Конспект урока по физике: "Архимедова сила"

Урок по теме: Архимедова сила.

1.Актуализация знаний.

1.Что называют давлением?

2. По какой формуле рассчитывают давление?

3. В каких единицах измеряются величины, входящие в эту формулу?

4. По какой формуле определяют силу давления?

5. Что можно сказать о давлении внутри жидкости?

6. Изменяется ли давление в жидкости при увеличении глубины погружения?

7. По какой формуле определяют давление внутри жидкости?

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.

План урока

1.Демонстрация опыта с телами, погруженными в воду.
2. Демонстрация опыта по уменьшению веса тела в жидкости.
3. Определение выталкивающей силы.
4. Вывод формулы архимедовой силы.
5. Формулировка закона Архимеда.
6. Измерение архимедовой силы.
7. Легенда об Архимеде.

Проделаем опыты.

1. Погрузим под воду кусок дерева, пенопласта и выпустим их. Они всплывают.

2. Если резиновый шар выпустить из рук, то он поднимается вверх.

Как объяснить эти явления?—

Это происходит потому, что жидкости и газы действуют на тела, погруженные в них, и

выталкивают эти тела.

3)А теперь опустим в воду болт и цилиндр

Что с ними произошло? Действует ли в этом случае на тела выталкивающая сила?

Чтобы выяснить это проделаем следующий опыт.

Опыт: Подвесим к пружине цилиндр, наблюдаем растяжение пружины и отмечаем стрелкой-указателем. Затем погружаем тело в воду и снова отмечаем растяжение пружины.

Убираем воду и действуем на тело с некоторой силой снизу вверх.

Мы получили такое же сокращение пружины

Какой вывод можно сделать по данному опыту?.

--- на все тела, находящиеся в жидкости, действует сила, выталкивающая это тело из жидкости.

и направлена эта сила вертикально вверх.

Какова же причина возникновения этой силы? ( слайд )

Выталкивающую силу можно определить с помощью опыта.

Для этого возьмём ведёрко Архимеда и тело цилиндрической формы такого же объёма.

Растяжение пружины показывает вес тела в воздухе. Отметим это растяжение.

Затем тело погружаем целиком в сосуд с водой, наполненный до краёв.

Указатель пружины поднимается вверх. Почему?

-----------Вес тела в жидкости уменьшается.

Выльем вытесненную воду в ведёрко. Объём вытесненной воды равен объёму, погруженного тела.

Указатель пружины возвратится в первоначальное положение.

На основании этого опыта можно заключить, что сила, выталкивающая целиком погруженное в жидкость тело, равна весу жидкости в объёме этого тела.

Подобный опыт можно проделать и с газом.

(Слайд )

Записать как формулируется закон Архимеда.

Способы определения выталкивающей силы:

1. 1) определить вес тела в воздухе.

2) определить вес тела в воде.

3) Найти разность полученных результатов.

2. Определить вес вытесненной жидкости.

3. Вычислить по формуле закона Архимеда.

А теперь опытным путём получим зависимость или независимость выталкивающей силы от различных величин. Каждая группа получает своё задание.

ЗАДАНИЕ ПЕРВОЙ ГРУППЕ. Оборудование: сосуд с водой, динамометр, алюминиевый и железный  цилиндры, нить.(плотность алюминия:  ρ_ал=2700 кг/м³, плотность железа : ρ_ж=7800 кг/м³Определите архимедовы силы, действующие на первое и второе тела. Сначала определите с помощью динамометра вес алюминиевого цилиндра в воздухе Р₁ , затем опустите цилиндр в воду и определите вес алюминиевого цилиндра в воде Р_2. Вычислите выталкивающую силу:.

Так же и для железного  цилиндра. Сравните плотности тел и архимедовы силы, действующие на тела. Сделайте вывод о зависимости архимедовой силы от плотности тела.

ЗАДАНИЕ ЧЕТВЕРТОЙ ГРУППЕ

Оборудование: мензурка с водой, алюминиевый цилиндр, нить, динамометр.Определить архимедовы силы, действующие на тело на глубине  h₂, большей, чем h₁.Сначала определите с помощью динамометра вес тела в воздухе Р₁ , затем опустите тело в воду и определите вес тела

в воде Р₂. Вычислите выталкивающую силу: .

Потом опустите на другую глубину. Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от глубины погружения.

ЗАДАНИЕ ТРЕТЬЕЙ ГРУППЕ

Оборудование: динамометр, нить, сосуды с водой и маслом, алюминиевый цилиндр.

Определите архимедовы силы, действующие на тело в воде, соленой воде и масле.

