Поурочные разработки по Физике 7 класс к учебникам Перышкина А. В. и Громова С. В. Действие жидкости и газа на погруженное в них тело - Давление твердых тел, жидкостей и газов

Поурочные разработки по Физике 7 класс к учебникам Перышкина А. В. и Громова С. В.

Действие жидкости и газа на погруженное в них тело - Давление твердых тел, жидкостей и газов

Цель урока: выяснить природу выталкивающей силы.

Оборудование: небольшие тела различной плотности — металлический, деревянный и пенопластовый шарики; сосуд с водой; динамометр; штатив; набор грузов.

Демонстрации:

1. Опыт с плавающими телами различной плотности;

2. Опыт по рисунку 137 учебника.

Ход урока

I. Анализ контрольной работы

II. Демонстрация опытов

1. Прежде, чем переходить к изложению нового материала, можно показать опыты с плаванием шариков из сосны, железа и пенопласта в сосуде с водой. Шарики займут положение, как указано на рисунке:

1 - деревянный

2 - металлический

3 -пенопластовый

Очень эффектно выглядит опыт с пенопластовым шаром, погруженным на дно сосуда с водой. Он очень быстро всплывает на поверхность воды, буквально «выскакивает» из воды.

2. Продемонстрируйте опыт с грузом, опушенным в воду (по рис. 132 учебника). Обратите внимание учеников, что вес тела, погруженного в воду, уменьшается.

— Какая же сила заставляет шар подниматься вверх?

— За счет чего уменьшается вес груза в воде?

III. Изучение нового материала

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

Конечно, если бы во всех точках давление было бы одинаковое, то тело лишь сжималось бы.

Мы знаем, что давление столба жидкости Р = ρgh. Значит на точки тела, которые находятся на большей глубине (например, точка 3 или 2), действует большее давление, чем на точку 1. Т. е. преобладает сила давления, направленная вверх.

По направлению действия, эта сила названа выталкивающей. Иначе ее называют Архимедовой силой. Именно Архимед определил характеристики, от которых зависит эта сила.

Действие силы Архимеда распространяются не только на любую жидкость, но и на газы.

Силу, которая заставляет плавать воздушные шары, иногда называют подъемной силой.

— Почему же металлический шар тонет в воде, а деревянный и пенопластовый — всплывают?

На любой из шаров действует сила тяжести и сила Архимеда в воде. Значит, положение шаров зависит от соотношения этих сил.

Таким образом:

— если Архимедова сила меньше силы тяжести (F_A 

— если архимедова сила равна силе тяжести (F_A = mg), то тело будет плавать.

— если Архимедова сила больше силы тяжести (F_A  mg), то тело будет всплывать.

Т. к. сила Архимеда направлена вверх, то вес любого шара в жидкости, меньше чем в воздухе.

Точно также уменьшается вес тела при переносе из вакуума в воздух.

где F_a — сила Архимеда, действующая на тело в воздухе.

Обычно для малых тел большой плотности сила Архимеда очень мала. Будем считать для них 

В жидкости это различие, как показал опыт, намного заметнее:

или:

Согласно (1) измерение архимедовой силы связано с взвешиванием тела в воздухе и жидкости.

Но существуют более простые способы определения силы Архимеда. Но об этом - на следующем уроке.

Домашнее задание

§ 48; вопросы к параграфу; задачи №№ 605—610.

Домашние опыты: сохранение массы тела, погруженного в жидкость

1. Поставьте на весы банку с водой. Опустите в нее какое-нибудь тело, например, деревянный брусок. Заметьте массу этих тел.

2. Извлеките брусок из воды и положите его на весы рядом с банкой. Убедитесь, что суммарная масса обоих тел сохранилась.

3. Проведите этот опыт с различными телами — с телами, которые тонут в воде; плавают, полностью или почти полностью погрузившись в воду; плавают на самой поверхности воды (пенопласт). Убедитесь, что масса тела сохраняется независимо от того, как тело ведет себя в воде.

Дополнительный материал

Плотность многих животных и растений, живущих в воде, мало отличаются от плотности воды, поэтому выталкивающая сила, действующая на водные организмы или равна их силе тяжести, или лишь немного меньше. Поэтому все приспособления, служащие для противодействия силе тяжести, у них либо отсутствуют, либо имеют рудиментарный характер. Например, конечности глубоководных раков очень слабы и имеют непомерную длину.

Стебли подводных растений, несмотря на чрезвычайную гибкость и длину, достигают иногда 60 м и нередко превышающую поперечные размеры в сотни и тысячи раз, тем не менее сохраняют в воде вертикальное положение благодаря силам Архимеда. Увеличению плавучести способствуют так же крупные воздушные пузыри, заключенные у некоторых водорослей в концах стеблей и играющие роль поплавка.