Конспект урока физики в 7 классе по теме "Действие жидкости и газа на погружённое в них тело. Выталкивающая (архимедова) сила"

7 класс ФИЗИКА 13.02.2023

Тема: Действие жидкости и газа на погружённое в них тело. Выталкивающая (архимедова) сила.

Цель урока: изучить выталкивающую силу, алгоритм её определения, а также выяснить от чего зависит выталкивающая сила.

ХОД УРОКА

I. Организационный момент

- Здравствуйте, ребята! Надеюсь, что сегодня у нас с вами пройдёт интересный, а самое главное – полезный урок.

II. Актуализация опорных знаний

- Продолжите предложения:

• В системе СИ за единицу давления принят …

• Прибор для измерения атмосферного давления называется …

• Барометр-анероид – это …

• Абсолютная влажность – это …

III. Постановка темы и целей урока

- Допустим, что мы опустили в чашку с водой кусок пробки. Мы отталкиваем руку. Что сразу происходит? Вода выталкивает пробку на поверхность. Но так происходит не со всеми телами. Не зря существуют всем нам известные выражения «плавает как пробка» и «камнем на дно». Из нашего жизненного опыта мы уже знаем, что в воде тяжёлый камень поднять гораздо легче, чем в воздухе. Это может означать, что жидкость выталкивает не только лёгкие, но и тяжёлые предметы.

Откройте тетради запишите дату урока и тему урока «Действие жидкости и газа на погружённое в них тело. Выталкивающая (архимедова) сила»

IV. Изучение нового материала

Проверим при помощи опыта гипотезу о том, что вода выталкивает предметы. Привяжем к камню топкую резинку и измерим её длину. Затем опустим камень, подвешенный на резинке, в сосуд с водой и измерим длину резинки в этом положении. Она стала короче. Такой же эффект мы могли бы получить, если бы действовали на камень снизу вверх с некоторой силой, например приподняли рукой. Наша гипотеза подтвердилась на опыте.

Силу, выталкивающую тело из жидкости или газа, называют выталкивающей или архимедовой силой по имени древнегреческого ученого Архимеда, который впервые открыл и обосновал её существование.

Легко догадаться, что эта сила направлена вертикально вверх. Привяжем короткой ниткой к пробке такой груз, чтобы она погрузилась в воду. Отвесно натянутая нить показывает, что выталкивающая сила, которая действует на пробку, направлена вертикально вверх.

Д алее для того, чтобы учащиеся поняли происхождение выталкивающей силы, требуется продемонстрировать опыт из видео по ссылке: https://youtu.be/ihY3PANIPbQ

- Рассчитаем выталкивающую силу, действующую на погружённое в жидкость тело высотой h и площадью поперечного сечения S. Плотность жидкости, в которой находится тело, равна . Силы, действующие на боковые грани тела, попарно равны на одном и том же уровне жидкости. Они уравновешивают друг друга и только сжимают тело.

Силы, действующие на верхнюю и нижнюю грани тела, не одинаковы.

На верхнюю поверхность цилиндра сверху силой F₁ оказывает давление столб воды высотой h₁. Тогда силу, с которой вода оказывает давление на верхнюю поверхность цилиндра, определяют как произведение плотности жидкости на ускорение свободного падения на высоту h₁ и на площадь S.

F₁ = р₁S и p₁ = gh₁, поэтому F₁ = gh₁S

Давление, оказываемое на нижнюю поверхность цилиндра. равно давлению столба жидкости высотой h₂. Аналогично можно найти и силу, с которой жидкость оказывает давление на нижнюю поверхность цилиндра:

F₂ = р₂S и p₂ = gh₂, поэтому F₂ = gh₂S.

Тело выталкивается из жидкости силой F_выт равной разности сил F₂ и F₁:

F_выт = F₂ – F₁ = gh₂S – gh₁S = gS(h₂ – h₁) = gSh

F_выт = gSh (h в данном случае является высотой цилиндра.

Учитывая то, что произведение площади на высоту равно объёму тела, значит:

F_выт = gV

Полученная формула показывает, что выталкивающая (архимедова) сила прямо пропорциональна объёму тела и плотности жидкости:

F_А = gV

Выталкивающая сила тем больше, чем больше объём тела, погружённого в жидкость:

Выталкивающая сила не зависит от вещества, из которого сделано тело, не от глубины погружения:

V. Закрепление изученного материала

- Рассмотрите решение задачи:

Тело объемом 2 м³ погружено в воду. Найдите архимедову (выталкивающую) силу, действующую на тело.

На уроке решается задача:

ЗАДАЧА. Каков объем железобетонной плиты, если в воде на нее действует выталкивающая сила 500 Н?

Далее учащиеся проходят тест:

1. Выталкивающая сила, действующая на погружённое в жид­кость тело, равна

1) весу этого тела
2) разности давлений жидкости на нижнюю и верхнюю по­верхности тела
3) весу жидкости в объёме этого тела
4) разности высот, на которых находятся в жидкости нижняя и верхняя поверхности тела

2. Выталкивающая сила рассчитывается по формуле:

1) F = gm
2) p = gρ_жh
3) F = pS
4) F = gρ_жV_т

3. Выталкивающая сила зависит от

1) объёма тела
2) плотности тела
3) плотности жидкости
4) глубины погружения тела

4. Выталкивающая сила не зависит от

1) формы тела
2) глубины его нахождения в жидкости
3) его плотности
4) верны все три ответа

5. На какие шары в сосуде с водой действуют равные выталкивающие силы?

1) №1 и №2
2) №3 и №4
3) №2 и №3
4) №1 и №3

6. В какой сосуд надо опустить тело, чтобы жидкость выталкивала его с, наибольшей силой?

1) №1
2) №2
3) №3

7. На какой брусок — из свинца (№1), алюминия (№2), железа (№3) — жидкость действует с наименьшей выталкивающей силой, если массы брусков равны?

1) №1
2) №2
3) №3

8. В каких случаях нарушится равновесие весов при погруже­нии уравновешенных в воздухе тел в сосуды с жидкостями?

1) №1 и №2
2) №2 и №3
3) №1 и №3
4) Во всех случаях

VI. Подведение итогов урока

На сегодняшнем уроке мы изучили выталкивающую силу, алгоритм её определения, а также выяснили, от чего зависит выталкивающая сила.

Выставление оценок.

VII. Анонс домашнего задания

• Прочитать §§50-51;

• Решить задачу:

Найди силу Архимеда, действующую на телу объёмом 8 м³, четверть объёма которого погружена в воду.