Урок физики "Архимедова сила"

Стафеева Л.Н., учитель физики и информатики, МАОУ « СОШ №7», г. Краснокаменск

ПРОБЛЕМНО-ПОИСКОВОЕ ЗАНЯТИЕ 7КЛАСС.

ТЕМА: «ПОВЕДЕНИЕ ТЕЛА ВНУТРИ ЖИДКОСТИ»

Цель: Изучить действие жидкости на погруженное тело, экспериментально исследовать зависимость выталкивающей силы от других физических величин, развить навыки самостоятельной работы. Раскрыть связь выталкивающей силы с загрязнением окружающей среды.

Эпиграф: Без сомнения, все наше знание начинается с опыта.

Кант Иммануил

(немецкий философ, 1724-1804гг.)

Тип урока: Проблемно-поисковое занятие.

ЗАДАЧИ:

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ: Обеспечить усвоение понятия «архимедова сила», продолжить формирование умений работать самостоятельно, в группах, с приборами. Делать выводы.

ВОСПИТАТЕЛЬНАЯ: Формирование научного мировозрения: материальность мира и его познаваемость, выяснение причинно-следственных связей явлений.

РАЗВИВАЮЩАЯ: Содействовать развитию воли и настойчивости в обучении, посредством решения проблемных задач. Для развития самостоятельности личности, формирования умений преодолевать трудности в учении, предусмотреть в ходе урока следующие виды самостоятельной учебной деятельности: парную, индивидуальную, групповую и коллективную.

ПУТИ И СРЕДСТВА ДОСТИЖЕНИЯ: Опорный конспект (ОК), индивидуальное задание («Легенда об Архимеде»), групповые задания (по карточкам и оборудование для каждой группы), задачи дифференцированные, беседа, презентация («Наутилус», к задаче, «Морское дно»), мультимедиапроектор (для демонстрации ОК), и портрет Архимеда.

ОПОРНЫЕ ЗНАНИЯ И УМЕНИЯ:

Умение работать с приборами, в группах и самостоятельно. Знание цены деления. Умение делать выводы, анализировать, составлять ОК. Расчетные навыки.

ХОД УРОКА:

1. Организационный момент – 1 мин.

2. Вводная беседа (выдвижение проблемы) – 7 мин.

3. Работа в группах – 20 мин.+ Индивидуальное задание по ИУП (опережающее ) + стихи о Архимедовой силе- задание было дано раньше.

4. Составление ОК – 15 мин.

5. Индивидуальные задания – 7 мин.

6. Закрепление – 18 мин.

7. Выставление оценок, выводы – 10 мин.

8. Домашнее задание – 2 мин.

СЦЕНАРИЙ УРОКА:

Ребята, сегодня мы с вами отправимся в путешествие и ни пешком, ни на самолете, а на «Наутилусе» (на экране проекция «Наутилуса»), в бескрайние морские просторы, вместе с капитаном Немо. Вот мы опускаемся в морскую глубину и начинаем путешествие. Посмотрите, как здесь красиво, какие яркие краски. Вот мимо нас проплывает морской конек, весело пронеслась стайка беззаботных рыбок, медленно и важно проплыла акула. А теперь мы приближаемся с вами к зарослям водорослей. (на экране проекция морского дна с водорослями) Посмотрите, да ведь это же загадка природы, многие водоросли располагаются в воде вертикально, несмотря на то, что они имеют мягкие стебли. А как вы думаете, почему?

Но вот что-то изменилось, послышался очень резкий удар. И проплыв немного дальше мы видим с вами судно, получившее пробоину, а из пробоины вытекает в воду нефть. Вот нефтяное пятно опускается все ниже, занимая все большее пространство. Но через некоторое время это пятно поднимается на поверхность, покрывая все вокруг и переливаясь всеми цветами радуги. А безопасно ли это для обитателей водоема? И почему нефть поднялась наверх? (на экране танкер с пробоиной, нефтяное пятно)

Ответить на этот и многие другие вопросы нам поможет сегодняшний урок. Тема нашего урока: «Выталкивающая сила». Наша задача с вами – выяснить, как ведет себя тело внутри жидкости, что такое выталкивающая сила и от чего она зависит. Для этого вы будете работать в группах, каждая выполнит «своё» задание и через 20 мин. каждая группа отчитается о проделанной работе. «Сперва собирать факты и только после этого связывать их мыслью», -советовал нам Аристотель. Прислушаемся к его совету. После чего мы составим с вами ОК и запишем его в тетради. У каждой группы на столе приготовлены приборы и карточки с заданием. Прочтите, пожалуйста, внимательно задания и приступите к их выполнению.

