Сила Архимеда. 7 класс

Предмет: физика.

Класс: 7

Учебник: Перышкин А.В.

Тема: Сила Архимеда

Тип урока: открытие нового закона

Автор: Беляева А.В.

Цели: обнаружить наличие силы, выталкивающей тело из жидкости; установить от каких факторов зависит и от каких не зависит выталкивающая сила.

Задачи:

Образовательные: обеспечить в ходе урока усвоение, закрепление закона Архимеда.

Развивающие: создать условия для развития коммуникативных навыков через диалогическую речь; создать условия для развития аналитических способностей учащихся; содействовать формированию самостоятельной познавательной деятельности.

Воспитательные: способствовать развитию умения отстаивать свою точку зрения; способствовать развитию культуры взаимоотношений при работе в группах; содействовать развитию интереса к изучению физики; содействовать повышению уровня мотивации на уроке через средства обучения.

Ход урока.

1. Мотивация к учебной деятельности.

- Здравствуйте, садитесь. Сегодня на уроке мы отправимся с вами в историческое путешествие в Древнюю Грецию в III век до нашей эры и откроем новый физический закон, который имеет значение в нашей жизни.

1. Актуализация знаний и фиксация индивидуального затруднения в пробном действии.

Именно в это время в Сиракузах, на острове Сицилия проживал величайший математик и физик древности - Архимед. Он прославился многочисленными научными трудами, главным образом в области геометрии и механики. В это время Сиракузами правил царь Гиерон. Он поручил Архимеду проверить честность мастера, изготовившего золотую корону. Хотя корона весила столько, сколько было отпущено на нее золота, царь заподозрил, что она изготовлена из сплава золота с другими, более дешевыми металлами. Архимеду было поручено узнать, не ломая короны, есть ли в ней примесь. Достоверно неизвестно каким методом пользовался Архимед, но задачу, поставленную царём Гиероном учёный решил. Мы с вами тоже будем решать эту задачу, следуя за рассуждениями Архимеда. Начинаем рассуждать!

- Почему тело всплывает? ( На любое тело, погруженное в жидкость, действует сила, выталкивающая тело из жидкости.)

Эта сила называется Архимедовой, т.к. впервые выталкивающую силу рассчитал Архимед.

Тема нашего урока «Архимедова сила».

Именно с помощью данной силы Архимед решил задачу царя.

Идея решения пришла к ученому внезапно, когда он, находясь в бане, погрузился в наполненную водой ванну, его осенила мысль, давшая решение задачи. Ликующий и возбужденный своим открытием, Архимед воскликнул: «Эврика! Эврика!», что значит: «Нашел! Нашел!»

- Какая мысль пришла в голову учёному, при погружении в ванну? (Сила, выталкивающая целиком, погруженное в жидкость тело, равна весу жидкости в объеме этого тела.)

- Как на опыте, можно измерить значение Архимедовой силы?

- Чему равна Архимедова сила? (F_А = Р₁ – Р₂; Архимедова сила равна разности веса тела в воздухе и веса тела в жидкости.)

1. Выявление причин затруднения.

- Как определить вес вытесненной воды кораблем в реке, а также вес самого корабля.

- Какие трудности возникают в этом случае? (большой вес корабля - не возможность его взвесить с помощью динамометра, …)

1. Построение проекта выхода из затруднения.

Оказывается очень часто нельзя определить не только вес вытесненной жидкости, но и вес тела.

- От каких величин может зависеть сила Архимеда. (дети выдвигают свои предположения)

1. Реализация построенного проекта.

Работа по группам (у каждой группы отдельное задание).

Задание 1.

Оборудование: сосуд с водой, динамометр, алюминиевый, стальной и медный цилиндры из набора тел для калориметра, нить.

1. Определите Архимедовы силы, действующие на каждое тело.

2. Сравните плотности тел и архимедовы силы, действующие на тела.

3. Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от плотности тела.

Задание 2. Оборудование: сосуд с водой, динамометр, тела разного объема из пластилина, нить.

1. Определите Архимедовы силы, действующие на каждое тело.

2. Сравните эти силы.

3. Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от объема тела.

Задание 3.

Оборудование: сосуды с пресной и соленой водой, с маслом, динамометр, алюминиевый цилиндр из набора тел для калориметра, нить.

1. Определите Архимедовы силы, действующие на тело в пресной воде, соленой воде, затем в масле.

2. Чем отличаются эти жидкости?

3. Что можно сказать об архимедовых силах, действующих на тело в различных жидкостях?

4. Установите зависимость архимедовой силы от плотности жидкости.

