Матеріали до уроку№43 з фізики в 7 класі на тему: " Виштовхувальна сила. Умови плавання тіл"

Дата ___________________________________

Урок № : « Виштовхувальна сила. Закон Архімеда. Умови плавання тіл»

1. Дати відповіді на питання

1) Поясніть, чому маленька бджола чинить значно більший тиск, ніж тягач.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

1. Порівняйте тиск, який чинять ковзаняр і лижник, якщо їхні маси однакові.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

1. Чому в ріжучих інструментів ріжуча поверхня має малу площу?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Розгадати ребуси

______________________________ _______________________________

______________________________ ________________________________

3. Дайте відповіді на питання

• Чому тенісна кулька, занурена у воду починає рухатися угору?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

• Чому яйце, занурене у розчини веде себе по – різному: в одному випадку – плаває, а в іншому – тоне?

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Закінчити речення

• Сила, яка виникає в рідині або газі та спрямована вертикально вгору називається _______________________________________________________

____________________________________________________________________

• Закон Архімеда формулюється так: ___________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

• Архімедова сила залежить від _______________________________________

_______________________________________________________________________

• Архімедова сила не залежить від _____________________________________

_______________________________________________________________________

• Силу Архімеду можна обчислити за формулою:

5. Заповнити таблицю

6. Дайте відповідь на запитання.

1) Чому у воді так легко підняти камінь, який так важко піднімається з землі?

_______________________________________________________________________

2) Чому маленький цвях тоне у воді, а величезний корабель плаває?

______________________________________________________________________

3) Чому коли м’яч у воді випустити з рук, то він спливе?

______________________________________________________________________

4) Чому спеціально навчена собака може легко тягти людину у воді, а на суші не зрушить її з місця?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

5) На малюнку об’єми тіл рівні. Чи рівні Архімедові сили?

____________________________________________________

____________________________________________________

___________________________________________________

6) Чи порушиться рівновага терезів,якщо тіла опустити в воду?

___________________________________________________

2

___________________________________________________

___________________________________________________

7) У резервуарі міститься три речовини: ртуть, олія, вода. Під якими вони номерами? Чому?

________________________________________

_________________________________________

________________________________________

________________________________________

7. Розв’язати задачі.

1) 1. Повітряна куля має об’єм . Визначити виштовхувальну силу повітря, що діє на неї?

Дано:

F_А - ?

Відповідь: ________________________________________

2) Чому дорівнює архімедова сила, що діє на тіло, яке при повному зануренні в час витіснило цієї рідини?

Дано :

ρ₂ = 800

V_Т = 250 * 10^-6м³

F_А - ?

Відповідь: ____________________________________

Домашнє завдання Розгадати кросворд

По горизонталі:

1. Прилад для вимірювання сили.

2. Що відбувається з тілом, якщо ?

3. Сила, яка виникає при деформації, називається силою …

4. Сила, з якою тіло діє на опору або підвіс.

5. Тіло тоне, якщо його середня густина …, ніж густина рідини

6. Якщо то, що відбувається з тілом?

По вертикалі:

1. Який закон характеризує дана формула: ?

2. На тіла, що діють у воді і газі діє … сила.

3. Як називають силу, яка діє на кожне тіло з боку Землі?

4. Що відбувається з тілом, якщо ?

Урок № 43

Тема: Виштовхувальна сила. Закон Архімеда. Умови плавання тіл

Мета:

• навчальна: розвивати в учнів знання та вміння доводити експериментально наявність виштовхувальної сили, що діє на тіло в рідині (газі) і газі (повітрі); доводити експериментально вираз для закону Архімеда; використовувати закон Архімеда для розв’язування якісних та розрахункових задач.

• розвиваюча: розвивати в учнів логічне мислення, образне і фізичне мислення та творчі здібності; продовжити розвивати у свідомості учнів науковий світогляд шляхом розширення уявлень в учнів про взаємодію і сили в природі через вивчення сили Архімеда; встановлювати наслідкові зв’язки; розкрити взаємозв’язок теорії та експерименту у фізиці та пізнанні природи.

• виховна: продовжити виховання зацікавленості учнів до вивчення фізики, уважності, працелюбності.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу

Обладнання: широка глибока посудина з водою, тенісна кулька, динамометр, широка мензурка з поділками, відерце Архімеда, комп’ютер, мультимедійний проектор,екран

План проведення уроку

Хід уроку

І. Привітання з учнями, перевірка відсутніх. Повідомлення теми та мети уроку.

ІІ. Актуалізація опорних знань

1. Якісні задачі

1. Поясніть, чому маленька бджола чинить значно більший тиск, ніж тягач.

1. Порівняйте тиск, який чинять ковзаняр і лижник, якщо їхні маси однакові.

1. Чому в ріжучих інструментів ріжуча поверхня має малу площу?

