закон Архимеда 9 класс

Закон Архимеда. Плавание тел.
Урок-исследование
Учитель Соколова Ольга Александровна МОУ лицей №11 г. Волгодонск
Уровень: базовый и повышенный
Базовый учебник:
Физика : 9 класс: академический учебник для учащихся
общеобразовательных учреждений Н.М. Шахмаев, А.В. Бунчук –
М.:Мнемозина.
Цели урока: изучить силу Архимеда, условие плавания тел.
Задачи
Образовательные :
 Ввести понятие силы, выталкивающей тело из жидкости;
 Через экспериментальную деятельность установить качественную
зависимость выталкивающей силы от плотности жидкости и от объема
тела; развивать умение наблюдать природные явления и выполнять
опыты, экспериментальные исследования с использованием
измерительных приборов;
 Вывести Закон Архимеда и формулу для расчета архимедовой силы и
условие плавания тел;
 Через решение практических задач сформировать у учащихся умение
воспринимать перерабатывать и предъявлять информацию в словесной
и символической формах;
 Научится использовать знания на практике, понять значимость
полученных знаний в повседневной и будущей профессиональной
деятельности.
Развивающие
 Развивать умение анализировать, делать выводы на основе полученных
результатов, развивать мышление;
 Развивать коммуникативные умения докладывать о результатах своего
исследования, участвовать в дискуссии;
 Активизировать познавательную и творческую деятельность учащихся,
показать значимость физических знаний в жизни;
Воспитательные
 Способствовать формированию сотрудничества и взаимовыручки в
классном коллективе.
 Воспитывать интерес к предмету изучения, любознательность.
Основное содержание темы, термины и понятия:
 Основное содержание:
1. Изучение механизма образования выталкивающей силы, на тело
погруженного в жидкость.
2. Выяснение зависимости силы Архимеда от плотности тела, от
объема тела, от плотности жидкости, от глубины погружения
тела.
3. Выяснение условия плавания тел и практического применения
полученных знаний.
 Термины и понятия: гидростатичесое давление, выталкивающая сила,
закон Архимеда, условие плавание тел.
Планируемые результаты:
В рамках ценностного и эмоционального
компонентов:
- доброжелательное отношение к окружающим;
в рамках деятельностного (поведенческого)
компонента:
- становление смыслообразующей функции учебнопознавательного мотива и интереса к учению, через
практическую значимость изучаемой темы.
- готовность к самообразованию и самовоспитанию.
Метапредметные 
в познавательной деятельности
умение:
- выдвигать гипотезы;
- самостоятельно проводить исследование на основе
применения методов наблюдения и эксперимента с
целью проверки гипотез;
- строить логические рассуждения, включающее
установление причинно-следственных связей;

в информационно-коммуникативной
деятельности
умение:
- учитывать разные мнения и интересы и
обосновывать собственную позицию;
- адекватно использовать речевые средства для
решения поставленных задач;
- воспринимать, перерабатывать и предъявлять
информацию в словесной, образной, символической
формах;

в рефлексивной деятельности
умение:
- самостоятельно ставить цель;
- планировать пути ее достижения, понимать «успех
как самостоятельное преодоление затруднений»;
- адекватно оценивать результаты своей
деятельности;
Личностные
Предметные






умение:
- понимать смысл понятий «гидростатическое
давление», «выталкивающая сила», «условие
плавания тел»;
- объяснять и уметь рассчитывать значение
выталкивающей силы;
- использовать полученные знания о выталкивающей
силе в повседневной жизни;
- приводить примеры практического использования
физических знаний об условии плвания тел.
Основные методы обучения, используемые на уроке:
Словесный (рассказ, объяснение, эвристическая беседа);
Наглядно-иллюстративный;
Репродуктивный;
Частично-поисковый;
Фронтальный;
Метод самоконтроля.
Организация образовательного пространства
 Традиционное оборудование:
 4 сосуда с водой; 1 сосуд с соленой водой, 4 динамометра, 2
алюминевых цилиндра, железный цилиндр, набор тел разного
объема, но одинаковой массы, пластилин.
 Инновационное оборудование:
 ПК, мультимедийный проектор, экран (интерактивная доска)
 Учебные пособия:
o Учебник. Физика.
 Межпредметные связи
o Математика;
o История
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ
I этап. Организационный этап. Самоопределение учащихся к
деятельности. (1 мин).
Цель: включить учащихся в учебную деятельность, определить
содержательные рамки урока.
Учитель приветствует учащихся, настраивает на работу, предлагает
проверить готовность рабочего места.
Учащиеся приветствуют учителя, проверяют готовность к уроку.
II этап. Актуализация опорных знаний. «Вызов». (5 мин).
Цель: организовать коммуникативное взаимодействие, в ходе которого
выявляется и фиксируется отличительное свойство задания, вызвавшего
затруднение в учебной деятельности.