Сначала определите с помощью динамометра вес тела в воздухе Р₁ , затем опустите тело в воду и определите вес тела в воде Р₂. Вычислите выталкивающую силу: . (ρ_воды=1000 кг/м³, ρ_масла=930 кг/м³ , ρ_{солён. воды}=1030 кг/м^{3 )}

Так же и для второго тела, но опускать в сосуд с маслом. Чем отличаются эти жидкости? Что можно сказать об архимедовых силах, действующих на тело в различных жидкостях?

Установите зависимость архимедовой силы от плотности жидкости.

ЗАДАНИЕ ПЯТОЙ ГРУППЕ

Оборудование: кусочек пластилина, сосуд с водой, нить динамометр .Кусочку пластилина придайте форму шара, куба, цилиндра. Поочередно опуская каждую фигурку в воду, с помощью динамометра определите архимедову силу, действующую на нее. Сначала определите с помощью динамометра вес тела в воздухе Р₁ , затем опустите тело в воду и определите вес тела в воде Р₂. Вычислите выталкивающую силу: .

Так же и для  тела другой формы. Сравните эти силы и сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от формы тела.

Проверим, к какому выводу вы пришли.

1-ая группа) зависит ли архимедова сила от плотности тела? ( нет)

2-ая гр) -------------------------------------------от объёма тела.

3-я) ---------------------------------от плотности жидкости.

4-я)------------------------------------от глубины погружения.

5-я)------------------------------------от формы тела.

Заполнить таблицу

А теперь послушаем 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  научном  и  культурном  центре  -  Александрии  Египетской. Домой  он  возвратился  уже  зрелым  математиком, умеющим  находить  длины  кривых, площади  и  объёмы  посредством  разработанных  им  методов. Это  был  первый  представитель  математической  физики, стремящийся  воплотить  законы  механики  в  действующие  конструкции  машин. Самым  выдающимся  достижением  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  заказанную  им  золотую  корону и усомнился  в  их  честности. Гиерон  вызвал  Архимеда  и  поручил  ему  определить, есть  ли  в  золотой  короне  примесь  серебра. Разгадка  произошла  в  бане. Намылившись  золой, Архимед  решил  погрузиться  в  ванну. Вода  в  ванне  поднималась  по  мере  того, как  в  неё  погружался  Архимед. Поднимаясь  и  погружаясь,  несколько  раз  в  ванну  он  понял, что  задача  царя  разрешима. Чтобы раскрыть мошенничество с короной, Архимед применил следующий метод: он опустил в сосуд, наполненный водой, золотой слиток того же веса, что и корона, а потом собрал и взвесил вылившуюся воду. Затем Архимед повторил такой же опыт со слитком серебра того же веса и нашел, что воды вылилось больше (потому что при одинаковом весе объем серебра превышает объем золота). Повторив опыт с короной вместе слитков, Архимед получил результат, лежавший где-то посередине между результатами двух опытов, откуда и заключил, что корона сделана не из чистого золота.

- Смерть  Архимеда  была  трагичной. При  осаде  Сиракуз  город  был  открыт  предателями. Архимед, как  гласит  предание, занятый  какими-то  вычислениями, погиб  от  меча  римского  легионера. 

К какому же выводу пришел Архимед?

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

Закрепление

1. Какая сила действует на тела, погруженные в жидкости или в газы ?

2. Как направлена эта сила?

3. Почему тело в жидкости легче, чем в воздухе?

4. Как можно определить архимедову силу?

5. От каких величин зависит архимедова сила?

6. Вес тела в воздухе равен 2 Н, а в воде 1,6 Н. Чему равна выталкивающая сила, действующая на тело?

7. Вес, вытесненной телом жидкости, равен 50 н. Чему равна выталкивающая сила, действующая на тело?

8. Два тела, стальное и алюминиевое, опущены в воду. Что можно сказать о выталкивающих силах, если объёмы тел одинаковы?

9. несколько интересных фактов, касающихся изученной темы:

1.     Существует море, в котором нельзя утонуть. Это знаменитое Мертвое море Палестины. Воды его настолько солены, что в них не может жить ни одно живое существо. Утонуть в такой тяжелой жидкости нельзя: человеческое тело легче ее.

2.     Закон Архимеда помогает поднимать затонувшие суда. Один из самых больших ледоколов «Садко», по халатности капитана затонувший в Белом море в 1916г., пролежал на морском дне 17 лет, его затем подняли, и он снова вступил в строй.

3.     Оказывается тонна дерева тяжелее тонны железа на 2,5 кг из-за действия закона Архимеда в газах. Архимедова сила, действующая на тонну дерева, больше аналогичной силы.

Домашнее задание. п.50.51.