Открытый урок по физике 7 кл "Действие жидкости и газа на погруженное в них тело. Сила Архимеда"

УРОК ПО ТЕМЕ: « Действие жидкости и газа на погруженное в них тело . Архимедова сила.» ( 7 класс)

ЦЕЛЬ:

Обучающая:

Повторить и отработать понятия: давление, сила , формировать у них умение осуществлять самоконтроль, научить решать задачи по теме; установить от чего зависит и от чего не зависит сила Архимеда; сформировать умение  находить вес тела в жидкости;

Развивающая:

Совершенствовать навыки самостоятельной работы; развивать речь; продолжить развитие умения работать с физ. приборами. Способствовать развитию умений прослеживать межпредметные связи на уроке физики; способствовать развитию творческих способностей при изучении физики;пробудить у учащихся интерес к научно-популярной литературе, к изучению предпосылок открытия конкретных явлений; заинтересовать процессом мышления первооткрывателей, полетом их мысли; продолжить развитие мышления, умение анализировать, сравнивать, делать логические выводы; развивать исследовательские навыки уч-ся

Воспитывающая:

Способствовать развитию познавательного интереса к предмету, расширению кругозора учащихся, приучить детей к аккуратности при выполнении заданий в тетради ,у доски, развитие навыков коллективной работы; развитие навыков культуры общения; толерантного отношения друг к другу; умение излагать свою точку зрения и отстаивать свою правоту;

ОБОРУДОВАНИЕ:

портрет Архимеда,

на каждом столе приготовлены: рычажные весы, укрепленный на штативе, два стакана с водой, тела одного объема, но разные по массе (калориметрические тела), поваренная соль, линейка, тела одинаковой массы, но разного объема (алюминиевый цилиндр из набора калориметрических тел и картофелина, предварительно обвязанная ниткой).

ЗАПИСИ НА ДОСКЕ:

Действие жидкости и газа на погруженное в них тело . Архимедова сила, число.

Исканьем тайн дух человека жил...

В.Я.Брюсов

 Без сомнения, все наше знание начинается с опыта.

Кант Иммануил

(Немецкий философ, 1724 - 1804 гг.)

О, сколько нам открытий чудных

Готовят просвещенья дух …

А. С. Пушкин.

ХОД УРОКА:

1. ОРГ. МОМЕНТ.

Учитель и учащиеся приветствуют друг друга. Учитель проверяет готовность к уроку учащихся..

Здравствуйте , дети! Приготовили к уроку все принадлежности: дневник, учебник, ручку, тетрадь. Садитесь. Кто сегодня отсутствует?

1. ПРОВЕРКА ВЫПОЛНЕНИЯ ДОМ. ЗАДАНИЯ:

Сегодня на уроке предстоит выполнить интересную работу. Превратим наш класс в маленькую исследовательскую лабораторию. Вам предстоит пройти путь юного исследователя.

Учитель зачитывает эпиграф урока на фоне спокойной музыки.

О, сколько нам открытий чудных

Готовят просвещенья дух …

А. С. Пушкин.

Удивительно точно подметил поэт характер научной деятельности. Любому открытию сопутствует опыт, талант исследователя. Мы попытаемся совершить небольшие, но самостоятельные открытия. Нам предстоит пройти этапы познания окружающего мира. Задача непростая. Поможем друг другу, работая в группах. Недаром народная мудрость гласит: « Ум - хорошо, а два – лучше!» Как будем работать в группах? Расшифруем слово ИДЕАЛ.

И-НТЕРЕСНО

Д-РУЖНО

Е-ДИНО

А-КТИВНО

Л-ЕГКО

Итак , начнем наш урок с проверки знаний по предыдущим темам.

Цель данного этапа урока выявить уровень ваших знаний , а также способствовать сплочению ваших групп.

3.ПОДГОТОВКА К АКТИВНОМУ И СОЗНАТЕЛЬНОМУ УСВОЕНИЮ ЗНАНИЙ.