Задание 4.

Оборудование: мензурка с водой, динамометр, алюминиевый цилиндр из набора тел для калориметра, нить.

1. Определите Архимедовы силы, действующие на тело на глубине h1 и на глубине h2, большей, чем h1.

2. Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от глубины погружения тела.

Задание 5.

Оборудование: сосуд с водой, динамометр, кусочек пластилина, нить.

1. Кусочку пластилина придайте форму шара, куба, цилиндра.

2. Поочередно опуская каждую фигурку в воду, с помощью динамометра определите архимедову силу, действующую на нее.

3. Сравните эти силы и сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от формы тела.

Задание 6.

Оборудование: сосуды с разным количеством водой, динамометр, железный цилиндр из набора тел для калориметра, нить.

1. Определите Архимедовы силы, действующие на полностью погруженное в воду тело, если объем жидкости разный.

2. Что можно сказать об архимедовых силах, действующих на тело в различных случаях?

3. Установите зависимость архимедовой силы от количества жидкости.

1. Первичное закрепление во внешней речи.

После получения результатов каждая группа, устно, сообщает о результатах своей работы и сделанных выводах.

Архимедова сила

Не зависит: Зависит:

1. формы тела; 1. объема тела;

2. плотности тела; 2. плотности жидкости.

3. Глубины погружения тела, если

оно полностью погружено в воду.

4. Количества жидкости, в которую

полностью погружают тело.

Таким образом, мы выяснили, что F_А зависит от объема тела и плотности жидкости, в которую оно погружено.

А теперь сделаем вывод формулы для силы Архимеда.

Р_А = Р_ж = mg = g ρ_ж V_т.

F_А= g ρ_ж V_т

1. Самостоятельная работа с самопроверкой.

Решение задач.

1. Туристы, плывущие в лодке, уронили в реку банку с консервами объемом 0,0005 м³. Определите выталкивающую силу, действующую на банку.

2. На дороге лежит камень массой 26 кг и объемом 10 дм³. Какую силу нужно приложить, чтобы поднять его? Какая выталкивающая сила будет действовать на этот камень, если его полностью погрузить в воду? Какую силу должен был бы приложить водолаз при подъеме этого камня со дна реки?

1. Включение в систему знаний и повторение.

- Где в жизни вы встречаетесь с Архимедовой силой?

- Зачем нужно знать закон Архимеда?

- Как решил Архимед задачу царя? (зная объем короны, он смог определить ее плотность).

Легенда говорит, что плотность вещества короны оказалась меньше плотности чистого золота. Тем самым мастер был изобличен в обмане, а наука обогатилась замечательным открытием.

Историки рассказывают, что задача о золотой короне побудила Архимеда заняться вопросом о плавании тел. Результатом этого было появление замечательного сочинения «О плавающих телах», которое дошло до нас.

Ответьте на вопросы.

1.На какой из опущенных в воду стальных шаров действует наибольшая выталкивающая сила?

2.Одинакового объема тела – стеклянное и стальное – опущены в воду. Одинаковые ли выталкивающие силы действуют на них?

3.Одинаковые ли выталкивающие силы будут действовать на данное тело в жидкости при погружении его на разную глубину?

4.Изменится ли выталкивающая сила, если брусок, находящийся в жидкости, перевести из положения а в положение б?

5.Подвешенные к коромыслу весов одинаковые шары погрузили в жидкость сначала так, как показано на рисунке а, а затем так, как показано на рисунке б. В каком случае равновесие весов нарушится? Почему?

6.На дне аквариума находится камень, полностью погруженный в воду. Изменится ли действующая на камень выталкивающая сила при доливании воды в аквариум?

7.Кусок стального рельса находится на дне реки. Его приподняли и поставили вертикально. Изменилась ли при этом действующая на него выталкивающая сила? Изменится ли она, если при подъеме часть рельса окажется над водой?

1. Рефлексия учебной деятельности.

- Какая информация на уроке была для Вас новой?

- Какие открытия сделали?

- Какие факты вызвали наибольший интерес?

- Какие опыты вызвали наибольший интерес?

Домашнее задание: §49; упр.24

Желающие могут повторить подвиг Архимеда, решив задачи:

1. Слиток золота и серебра имеет массу 300 г. При погружении в воду его вес равен 2,75 Н. Определите массу серебра и массу золота в этом слитке.

2. Возьмите украшение из золота (белого – сплав золота и никеля или красного – медно-золотой сплав) и определите содержание золота и примеси. Все необходимые данные определите самостоятельно с помощью бытовых измерительных приборов.