2. Розгадати ребуси

(Динамометр) (Паскаль)

(Сила) (Закон)

3. Фізична лотерея

(на кожну парту роздається такий матеріал і учні у парі складують лотерею)

Варіанти відповідей на окремих картках:

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

1. Експериментальне доведення існування виштовхувальної сили у сили у воді та повітрі.

Щоб дізнатися сьогоднішню тему давайте проведемо наступний демонстраційний експеримент: візьмемо посудино з водою і тенісну кульку. зануримо її у воду і відпустимо.

1. Що ми спостерігаємо?

2. Чому кулька рухається вгору?

3. Чому людина не тоне у воді?

4. Як ми бачимо, значення виштовхувальної сили залежить від характеристик зануреного тіла, так і від властивостей рідини. Висновок: на тіла, що діють у воді і газі діє виштовхувальна сила, тобто сила Архімеда.

Давайте розглянемо експериментально доведення сили Архімеда, але спочатку:

1. розглянемо відерце Архімеда: як ми бачимо це два циліндра, внутрійшій суцільний та зовнішній – пустотілий.

2. візьмемо динамометр, підвісимо внутрішній циліндр до відерця і підвісимо до динамометра, встановимо повзунок динамометра проти його показів.

Запитання: 1. Що вимірює динамометр? (силу тіла, яка дорівнює вазі тіла)

2. Що таке сила пружності, вага, сила тяжіння? (силу, яка виникає при деформації називають силою пружності. Силу, з якою тіло діє на опору або підвіс, називають вагою. Сила, яка діє на кожне тіло з боку землі, називають силою тяжіння)

Плавно занурюємо в посудину, наповнену водою, нижній циліндр. Спостерігаємо за показами динамометра. Ми бачимо, що чим більше ми занурюємо циліндр в воду, тим більше води виділяється.

Запитання: 1. Чому при зануренні динамометра покази зменшуються? (тому, що діє виштовхувальна сила)

2. На стільки зміняться покази динамометра? (на величину виштовхувальної сили)

Тепер давайте переллємо виділену воду в пустотілий циліндр. Зважимо два циліндри на динамометрі і знову будемо спостерігати за показами динамометра.

Запитання: 3. Чому збільшились покази динамометра і на скільки? (покази динамометра зміняться на вагу долитої води, виштовхнутою тілом)

Опустимо нижній циліндр у воду і спостерігаємо за показами динамометра. Як бачимо покази відновлюються.

Запитання: 4. Чому покази динамометра відновились? (при першому зважуванні у воді покази динамометра змінились на величину виштовхувальної води, а при другому зважуванні, а при другому зважуванні добавились на витіснену тілом воду)

Можна зробити висновок, що покази динамометра відновились.

Для розрахунку виштовхувальної сили можна застосувати формулу:

- виштовхувальна сила

- густина рідини

- прискорення вільного падіння

- об’єм зануреного в рідину тіла або його частини

Залежність, виражена формулою для виштовхувальної сили, називається законом Архімеда, а сама виштовхувальна сила – силою Архімеда.

(Біографія Архімеда коротко) (Презентація додається)

Закон Архімеда: на тіло, занурене в рідину або газ, діє виштовхувальна сила, що напрямлена вертикально вгору і дорівнює вазі рідини або газу в об’ємі зануреної частини тіла.

Математично закон Архімеда можна записати формулою:

Також силу Архімеда можна записати формулою:

- архімедова сила

– вага тіла в повітрі

- вага тіла в рідині

(Якщо не має у школі змоги показати на прикладі, з відерцем Архімеда, то можна використати відеозапис № 1 і пояснити на його прикладі)

IV. Пояснення умови плавання тіл

Згідно із законом Архімеда, на всі тіла, занурені в рідину, діють виштовхувальні сили, значення яких залежить від об’ємів цих тіл і густини рідини. Отже, якщо тіла мають однакові об’єми, то і виштовхувальні сили, які діятимуть на них у даній рідині мають однакові об’єми, то і виштовхувальні сили будуть однакові.

Запитання: 5. Чому ж тоді одні тіла тонуть у рідині, а інші спливають?

Для прикладу візьмемо дві кульки однакового об’єму, але одну металеву, а другу дерев’яну. Вага дерев’яної буде меншою, ніж металевої.

Тоді можна зробити висновок, що спливання дерев’яної кульки, зануреної у рідину, показує, що рівнодійна сили тяжіння і сили Архімеда напрямлена вгору, в напрямі дії сили Архімеда. Отже в цьому випадку: (тіло спливає) (рис.1)

Рис. 1

У випадку з металевою кулькою рівнодійна направлена вниз, тобто (тіло тоне) (рис. 2)

Рис. 2

За рівності сил Архімеда і тяжіння, що діють на занурене в рідину тіло, рівнодійна дорівнює нулю , тобто тіло знаходиться в рівновазі. (тіло плаває) (рис. 3)

Рис. 3

(Для запису в зошит)

Висновок: тіло тоне, якщо його середня густина більша, ніж густина рідини.