1.Чему равна сила давления на некоторую площадку? Записать формулу

2.Говоря о силе, мы должны знать какая это характеристика? Единица измерения? Прибор для измерения силы

3. Чему равна равнодействующая двух сил, направленных в противоположные стороны?

4. Как определить давление, оказываемое жидкостью или газом на дно и стенки сосуда? Записать формулу.

• 5. Что такое гидростатическое давление?

• 6. Как формулируется закон Паскаля?

• Молодцы!

Начать изучение нового материала, я бы хотела с отрывка известного стихотворении.

«Наша Таня громко плачет:

«Уронила в речку мячик».

Тише, Танечка, не плачь,

Не утонет в речке мяч».

Как вы думаете, о чем мы с вами будем сегодня говорить?

Молодцы! Вы расшифровали тему нашего урока. Запишем ее в тетрадь.

Цель нашего урока:

- установить от чего зависит и от чего не зависит сила Архимеда ,

- научиться решать задачи, которые помогут при дальнейшем изучении физики.

4.УСВОЕНИЕ НОВЫХ ЗНАНИЙ.

  Через три месяца, наступят летние каникулы и многие из вас будут купаться на море, в озере, речке.

Купаясь в реке или озере, вы, вероятно, наблюдали, что все предметы в ней становятся легче , чем в воздухе ,почему так происходит? Как можно объяснить это явление?

А объяснение простое.

При погружении тела в жидкость на него со всех сторон начинает действовать давление со стороны жидкости.

Рассмотрим силы , которые действуют со стороны жидкости на погруженное в нее тело. Для простоты рассуждений выберем тело в форме параллелепипеда. (Слайд)

Т.к. F=pS (1)

Р= ghρ (2)

Площади верхней и нижней грани параллелепипеда равны, значит, сила давления зависит от давления жидкости (1), которое в с вою очередь зависит от h. Следовательно, на нижнюю грань сила давления будет действовать больше, чем на верхнюю. Разность между этими силами назвали СИЛОЙ ВЫТАЛКИВАНИЯ, она направлена вверх, в сторону действия большей силы давления жидкости.

Запись в тетради:

Поэтому некоторые тела начинают вести себя вот таким образом ( учитель показывает опыт : пенопласт всплывает в воде)

А другие несмотря на силу выталкивания ,вот таким.( учитель показывает опыт :металлический предмет тонет в воде)

Почему так происходит, мы выясним на следующем уроке.

Определить силу выталкивания можно несколькими способами.

Например, так ( опыт : измеряем вес тела в воздухе и в воде , разность между показаниями динамометра будет сила выталкивания)

Фронтальное задание.

Оборудование: динамометр, сосуд с водой, тело из металла (в форме параллелепипеда).

1. Определите вес данного вам тела в воздухе: Р1.

2. Определите вес этого же тела в воде: Р2.

3. Сравните результаты измерений.

4. Сделайте вывод.

А теперь, Уважаемые коллеги!
Нет, нет, я не оговорилась, Сегодня вы не учащиеся VII класса, а мои коллеги - физики-экспериментаторы, исследователи действия жидкости на погруженное тело. Именно этой проблеме посвящена наша научная работа. Процесс научного творчества состоит из звеньев. Все это звенья процесса научного познания, и мы сегодня вместе в таком процессе поучаствуем. Не секрет, что предмет нашего исследования для науки не нов, он уже подвергался изучению, а исследователем действия жидкости на погруженное тело был древнегреческий математик и физик Архимед, живший в 287 г, до нашей эры. Именно Архимед определил характеристики, от которых зависит сила выталкивания тела, погруженного в жидкость. Поэтому иначе силу выталкивания называют СИЛОЙ АРХИМЕДА. Но действие силы Архимеда распространяется не только на любую жидкость , но и на газы, но об этом позднее.