Тому, кто знает физику,
Нетрудно дать ответ:
Почему в жидкости легче тело?
И что такое вес?
Нам до всего есть дело До всех чудес в природе.
Что такое вес, мы уже знаем, а сегодня на уроке узнаем, как древнегреческий
учёный Архимед помог царю Гиерону разоблачить мошенника. Но, прежде
чем узнавать что-то новое, надо проверить, что мы уже знаем. Урок сегодня
пройдёт в виде соревнования по преодолению препятствий. Первое
препятствие - барьер. Преодолевать мы его будем разными способами:
работать по карточке с тестовым и экспериментальным заданием, отвечать на
вопросы.
Первое препятствие (теоретическое) - шесть вопросов и тринадцать
вариантов ответов.
1) Формула давления твёрдого тела.
2) Обозначение плотности вещества.
3) Формула давления жидкости на дно сосуда.
4) Где больше давление на одинаковом уровне - в керосине или в воде,
если плотность воды больше плотности керосина?
5) Вес тела действует на...
6) В сосуд с водой опустили деревянный брусок. Изменилось ли давление
воды на дно сосуда?
Обменяемся с соседом по парте и проверим полученные ответы, за
каждый правильный ответ ставим по баллу. (Устно проговариваются
ответы на ранее поставленные вопросы).
Второе препятствие (экспериментальное)
1) Посмотрите на демонстрацию. К коромыслу подвешены два
одинаковых шара. Их вес одинаков, поэтому коромысло находится в
равновесии (рис. "а"). Подставим под правый шар пустой стакан. От этого
вес шаров не изменится, поэтому равновесие сохранится (рис. "б").
Нальем теперь в стакан воду, плотность которой больше плотности
воздуха (рис. "в"). Равновесие коромысла нарушится, показывая, что вес
правого шара стал меньше.
2) Посмотрите на вторую демонстрацию. К динамометру подвешена
большая картофелина. Вы видите, что ее вес равен 3,5 Н. Погрузив
картофель в воду, мы обнаружим, что его вес уменьшился. Он стал равен
0,5 Н. Подсчитаем изменение веса картофеля:
F = 3,5 Н – 0,5 Н = 3 Н
Из благополучно преодоленного экспериментального
препятствия, мы отвечаем на следующие вопросы:
 изменяется ли давление в жидкости при
погружении?
 изменился ли вес картофеля при погружении в воду?
 чем эти можно объяснить?
 куда направлена равнодействующая сил, действующих на тело?
 почему тело в жидкости легче, чем в воздухе?
 на все ли тела, помещённые в жидкость, действует выталкивающая
сила?
 как можно определить выталкивающую силу?
 чему равна выталкивающая сила?
Третье препятствие - яма с водой. Чтобы её преодолеть, нам надо
выяснить, от чего зависит выталкивающая сила. Впервые выталкивающую
силу рассчитал древнегреческий учёный Архимед.
III Этап изучения новых знаний и способов деятельности. (25 мин.)
Сообщение об Архимеде. Архимед (287-212 гг. до н.э.) родился в
Сиракузах на о. Сицилия. Отец Архимеда, астроном и математик Фидий, был
одним из приближённых царя Сиракуз Гиерона. Он дал сыну хорошее
образование. Обучаясь в Александрии Египетской, научном и культурном
центре, он познакомился с видными учёными того времени. Домой Архимед
возвратился уже зрелым математиком, умеющим находить длины кривых,
площади и объёмы посредством разработанных им самим методов. Это был
первый представитель математической физики, стремящийся воплотить
законы механики в действующие конструкции машин. Его достижения в
физике не были забыты и через много веков. Самым выдающимся был закон,
изложенный в сочинении «О плавающих телах». Есть легенда о том, что
Архимед разгадал сложную задачу, тем самым доказав подтверждение этого
закона. Царь Гиерон получил от своих мастеров-ювелиров заказанный им
золотой венок-корону, но усомнился в их честности. Гиерон вызвал
Архимеда и поручил ему определить, есть ли в этой короне примесь серебра.
Разгадка произошла в ванне. Намылившись золой, учёный стал погружаться
в ванну. Вода поднималась по мере того, как в неё погружался Архимед.
Поднимаясь и погружаясь несколько раз, он понял, что задача царя решаема.
Погиб Архимед трагически. При осаде Сиракуз городские ворота были
открыты предателем. Архимед, как гласит предание, занятый своими
вычислениями, погиб от меча римского легионера.
Задача: исследование действия жидкости или газа на погруженное в
них тело.
Работа в группах. Выполнение экспериментального задания (сделать отчет,
оформить его в виде таблицы или на бланке отчета и сообщить вывод)
Задание. Группа 1.
Действие Архимедовой силы на тела равного объема, но
разной массы.