А Катя Т. будет трудиться над решением проблемы:

Необходимо проверить, изменится ли плотность воды в водоеме с глубиной. Предложите простой способ такой проверки.

ЗАДАЧА 1. Охарактеризовать (описать) поведение тела внутри жидкости.

Задание 1. Что произойдет с карандашом, если его погрузить пальцем в воду, налитую в мензурку, а затем быстро отпустить? Проделайте эксперимент, сделайте вывод.

ОБОРУДОВАНИЕ: Мензурка с водой, карандаш.

Задание 2. Пронаблюдайте, как изменится растяжение пружины, если прикрепленный к ней груз погрузить в жидкость. Опишите то, что вы увидели.

ОБОРУДОВАНИЕ: Стакан с водой, груз на пружине, линейка.

Fвыт.

В ыталкивающая сила направлена

В ертикально вверх!

ВЫВОД: ВЫТАЛКИВАЮЩАЯ СИЛА ВОЗНИКАЕТ, КОГДА ТЕЛО ПОГРУЖАЕТСЯ В ЖИДКОСТЬ. СЛЕДОВАТЕЛЬНО, ВЫТАЛКИВАЮЩАЯ СИЛА – РЕЗУЛЬТАТ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТЕЛА С ЖИДКОСТЬЮ.

ЗАДАЧА 2. Узнать, способы определения выталкивающей силы.

Задание 3. Определите вес тела в воздухе и вес этого же тела в воде. Сравните результаты. Найдите выталкивающую силу.

ОБОРУДОВАНИЕ: Стакан с водой, груз, динамометр.

ВЫВОД: F выт. = Р в возд. – Р в жидк.= V_Т *g ( r воздуха - r жидкости )

Задание 4. Сравните вес вытесненной телом воды с разностью его веса в воздухе и в воде. Для этого:

1. Найдите вес тела в воздухе.

2. Погрузите тело в воду и определите его вес в воде

3. Вытесненную телом воду соберите в сосуд и определите её вес

4. Проведите сравнение

ОБОРУДОВАНИЕ: динамометр, тело на нити, отливной сосуд с водой, сосуд для сбора воды (можно использовать ведерко Архимеда).

Не подсказывает ли вам данный ответ способ нахождения величины выталкивающей силы?

ВЫВОД: F выт. = Р вытесн. жидк. = m жидк. * g = r жидкости *V *g

ДОКЛАД УЧАЩЕГОСЯ: (индивидуальное задание) «Легенда об Архимеде» (открытие: выталкивающая сила равна весу жидкости в объёме тела. Сиракузский царь Гиерон (250 лет до н. э.) «золотая корона»).

ВЫВОД :Архимед впервые указал на существование выталкивающей силы и рассчитал её значение. С тех пор выталкивающая сила носит название архимедовой силы.

Fвыт.= F арх.

Fарх.

ЗАДАЧА 3. Раскрыть связь данного понятия с другими.

Задание 5. Сравнить разности весов двух тел одинаковой массы, но разного объема в воздухе и в воде. Сделать вывод: зависит ли архимедова сила от объема погруженного в жидкость тела? Если зависит, то как?

ОБОРУДОВАНИЕ: Стакан с водой, динамометр, два тела одинаковой массы, но разного объема.

Задание 6. На коромысле весов уравновешены два подвешенных к чашам груза. Нарушится ли равновесие, если грузы опустить в стаканы с водой? Если в один из них насыпать соль? Описать увиденное, объяснить явление.

ОБОРУДОВАНИЕ: Весы, два одинаковых груза на нитях, два стакана с водой и соль.

ВЫВОД: архимедова сила зависит от объема тела и плотности жидкости, чем больше объем тела и плотность жидкости, тем больше архимедова сила. Зависимость архимедовой силы от плотности жидкости и объема тела выражается формулой

Fapx = r жидк.* g * Vтела

Задание 7. Сравнить разности весов в воздухе и в воде двух тел одинакового объёма, но разной массы. Сделать вывод: зависит ли и как архимедова сила от массы погруженного тела? (ОТВЕТ: не зависит).