V. Розв’язування задач

Якісні задачі

На яку з кульок діє більша виштовхувальна сила?

Чи обидва бруски діє Архімедова сила і чи однакова вона?

Розрахункові задачі

1. Повітряна куля має об’єм . Визначити виштовхувальну силу повітря, що діє на неї?

Дано: Розв’язання

Так як у нас повітря, то

Відповідь: виштовхувальна сила повітря дорівнює .

2. Чому дорівнює архімедова сила, що діє на тіло, яке при повному зануренні в час витіснило цієї рідини?

Дано: Розв’язання

За законом Архімеда

Відповідь:

3. На тіло, яке перебуває у воді діє архімедова сила . З якою силою це тіло виштовхувалось би гасом?

Дано: Розв’язання

Відповідь:

VІ. Закріплення вивченого матеріалу

(Розгадати кросворд)

По горизонталі:

1. Прилад для вимірювання сили. (Динамометр)

2. Що відбувається з тілом, якщо ? (Плаває)

3. Сила, яка виникає при деформації, називається силою … (Пружності)

4. Сила, з якою тіло діє на опору або підвіс. (Вага)

5. Тіло тоне, якщо його середня густина …, ніж густина рідини (Більша)

6. Якщо то, що відбувається з тілом? (Спливає)

По вертикалі:

1. Який закон характеризує дана формула: ? (Архімеда)

2. На тіла, що діють у воді і газі діє … сила. (Виштовхувальна)

3. Як називають силу, яка діє на кожне тіло з боку Землі? (Тяжіння)

4. Що відбувається з тілом, якщо ? (Тоне)

VІІ. Підсумки уроку

(Перегляд епізоду з мультфільму «Коля, Оля та Архімед» відеозапис 2)

VІІІ. Домашнє завдання

прочитати §23, 24 (підручник Фізика 8., Ф.Я. Божинова, І. Ю. Ненашев)

Заповнити таблицю:

Початковий рівень: Знайти цікаві факти з життя Архімеда, Впр. 24 № 2

Середній рівень: Розв’язати задачу: В посудині з водою знаходяться три кульки різного об‘єму в стані спокою,як показано на малюнку. На яку кульку діє найбільша виштовхувальна сила?

Впр. 23 № 2, 3

Достатній рівень: Знайти і виписати досягнення, зроблені Архімедом, у фізиці, Впр. 23 № 3, Впр. 24 № 3

Високий рівень: Підібрати якісні задачі на тему: Виштовхувальна сила. Закон Архімеда. Умови плавання тіл.; Впр. 23 № 4, Впр. 24 № 4, 5

Формулювання

Залежить від:

Не залежить від:

Тіло тоне:

Тіло спливає:

Формула:

1. Якісні задачі

1. Поясніть, чому маленька бджола чинить значно більший тиск, ніж тягач.

1. Порівняйте тиск, який чинять ковзаняр і лижник, якщо їхні маси однакові.

1. Чому в ріжучих інструментів ріжуча поверхня має малу площу?

2. Розгадати ребуси

1. 2.

3. 4.

Формулювання

Залежить від:

Не залежить від:

Тіло тоне:

Тіло спливає:

Формула:

Формулювання

Залежить від:

Не залежить від:

Тіло тоне:

Тіло спливає:

Формула:

(Розгадати кросворд)

• Виявити існування сили, що виштовхує тіло з рідини;
• Встановити від яких факторів залежить і від яких не залежить виштовхувальна сила;
• Вияснити умови плавання тіл в залежності від густини тіла та рідини;

(287—212 p . до н. е.)

Народився Архімед близько 287 року до н. е. в Сіракузах на острові Сіцілія. Здобувши освіту у свого батька — астронома і математика Фідія, Архімед переїхав до Александрії удосконалювати свої знання з математики й астрономії.; Тут він зблизився з учнями Евкліда — математиком Ератосфеном, астрономом Кононом і Досіфеєм. Повернувшись до Сіракуз, Архімед підтримував зв'язки з цими вченими. Частина його праць дійшла до нас у вигляді листів до видатних математиків.

Історія відкриття закону

• .
• Інша легенда розповідає, що побудований Гієроном в подарунок єгипетському цареві важкий багатопалубний корабель «Сіракузи» ніяк не вдавалося спустити на воду. Архімед спорудив систему блоків , за допомогою якої він зміг виконати цю роботу одним рухом руки. За легендою, Архімед заявив при цьому: «Будь в моєму розпорядженні інша Земля, на яку можна було б встати, я зсунув з місця нашу» (в іншому варіанті: «Дайте мені точку опори, і я зрушу Землю»).