Оборудование: сосуд с водой, динамометр, алюминиевый
и медный цилиндры.
1. Определите архимедовы силы, действующие на
первое и второе тела.
2. Сравните плотность тел и архимедовы силы,
действующие на тела.
3. Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от
плотности тела.
4. Где и как эта зависимость может использоваться на практике.
№ опыта Цилиндр
1
алюминий
2
железо
Задание.
Группа 2.
Действие Архимедовой силы на тела разного объема,
но одинаковой массы.
Оборудование: сосуд с водой, динамометр, тела разного
объема, но одиноковой массы.
1.
2.
3.
4.
Определить архимедову силу, действующую на каждое тело.
Сравнить эти силы.
Вывод.
Где и как эта зависимость может использоваться на практике.
№ опыта
Тела из
пластилина
1
большое
2
маленькое
Задание. Группа 3.
Действие Архимедовой силы в пресной и соленой
воде на одно и тоже тело.
Оборудование: динамометр, сосуды с водой и соленой
водой, алюминиевый цилиндр.
1. Определить силу Архимеда, действующую на
тело в воде и в соленой воде.
2. Чем отличаются эти жидкости ?
3. Что можно сказать об архимедовых силах,
действующих на тело в различных жидкостях!
4. Вывод.
5. Где и как эта зависимость может использоваться на практике.
№ опыта
Жидкость
1
вода
2
соленая вода
Задание. Группа 4.
Архимедова сила в зависимости от глубины погружения
всего тела
Оборудование: высокий сосуд с водой, динамометр, тело из пластилина.
1. Определить архимедову силу, действующую на тело на различной
глубине.
2. Сравнить эти силы.
3. Вывод.
4. Где и как эта зависимость может использоваться на практике.
3) Отчет каждой группы.
Результаты работы каждой группы записываются в тетрадь. (заполнение
таблицы в тетради)
Выведем формулу для расчёта архимедовой силы
Итак, от каких величин зависит архимедова сила?
 -Сила Архимеда зависит от объёма тела, погружённого в жидкость.
 -Сила Архимеда зависит от плотности жидкости.
Ребята, а как вы думаете, зависит сила Архимеда от плотности тела или от
веса тела?
 -Сила Архимеда не зависит от плотности тела и веса тела.
Мы с вами уже знаем, что архимедова сила равна весу жидкости, в объёме
погружённого в неё тела. Давайте убедимся в этом на опыте.
 Что произошло с пружиной, когда мы подвесили к ней ведёрко
Архимеда?
 Что произошло с пружиной, когда мы опустили ведёрко в сосуд с
водой?
 Что произошло с пружиной, когда мы вылили воду в ведёрко?
► Итак, выталкивающая сила сжала пружину «а несколько делений, а вес
вытесненной воды растянул пружину настолько же делений.
► Что можно сказать об этих силах?
► Что выталкивающая сила равна весу жидкости, вытесненной телом.
ВЫВОД:
► 1) Сила Архимеда зависит от Vт и от рж.
► 2) Выталкивающая сила, действующая на тело в жидкости (или газе),
равна весу жидкости (или газа), вытесненной этим телом и
направлена противоположно веса этого тела.
Теперь мы с вами узнали, от чего зависит архимедова сила, тем самым
преодолели очередное препятствие в виде ямы с водой.
Осталось нам еще выяснить условия плавания тел в жидкости и газе.
Скажите, зачем человеку необходимо знать эти условия, как он
применяет их на практике?
Одни из самых сложных видов движения всегда окружали
и
окружают нас. Это ветер-перемещение масс воздуха и течение воды. Но,
даже находясь в покое, две стихии постоянно заставляли человека
разгадывать загадки. Почему плавают рыбы? Отчего не падают на Землю
птицы? Как построить корабль, чтобы он не утонул? Можно ли сделать
машину, висящую в воздухе? Пытаясь ответить на эти и другие вопросы,
люди создали немало наук. А начинаются их названия с двух слов: аэровоздух и гидро
– вода. Вслушайтесь: гидростатика, аэромеханика,
гидрология, аэронавтика. А если сложить их все вместе получится
преогромнейшая наука – гидроаэромеханика. Эта наука занимается
изучением самых разнообразных движений как воздуха и воды, так и
находящихся в них тел: человека и животных, подводных лодок и парусных
судов, воздушных шаров и самолетов.
Мы с вами на протяжении многих уроков тоже знакомились с законами
и основными понятиями этой науки: законами Архимеда и Паскаля,
атмосферным давлением, выясняли условия плавания тел.
Сейчас мы поговорим о практическом применении силы Архимеда. О
развитии мореплавании.