Нам предстоит сегодня «переоткрыть» его закон. Итак, в путь! «Сперва собирать факты и только после этого связывать их мыслью»,- советовал нам Аристотель. Прислушаемся к его совету.

Ребята, нам сейчас предстоит выяснить, от чего зависит выталкивающая сила действующая на тело, погруженное в жидкость? Для этого выполним по группам следующие опыты, результаты которых вы озвучите для всего класса. Капитаны команд отмечают наиболее активных участников группы на карточке. ( приложение 2). Незабываем о правилах по технике безопасности во время выполнения эксперимента.

Класс («младшие научные сотрудники») делится на 5 исследовательских лабораторий. Во главе каждой – «старшие научные сотрудники». Каждой лаборатории дается свое задание.

1 лаборатория

Зависимость силы Архимеда от высоты столба жидкости (от глубины погружения h)

Оборудование: кусочки пластилина объемом 10, 20, 40 см³ на нити, динамометр, сосуд с водой.

Ход работы. Измерить вес каждого кусочка пластилина сначала в воздухе, а затем в воде. По результатам работы заполнить таблицу.

Ответить на вопросы. Зависят ли значения выталкивающих сил от объема тела? Как зависят? На какой из кусочков действует максимальная выталкивающая сила?

Вывод: F_А ~ V_т , значит F_А зависит от V_т

2 лаборатория

Зависимость силы Архимеда от плотности жидкости .

Оборудование: цилиндр на нити, динамометр, сосуды с простой и соленой водой (ρ_в=1000 кг/м³, ρ_{сол. в}≈1150 кг/м³)

Ход работы. Измерить, с помощью динамометра, вес цилиндра в воздухе. Затем его вес в простой воде, а потом в соленой воде. Определить, на сколько уменьшится вес тела в каждой жидкости. По результатам работы заполнить таблицу.

Ответить на вопросы. Зависит ли выталкивающая сила от плотности жидкости? Как зависит? В какой из жидкостей на тело действует минимальная архимедова сила?

Вывод: F_А ~ ρ_ж , F_А зависит от ρ_ж

3 лаборатория

Зависимость силы Архимеда от плотности тела.

Оборудование: алюминиевый, стальной, латунный, динамометр, сосуд с водой.

Ход работы. Измерить динамометром вес каждого цилиндра в воздухе, затем, опустив поочередно в воду. Вычислите действующие на них архимедовы силы. По результатам работы заполнить таблицу.

Ответить на вопросы. Сравнить выталкивающие силы и выяснить зависит ли выталкивающая сила от плотности тела?

Вывод: F_А не зависит от плотности цилиндра

4 лаборатория

Зависимость силы Архимеда от высоты столба жидкости (от глубины погружения h)

Оборудование: мензурка, цилиндр на нити, динамометр, стакан с водой, линейка.

Ход работы. Налить в мензурку воду, замерить высоту столба жидкости, опустить в нее цилиндр и определить выталкивающую силу. Предварительно измерить вес цилиндра в воздухе. Затем, подливая воду в мензурку, следить за изменениями показаний динамометра. По результатам работы заполнить таблицу.

Ответить на вопросы. Сравнить выталкивающие силы и выяснить зависят ли они от высоты столба жидкости?

Вывод:

Вывод: F_А не зависит от высоты столба жидкости (от глубины погружения h)

5 лаборатория

Зависимость силы Архимеда от от формы тела

Оборудование: тело из пластилина на нити, динамометр, сосуд с водой.

Ход работы. Кусочку пластилина придать сначала форму шарика, затем цилиндра, а затем кубика. Определить вес каждого тела различной формы в воздухе, затем в воде. Найти выталкивающие силы, действующие на тела разной формы. По результатам работы заполнить таблицу.

Ответить на вопросы. Сравнить выталкивающие силы и выяснить зависят ли они от формы тела?

Вывод: F_А не зависит от формы тела.

Заполним таблицу.