ЗАКОН АРХІМЕДА:

Тіло, занурене в рідину або газ, втрачає в своїй вазі рівно стільки, скільки важить витіснена ним рідина чи газ.

Архімедова сила

Не залежить:

Залежить від:

• Форми тіла
• Густини тіла

1. Густини рідини

2. Об ’ єму тіла

Проведемо дослідження:

В рідину занурено тіло в вигляді прямокутного паралелепіпеда висотою h і площею основи S

Різниця тисків на нижню і верхню грані є: Δ p  =  p 2 –  p 1 = ρ gh .

Тому виштовхувальна сила буде направлена вверх, і її модуль рівний F A =  F 2 –  F 1 =  S Δ p  = ρ gSh  = ρ gV ,

де V – об ’ єм витісненої тілом рідини, а ρ V – її маса

• Якщо густина тіла більша за густину рідини, то тіло тоне.
• Якщо густина тіла менша за густину рідини, то тіло спливатиме.
• Коли густина рідини рівна густині тіла, то тіло плаває в рідині.

 т  р =  т  р  т спливає плаває тоне показати показати" width="640"

Поведінка тіла у рідині залежить від співвідношення густини тіла та густини рідини.

 р  т

 р =  т

 р  т

спливає

плаває

тоне

показати

показати

mg F A = mg F A плаває спливає тоне показати показати F A F A F A F A mg mg mg mg" width="640"

Тіло,що знаходиться в рідині може плавати, тонути або спливати на поверхню рідини. То, як буде поводити себе тіло, залежить від співвідношення сили тяжіння та сили Архімеда.

F A mg

F A = mg

F A

плаває

спливає

тоне

показати

показати

F A

F A

F A

F A

mg

mg

mg

mg

• Чому у воді так легко підняти камінь, який так важко піднімається з землі?

• Чому маленький цвях тоне у воді, а величезний корабель плаває?

• Чому коли м ’ яч у воді випустити з рук, то він спливе?

Чому спеціально навчена собака може легко тягти людину у воді, а на суші не зрушить її з місця?

F2 2 . F1 = F2 3 . F1 Об ’ єми тіл рівні. Чи рівні Архімедові сили?" width="640"

1 . F1 F2

2 . F1 = F2

3 . F1

Об ’ єми тіл рівні.

Чи рівні Архімедові

сили?

2

1

Ч и порушиться рівновага терезів,якщо тіла опустити в воду?

1.Перетягне 1 тіло

2.Перетягне 2 тіло

3.Не порушиться

У резервуарі міститься три речовини: ртуть, олія, вода. Під якими вони номерами? Чому?

1

2

3

Дві однакових кульки знаходяться в посудинах із прісною та солоною водою. На яку кульку діє більша виштовхувальна сила?

прісна вода

солона вода

У прісній воді

В солоній воді

Однакова сила

В посудині з водою знаходяться три кульки різного об ‘ єму в стані спокою,як показано на малюнку. На яку кульку діє найбільша виштовхувальна сила?

На дні водойми утримуються три кульки виготовлені з

сосни, граніту та сталева .

Оберіть кульку, яка вспливе на поверхню, якщо їх відпустити.

На важільних терезах зрівноважено дві кульки: сталева та алюмінієва.

Чи порушиться рівновага терезів, якщо обидві кульки занурити у воду?

Сталь

Алюминий

Не порушиться

Переважить сталевий

Натисніть сюди, якщо потрібна підказка

Переважить алюмінієвий

Корабель переходить з моря до річки. Як зміниться при цьому виштовхувальна сила, що діє на корабель?

Збільшиться

Не зміниться

Зменшиться

• Надувний човен має об ’ єм 3 куб. метри . Вага човна з пасажиром дорівнює 680Н,вага скарбу -500Н.Чи можливо на ньому перевезти скарб?Густина води=1000кг/м 3

• По вітряна куля має об ’ єм 2000м3. Заповнена гелієм , густина якого 0,18кг/м3 . Вага

оболонки,сітки,корзини = 4500Н . Чи зможе куля підняти скарб вагою 500Н? Густина повітря=1,29кг/м3

• 1. Чому кусок металу тоне, а човник, зроблений з нього , плаває ?
• 2.Металева, дерев ’ яна та кулька із корка розташовані в воді по різному. Чому?
• 3.Чому кулька, наповнена гелієм , піднімається ?.
• 4. Пояснити чому картоплина тоне в звичайній воді і не тоне в дуже солоній.

• 1. Як можна підняти затонуле судно?

• 2. Як занурюються і спливають підводні човни?

• • Виштовхувальна сила виникає внаслідок існування вагового тиску в рідині чи газі.
• • Сила Архімеда дорівнює вазі рідини чи газу в об'ємі даного тіла.