Основные понятия: Осадка корабля - глубина, на которую судно
погружается в воду. Ватерлиния (нидерл. waterlinie) — линия
соприкосновения спокойной поверхности воды с корпусом плавающего
судна. Водоизмещение судна - характеристика размера судна; количество
воды, вытесненной плавающим судном. Численно водоизмещение
измеряется: объемом воды, вытесненной судном (объемное водоизмещение)
или массой воды, вытесненной судном (массовое водоизмещение).
Средняя плотность живых организмов, населяющих водную среду,
близка к плотности окружающей их воды. Это и делает возможным их
плавание под водой. Большую роль в передвижении рыб играет
плавательный пузырь. Меняя объём этого пузыря, рыба способна как
увеличивать, так и уменьшать действующую на неё выталкивающую силу.
Эти условия в учитывались в технике - при постройке кораблей. Раньше
делали деревянные корабли и лодки рж > рв, и корабли плавали в воде.
Металлические корабли тоже плавают, а ведь куски стали тонут в воде. Здесь
увеличивают объем, и архимедова сила увеличивается. Еще делают понтоны
и лодки.
Все мы замечаем, что теплый воздух поднимается в атмосфере, увлекая
за собой частицы дыма из трубы. Давно возникла мысль воспользоваться
этим явлением для полета человека.
Первый подъем с помощью большого шара, наполненного теплым
воздухом, осуществили в 1783 году братья Монгольфье. Оболочка шара была
сделана из крепкой хлопчатобумажной ткани. Аэростат получил название
“монгольфьер” Его подвесили над костром из сухой соломы, защитив от искр
легковоспламеняющуюся оболочку. Шар становился легче и рвался вверх.
Тогда отпустили веревки, и он унес воздухоплавателей. Первый воздушный
шар, наполненный водородом, был пущен в 1783 году Жаком Шарлем в
Париже. Нужно заметить, что надо быть смелым человеком, чтобы в то время
подняться на большую высоту над землей. Полет на высоту около 10 км,
совершенный двумя французскими учеными в 1862 году, едва не кончился
их гибелью. Когда один из них уже потерял сознание, другому удалось с
напряжением всех сил открыть клапан и выпустить часть газа, после чего
шар спустился в более плотные слои атмосферы.
Сегодня существует профессия “баллонист” - человек, который создает
надувные предметы. Изготавливаются надувные матрасы для каскадеров, для
эвакуации людей при пожаре.
А сейчас сели ровно, руки опустили, немножко расслабились. Перед
вами очередное препятствие - лабиринт! Чтобы из него выйти, надо отгадать,
о какой науке говорят:
«Юна фокусница, изобретательница, занимательная, интересная,
красивая, аккуратная»?
-О физике!
-Правильно, а теперь постарайтесь прочитать слова Архимеда,
зашифрованные в лабиринте.
IV. Закрепление знаний (7 мин.)
Итак, молодцы, преодолели очередное препятствие! Немного
отдохнули? Следующее препятствие - вновь барьер, но уже более
высокий, т.к. объём наших знаний стал больше. Чтобы перепрыгнуть
барьер, мы должны научиться применять полученные знания для решиния
задач.
 Задача № 1. К коромыслу весов подвешены два одинаковых
алюминиевых цилиндра. Весы находятся в равновесии. Нарушится ли
равновесие весов, если цилиндры опустить в сосуды с водой?
 Задача №2. К коромыслу весов подвешены два одинаковых стальных
цилиндра. Весы находятся в равновесии. Нарушится ли равновесие
весов, если один цилиндр опустить в сосуд с водой, а другой - в сосуд
со спиртом?
 Задача № 3. Мальчик поймал карпа объёмом 500 см3. На сколько вес
карпа в воде меньше веса карпа в воздухе?
 Задача № 4. Оборвётся ли канат, выдерживающий усилие 4 кН, если
им попытаться поднять со дна реки кусок мрамора массой 540 кг?
А теперь решаем самостоятельно! Как всегда, каждый выбирает задачу
того уровня, который он может сделать. Сначала пишем данные, затем формулы. И только после этого решаем.
 Задача 1-го уровня.
 Тело объёмом 200 см3 опущено в керосин. Определите силу Архимеда.
(Оценка «удовлетворительно».)
 Задача 2-го уровня.
 Тело объёмом 400 см3 опущено в спирт. Определите вес тела в спирте,
если его вес в воздухе 10,8 Н. (Оценка «хорошо».)
 Задача 3-го уровня.
 Брусок из алюминия имеет объем 400 см3. Чему равен вес бруска в
машинном масле? (Оценка «отлично».)
IV. Подведение итогов, рефлексия, запись домашнего задания (3
мин.)
Итак, последнее препятствие позади! Наш урок подходит к завершению
 С какой новой физической величиной мы сегодня познакомились?
 От чего она зависит?
 Почему тело в жидкости становится легче?
 Отметим тех, кто на уроке работал.
Домашнее задание: § 37;
подготовить сообщения по теме «Применение закона Архимеда в
современных профессиях».