Сила Архимеда  F_А

Итак, мы вместе прошли трудный путь от гипотез, догадок, к подлинно научной теории и «переоткрыли» уже известный и открытый закон Архимеда. В организации нашего исследования мы использовали все этапы научного творчества, показали себя хорошими, наблюдательными экспериментаторами, способными не только подмечать вокруг себя новое и интересное, но и самостоятельно проводить научное исследование. Казалось бы, все цели нашего исследования достигнуты. Но не хватает формулы для

расчета силы Архимеда. Получим ее.

Давайте проверим закон Архимеда на опыте. Демонстрация с ведерком Архимеда ( рис. 139 учебника)и отливным сосудом  подтверждает, что вытесненная телом жидкость весит столько же, сколько теряет в своем весе погруженное в жидкость тело.

Рассказывают, что Архимед лежал в ванне и размышлял о том, как узнать, есть ли примесь серебра в золотой короне. Выталкивающую силу человек отчетливо ощущает, принимая ванну. Закон неожиданно открылся Архимеду, представился в своей замечательной простоте. С возгласом «Эврика!» (что значит «нашел») Архимед выскочил из ванны и побежал в комнаты за драгоценной короной, чтобы немедленно определить потерю ее веса в воле.
Инсценировка легенды об Архимеде:
Моря и пустыни, леса и луга

Свет солнца и снега лавины

Природа сложна, но природа одна

Законы природы едины.

Вот плот и корабль

Поплавок рыбака - плывут

Как по небу плывут облака

Но камень в воде не плывёт, как бревно

И камнем бревно

Не уходит на дно

В чём сущность явлений

На это ответ даёт

Сиракузский мудрец Архимед.

Архимед впервые указал на существование выталкивающей силы и рассчитал её значение, установил закон, который получил название закона Архимеда:

На всякое тело, погружённое в жидкость или газ, действует со стороны этой жидкости (газа) выталкивающая сила, равная весу вытесненной жидкости (газа), направленная вертикально вверх.

Существует следующая легенда открытия этого закона:

Учитель: Жил в Сиракузах мудрец Архимед

Был другом царя Герона.

Какой для царя самый важный предмет?

Вы все догадались – корона!

Захотелось Герону

Сделать новую корону.

Золота отмерил строго

Взял не мало и немного

Сколько нужно – в самый раз;

Ювелиру дал заказ.

Через месяц Герону

Ювелир принёс корону

Взял корону Герон

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…..

И царю узнать охота

Честно ль сделана работа?

Не желал терпеть урон Герон.

И позвал он Архимеда…..

Началась у них беседа:

Герон: Вот корона, Архимед

Золотая или нет?

Архимед: Чистым золотом сверкает.

Герон: Но ты знаешь, всё бывает!

И добавить серебро

Можно к золоту легко,

А того и хуже медь,

Если совесть не иметь.

Сомневаться стал я что-то

Честно ль сделана работа?

Можно ль это ты, скажи, определить

Но корону не царапать, не пилить….

Учитель: И задумался учёный,

Что известно? Вес короны!

Но, а как найти объём?

Думал ночью, думал днём.

И однажды в ванне моясь,

Погрузился он по пояс.

На пол вылилась вода –

Догадался он тогда,

Как найти объём короны,

И помчался к Герону.

Архимед: Эврика! Раскрыл секрет!

Герон: Что случилось Архимед?

Архимед: Пусть весы сюда несут

И с водой большой сосуд……

Всё доставить Герону.

(всё принося: на доску вешают плакаты с весами и сосудами)

На весы кладём корону

И теперь такой же ровно

Ищем слиток золотой.

Герон: Всё понятно!

Архимед: Нет, постой!

Мы теперь корону нашу

Опускаем в эту чашу

Герон, смотри сюда –

В чаше поднялась вода!

Ставлю чёрточку по краю!

Герон: А корону?

Архимед: Вынимаю.

В воду золото опустим

Герон: В воду золото? Допустим….

Архимед: Поднялась опять вода

Метку ставлю я ……

Герон: Куда?

