Разработка урока "Выталкивающая сила"

План-конспект урока

Тема: Дей­ствие жид­ко­сти и газа на по­гру­жен­ное тело

Дидактическая цель урока: изучить явление- действие жидкости и газа на погруженные в них тела.

Задачи урока:

-знать: - название силы, выталкивающей тело из жидкости или газа;

- формулу для вычисления этой силы

Цели урока:

Образовательная: сформировать представление о действии жидкости и газа на погруженное в них тело, помочь учащимся осмыслить практическую значимость действия, полезность приобретенных знаний и умений.

Развивающая: создать условия для развития исследовательских и творческих навыков, навыков общения и совместной деятельности.

Воспитательная: способствовать привитию культуры умственного труда, создать условия для усвоения новых знаний.

Приобретаемые навыки детей: работа в группах; умение обобщать, сопоставлять, исследовать; развитие логического мышления, памяти, речи; внимательное отношение друг к другу; анализировать свою работу.

Тип урока: урок изучения новых знаний.

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, тела одного объема, но разной плотности, динамометры, прямоугольные пластины, стаканы с водой на столах учащихся.

Ход урока:

 1. Обнаружение выталкивающей силы

Всем из­вест­ны дет­ские стихи Агнии Барто: (слайд 1)

Наша Таня гром­ко пла­чет,

Уро­ни­ла в речку мячик.

Тише, Та­неч­ка, не плачь!

Не уто­нет в речке мяч!

По­че­му мяч не тонет? Давайте объясним всем известное детское стихотворение с точки зрения физики. (Мяч не тонет, потому что на него действует жидкость, в которой он находится).

Сформулируем тему сегодняшнего урока: Действие жидкости и газа на погруженное в них тело (слайд 2).

Сформулируем основную цель сегодняшнего урока: : изучить явление- действие жидкости и газа на погруженные в них тела.

(слайд 3)

Сформулируем задачи сегодняшнего урока: -знать: - название силы, выталкивающей тело из жидкости или газа;

- формулу для вычисления этой силы (слайд 4)

Итак, мы сказали, что когда тело находится в жидкости, то жидкость действует на на него.

Вы­яс­ним это с по­мо­щью экс­пе­ри­мен­та. Опу­стим прямоугольные пластины, находящиеся на столах учащихся, в стаканы с водой и отпустим их. Что мы видим? (Они тут же всплы­вут на по­верх­ность). Зна­чит, со сто­ро­ны воды на тело тву­ет некая сила,на­прав­лен­ная вверх.

Запишем этот вывод в свои тетради: на тело, находящееся в жидкости, действует сила со стороны жидкости, направленная вертикально вверх. Эта сила называется выталкивающей. (слайд 5)

Рис. 1.

Теперь давайте ответим на вопрос, на все ли тела, находящиеся в жидкости, действует выталкивающая сила?

Чтобы вы­яс­нить это, об­ра­тим­ся к экс­пе­ри­мен­ту. С помощью динамометра определим вес цилиндра, находящегося на столах учащихся. После опустим этот цилиндр в воду. Его вес уменьшится. Проделаем тот же опыт со вторым цилиндром. Результат тот же.

Итак, на все тела, по­гру­жен­ные в жид­кость или газ, дей­ству­ет вы­тал­ки­ва­ю­щая сила со сто­ро­ны жид­ко­сти или газа.

 2. Вычисление величины выталкивающей силы

Рас­счи­та­ем ве­ли­чи­ну вы­тал­ки­ва­ю­щей силы и про­ана­ли­зи­ру­ем, от чего она за­ви­сит. Для этого пред­ста­вим себе, что в жид­кость по­гру­же­но тело в форме пря­мо­уголь­но­го па­рал­ле­ле­пи­пе­да и рас­смот­рим силы, дей­ству­ю­щие со сто­ро­ны жид­ко­сти на грани этого тела. (слайд 6)

Рис. 3. Силы, дей­ству­ю­щие на грани по­гру­жен­но­го в жид­кость тела

Силы, дей­ству­ю­щие на бо­ко­вые грани (F₁ и F₂ на ри­сун­ке 3) будут урав­но­ве­ши­вать друг друга, так как они равны по ве­ли­чине. Эти силы они лишь сжи­ма­ют по­гру­жен­ное в жид­кость тело.  В от­ли­чие от этого, ве­ли­чи­ны сил, дей­ству­ю­щих на верх­нюю грань (F₃) и на ниж­нюю грань (F₄) будут раз­лич­ны. Это объ­яс­ня­ет­ся тем, что дав­ле­ние жид­ко­сти на мень­шей глу­бине h₁будет мень­ше, чем дав­ле­ние на боль­шей глу­бине h₂.

