Действие жидкости и газа на погруженное в них тело

Действие жидкости и газа на погруженное в них тело

Цель урока:

• Формирование знаний о выталкивающей силе, умений применять полученные знания для решения качественных задач
• Развитие исследовательских умений: ставить цели, наблюдать, анализировать, делать выводы
• Формирование коммуникативных умений: взаимодействовать в паре, группе, высказывать свою точку зрения
• Развитие рефлексивных умений: осуществлять самооценку, соотносить уровень своих знаний с требованиями программы.
• обучение навыкам самостоятельного получения новых знаний;
• формирование сознательной деятельности обучающихся при изучении нового материала;
• формирование умения наблюдать, анализировать, делать выводы;
• формирование навыков сотрудничества в процессе совместного познания.

Вспомним

P=F/S

• Формула давления твердого тела

Ƿ

2. Обозначение плотности вещества

На опору или подвес

3. На что действует вес?

4. Формула давления для жидкости и газа

P=Ƿ g h

5. Изменяется ли давление на тело в жидкости и при погружении? Почему?

Почему под водой легко поднять предмет?

Почему морское судно плавает, а гвоздь падает на дно?

Почему люди не летают, но могут держаться на плаву в воде?

Основу для изучения выталкивающей силы воды положил ученый Архимед (287 - 212 до н.э.).

Древнегреческий математик, физик и инженер из Сиракуз. Сделал множество открытий в геометрии. Заложил основы механики, гидростатики, автор ряда важных изобретений.

Почему не все тела тонут?

Опустим мячик для настольного тенниса в воду и отпустим его. Он тут же всплывет на поверхность. Значит, со стороны воды на мяч действует некая сила направленная вверх. Но если опустить в воду металлический шар, он останется лежать на дне. Получается, что эта сила действует не на все тела?

ГИПОТЕЗА: на тело, погруженное в жидкость, со стороны жидкости действует некая сила, направленная вертикально вверх.

Ко всем ли телам относится гипотеза?

Обратимся к эксперименту. Укрепим на штативе пружину, а к пружине подвесим груз. Пружина растянется под действием веса груза.

Если теперь погрузить подвешенное на пружине тело в воду, то можно заметить, что растяжение пружины уменьшилось. Это означает, что со стороны жидкости на груз действует выталкивающая сила.

От каких факторов зависит выталкивающая сила?

• От объема тела
• Глубины погружения
• Формы тела
• Плотности жидкости
• Его веса (массы)
• Плотности тела.

Выразим математически значение выталкивающей силы.

Силы, действующие на боковые грани будут попарно равны. Они лишь сжимают, погруженное в жидкость тело. А вот величина сил действующих на верхнюю грань – F 1 и на нижнюю – F 2 будут отличаться. Давление жидкости на глубине (h 1 ) верхней и нижней (h 2 ) граней будет разным.

Сила давления равна произведению величины давления на площадь, на которую это давление оказывается.

F=p*S , рассчитать давление можно по формуле: P=Ƿgh

Мы с вами уже выяснили, что величина выталкивающей силы равна разнице сил давления на нижнюю и верхнюю грани F 2 и F 1 : F выт. =F 2 –F 1 .

F 2 = Ƿgh 2 S F 1 = Ƿgh 1 S

F выт. = Ƿgh 2 S – Ƿgh 1 S F выт. = Ƿgh 2 S - Ƿgh 1 S = ǷgS (h 2 - h 1 )= ǷghS.

Произведение S*h – это объем тела. Заменим это произведение на обозначение объема – V. Тогда мы получим, что F выт. = ǷgV

– это и будет значение выталкивающей силы.

Заменим произведение плотности и объема на массу вытесненной жидкости:

ǷV=m ж .

F выт. =m ж g=P ж

Такие же условия сохраняются и для газов!

Чтобы доказать наличие выталкивающей силы в газе, можно провести опыт:

1. Подвесить к одной чаше весов стеклянный шар, который предварительно закрыть пробкой.

2. Подставить под шар ёмкость, полностью окружающую его. Наполнить ёмкость углекислым газом (плотность углекислого газа больше плотности воздуха).

3. Равновесие весов нарушится: чаша с подвешенным шаром поднимется. Значит, когда шар погружён в углекислый газ, на него действует большая сила, чем та, которая действует на него в воздухе.

Сила, выталкивающая тело из газа, направлена противоположно силе тяжести, которая приложена к этому телу.

Выводы

1. Выталкивающая сила возникает как в жидкостях, так и в газах.

2. Выталкивающая сила появляется из-за того, что на нижнюю грань тела действует бóльшая сила давления, чем на верхнюю.

3. Тело выталкивается из жидкости или газа с силой F выт. , равной разности сил давления на нижнюю грань тела F2 и верхнюю грань F.

4. Выталкивающая сила равна весу жидкости в объеме погруженного в неё тела.

Домашнее задание.

§46, выучить формулы

В сборнике задач на странице 58 №469-474