Архимед: Ну, конечно же, по краю

Герон: Ничего не понимаю

Лишь две чёрточки я вижу:

Эта выше, эта ниже

Но какой же вывод главный?

Архимед: Равный вес

Объём не равный!

Понимаешь, Герон

Я сейчас открыл закон

Тот закон совсем простой:

Тело вытеснит……

Герон: Постой!

Говоришь: объём не равный?

Мастер мой мошенник явный!

За фальшивую корону

Он ответит по закону

А ты за разгадку получишь дары

На этом прервалась беседа….

Не мало воды утекло с той поры

Но помнят закон Архимеда.

Ребята, а почему сиракузский мудрей Архимед догадался, что корона не из чистого золота?

Ответ - потому, что её объём не равен объёму чистого золота, следовательно, плотность вещества из которого сделана корона, не равна плотности золота.

6.ИТОГ

Давайте подведем итог урока.

.- подведение итогов (как работал класс, кто из учащихся работал особенно старательно)

- что нового узнали на уроке? Для чего это нужно?

- какие были трудности на уроке ? Удалось ли их преодолеть?

- какие связи между предметами наблюдались?

Что вы узнали о силе Архимеда?

-Сила Архимеда действует на любое тело, погруженное в жидкость. Она всегда направлена вертикально вверх, против силы тяжести, уменьшая вес тела в жидкости. Выталкивающая сила  зависит только от плотности жидкости и объема тела и не зависит больше ни от каких других факторов. Архимедова сила действует и в газах, но она значительно меньше, т.к. плотность газов невелика.

Кстати, закон Архимеда имеет большое практическое значение в жизнедеятельности людей, например, помогает поднимать затонувшие суда. Один из самых больших ледоколов «Садко», по халатности капитана затонувший в Белом море в 1916 г., пролежал на морском дне 17 лет, его затем подняли понтонами, и он снова вступил в строй.

7. ДОМ. ЗАДАНИЕ:

У: § 37; ВИЗ; Т: с.72 № 6-8.

Тысячи неразгаданных тайн таит в себе физика, и без вас, и без вашей молодости, смелости, энтузиазма, они не будут разгаданы. Большое спасибо, уважаемые коллеги, за совместную работу. Очень надеюсь, что это не последнее наше научное исследование, мы еще не раз прокричим подобно Архимеду:«Эврика!»

1 лаборатория

Зависимость силы Архимеда от высоты столба жидкости (от глубины погружения h)

Оборудование: кусочки пластилина разного объема на нити, динамометр, сосуд с водой.

Ход работы. Измерить вес каждого кусочка пластилина сначала в воздухе, а затем в воде. По результатам работы заполнить таблицу.

Ответить на вопросы. Зависят ли значения выталкивающих сил от объема тела? Как зависят? На какой из кусочков действует максимальная выталкивающая сила?

Вывод:

2 лаборатория

Зависимость силы Архимеда от плотности жидкости .

Оборудование: цилиндр на нити, динамометр, сосуды с простой и соленой водой (ρ_в=1000 кг/м³, ρ_{сол. в}≈1150 кг/м³)

Ход работы. Измерить, с помощью динамометра, вес цилиндра в воздухе. Затем его вес в простой воде, а потом в соленой воде. Определить, на сколько уменьшится вес тела в каждой жидкости. По результатам работы заполнить таблицу.

Ответить на вопросы. Зависит ли выталкивающая сила от плотности жидкости? Как зависит? В какой из жидкостей на тело действует минимальная архимедова сила?

Вывод:

3 лаборатория

Зависимость силы Архимеда от плотности тела.

Оборудование: алюминиевый, стальной, латунный, динамометр, сосуд с водой.

Ход работы. Измерить динамометром вес каждого цилиндра в воздухе, затем, опустив поочередно в воду. Вычислите действующие на них архимедовы силы. По результатам работы заполнить таблицу.