Рав­но­дей­ству­ю­щая сил F₄ и F₃, на­прав­лен­ных в про­ти­во­по­лож­ные сто­ро­ны, равна раз­ни­це их чис­лен­ных зна­че­ний и на­прав­ле­на в сто­ро­ну боль­шей силы, то есть вер­ти­каль­но вверх. Она и пред­став­ля­ет собой вы­тал­ки­ва­ю­щую силу, ранее об­на­ру­жен­ную нами экс­пе­ри­мен­таль­но.

Те­перь до­ка­жем, что ве­ли­чи­на вы­тал­ки­ва­ю­щей силы равна весу вы­тес­нен­ной телом жид­ко­сти. Для этого вспом­ним, что ве­ли­чи­на силы дав­ле­ния равна про­из­ве­де­нию дав­ле­ния на пло­щадь, на ко­то­рую это дав­ле­ние ока­зы­ва­ет­ся

Дав­ле­ние жид­ко­сти на глу­бине h можно найти, если знать плот­ность жид­ко­сти ρ и уско­ре­ние сво­бод­но­го па­де­ния g

Тогда вы­тал­ки­ва­ю­щая сила равна

В по­след­ней фор­му­ле каж­дое сла­га­е­мое со­дер­жит оди­на­ко­вые мно­жи­те­ли, ко­то­рые можно вы­не­сти за скоб­ки. Тогда в скоб­ках оста­нет­ся раз­ность глу­бин по­гру­же­ния верх­ней и ниж­ней гра­ней тела. А это не что иное, как вы­со­та са­мо­го тела h.

Кроме того, про­из­ве­де­ние пло­ща­ди ниж­ней грани тела на его вы­со­ту пред­став­ля­ет собой объем тела

Тогда для вы­тал­ки­ва­ю­щей силы по­лу­ча­ем такое вы­ра­же­ние:

На­ко­нец, про­из­ве­де­ние плот­но­сти жид­ко­сти на объем тела (а он равен объ­е­му вы­тес­нен­ной телом жид­ко­сти) – это масса вы­тес­нен­ной жид­ко­сти. А про­из­ве­де­ние массы жид­ко­сти на уско­ре­ние сво­бод­но­го па­де­ния равно силе тя­же­сти, дей­ству­ю­щей на вы­тес­нен­ную жид­кость, а зна­чит, и весу жид­ко­сти (по­сколь­ку жид­кость непо­движ­на)

Такой же ре­зуль­тат по­лу­чит­ся, если вме­сто жид­ко­сти рас­смот­реть газ.

Сфор­му­ли­ру­ем по­лу­чен­ный нами ре­зуль­тат.

На тело, по­гру­жен­ное в жид­кость или газ, дей­ству­ет сила, на­прав­лен­ная вер­ти­каль­но вверх и рав­ная весу жид­ко­сти или газа, вы­тес­нен­ной этим телом.

Закрепление материала.

Какие примеры в жизни доказывают, что на тела в жидкости и газе действует выталкивающая сила?

 4. Заключение

На все тела, по­гру­жен­ные в жид­кость, дей­ству­ет со сто­ро­ны жид­ко­сти вы­тал­ки­ва­ю­щая сила. Ве­ли­чи­на этой вы­тал­ки­ва­ю­щей силы чис­лен­но равна весу вы­тес­нен­ной жид­ко­сти. По­доб­ная сила дей­ству­ет и на тела, по­гру­жен­ные в газ.

Ссыл­ки на ли­те­ра­ту­ру

1. Пе­рыш­кин А.В. Фи­зи­ка. 7 кл. – 15е изд., сте­рео­тип. – М.: Дрофа, 2015

2. Пе­рыш­кин А.В. Сбор­ник задач по фи­зи­ке, 7 – 9 кл.: 5-е изд., сте­рео­тип. – М: Из­да­тель­ство «Эк­за­мен», 2010.

До­маш­нее за­да­ние: п.50