Ответить на вопросы. Сравнить выталкивающие силы и выяснить зависит ли выталкивающая сила от плотности тела?

Вывод:

4 лаборатория

Зависимость силы Архимеда от высоты столба жидкости (от глубины погружения h)

Оборудование: мензурка, цилиндр на нити, динамометр, стакан с водой, линейка.

Ход работы. Налить в мензурку воду, замерить высоту столба жидкости, опустить в нее цилиндр и определить выталкивающую силу. Предварительно измерить вес цилиндра в воздухе. Затем, подливая воду в мензурку, следить за изменениями показаний динамометра. По результатам работы заполнить таблицу.

Ответить на вопросы. Сравнить выталкивающие силы и выяснить зависят ли они от высоты столба жидкости?

Вывод:

5 лаборатория

Зависимость силы Архимеда от от формы тела

Оборудование: тело из пластилина на нити, динамометр, сосуд с водой.

Ход работы. Кусочку пластилина придать сначала форму шарика, затем цилиндра, а затем кубика. Определить вес каждого тела различной формы в воздухе, затем в воде. Найти выталкивающие силы, действующие на тела разной формы. По результатам работы заполнить таблицу.

Ответить на вопросы. Сравнить выталкивающие силы и выяснить зависят ли они от формы тела?

Вывод:

4

Действие жидкости и газа на погруженное в них тело. Архимедова сила

7 класс

Учитель физики

Коз ина Н.О

О, сколько нам открытий чудных

Готовят просвещенья дух….

А.С.Пушкин

• И - НТЕРЕСНО
• Д - РУЖНО
• Е -ДИНО
• А - КТИВНО
• Л - ЕГКО

Действие жидкости и газа на погруженное в них тело

Жидкость давит на дно и стенки сосуда, а если

внутрь ее поместить твердое тело, то оно также

будет подвергаться давлению.

h 1 , следовательно, F 2 F 1 . . Поэтому тело выталкивается из жидкости с силой F выт. F выт. = F 2 - F 1 F 3 F4" width="640"

Причина возникновения силы Архимеда:

жидкость давит на на тело

снизу сильнее,

чем сверху

На верхнюю грань цилиндра сверху с силой F 1 давит столб жидкости высотой h 1 .

На нижнюю грань цилиндра сверху с силой F 2 давит столб жидкости высотой h 2 .

h 2 h 1 , следовательно, F 2 F 1 . .

Поэтому тело выталкивается из жидкости с силой F выт.

F выт. = F 2 - F 1

F 3

F4

Обнаружение силы, выталкивающей тело из жидкости

На тело, находящееся в жидкости, действует сила выталкивающая это тело из жидкости.

Архимедова сила

Силу, выталкивающую тело из жидкости или газа, называют архимедовой силой  в честь древнегреческого учёного Архимеда, который впервые рассчитал её значение.

F А – сила Архимеда

Факторы, которые возможно влияют на значение выталкивающей силы:

• плотность тела
• глубина погружения тела
• объём погруженной в жидкость части тела
• плотность жидкости
• форма тела

На тело, полностью погружённое в жидкость,

действует вертикально вверх выталкивающая сила, равная по модулю весу жидкости, вытесненной телом.

Закон

Архимеда

Сила, выталкивающая целиком погруженное в жидкость тело, равно весу жидкости в объеме этого тела.

Легенда об Архимеде

Уже при жизни Архимеда вокруг его имени создавались легенды, поводом для которых служили его поразительные изобретения, производившие ошеломляющее действие на современников. Существует легенда о том, как Архимед пришёл к открытию, что выталкивающая сила равна весу жидкости в объёме тела.

Заключение

На все тела, погруженные в жидкость, действует со стороны жидкости выталкивающая сила. Величина этой выталкивающей силы численно равна весу вытесненной жидкости. Подобная сила действует и на тела, погруженные в газ.

Домашнее задание: У: § 37; ВИЗ; Т: с.72 № 6-8.

Спасибо за внимание!