ОБОРУДОВАНИЕ: стакан с водой, динамометр, два тела одинакового объема, но разной массы.

Задание 8. Исследуйте: изменится ли архимедова сила на тело (т. е. разность веса тела в воде и в воздухе) с изменением глубины погружения. ( не изменится ).

ОБОРУДОВАНИЕ: мензурка с водой, шпулька от нитей, динамометр.

Задание 9. Изучить: изменится ли выталкивающая сила (т. е. разность веса в воздухе и в воде), если будет меняться положение тела в воде, но при этом сохранится глубина погружения? ( не изменится).

ОБОРУДОВАНИЕ: стакан с водой, тело на нити, динамометр.

Задание 10. Имеется два тела одинаковой массы и объема, но разной формы. Сравнить выталкивающую силу для них при погружении в одну и ту же жидкость. Сделать вывод.

(Сила не изменится).

ОБОРУДОВАНИЕ: стакан с водой, динамометр, два тела равных масс и объема, но разной формы.

На основании опытов делаем вывод.

ВЫВОД: АРХИМЕДОВА СИЛА НЕ ЗАВИСИТ ОТ ПЛОТНОСТИ ТЕЛА, ОТ ГЛУБИНЫ ПОГРУЖЕНИЯ, ПОЛОЖЕНИЯ ТЕЛА И ЕГО ФОРМЫ.

По результатам работы всех групп на доске и в тетрадях появляется ОК. По конспекту ещё раз разбираем основные выводы и результаты.

ТЕМА: «ВЫТАЛКИВАЮЩАЯ СИЛА».

ОК.

1. Обозначается: F выт.

2. Направлена вертикально вверх.

Fвыт. = F арх.

Fвыт.

1. Сила возникает, когда тело погружается в жидкость

2. Способы измерения Fвыт.:

А) Fвыт. = Р в возд. – Р в жидк. = V_Т *g ( r воздуха - r жидкости )

Б) Fвыт. = Р вытесн. жидк. = m жидк. * g

F выт. = F арх.

5. Связь силы архимеда с другими величинами:

F арх.

ЗАВИСИТ НЕ ЗАВИСИТ

Плотность жидкости Плотность тела

Объем тела Глубина погружения

Положение тела

Форма тела

6 . Вычисление

F арх. = r ж. * g * Vт

7. Единицы измерения:

СИ: F = H - Ньютон

Вне СИ: 1 кН = 1000 Н 1 МН = 1000000 Н

1 Н = 0,001 кН 1 Н = 0,000001 МН

Ну, а теперь давайте проверим, как вы усвоили, что же такое архимедова сила и как она действует на тела. Подумайте и ответьте.

1. Почему собака-водолаз легко вытаскивает тонущего из воды, но дотащив до берега, не может сдвинуть его с места?

(В воде помогает архимедова сила, она поднимает тело на поверхность, а на берегу, сила резко уменьшается и возрастает вес тела)

1. Один прекрасно воспитанный, скромный, вежливый мальчик погрузился в жидкость и вел себя там хорошо. Но жидкость все равно вытолкала его. За что вытолкали ни в чем не виноватого ребенка?

(За то, что вес мальчика меньше веса жидкости, взятой в объеме его тела)

1. Пожилые греки рассказывают, что Архимед обладал чудовищной силой. Даже стоя по пояс в воде, он легко поднимал одной левой массу в тысячу килограмм. Правда, только до пояса, выше поднимать отказывался. Могут ли быть правдой эти россказни?

(Могут, если у массы, которую до пояса, не вынимая из воды, поднимал хитрый Архимед, был достаточно большой объем).

ВЫВОД ПО УРОКУ:

Итак, сегодня мы с вами узнали, что на тела, погруженные в жидкость, действует выталкивающая (архимедова) сила. Она направлена вертикально вверх. Её можно измерить:

А) вычисляя разность веса в воздухе и в жидкости;

В) зная вес вытесненной жидкости.

Архимедова сила зависит от плотности жидкости и объема тела.

Ну а теперь, зная все это давайте попробуем ответить на вопросы, прозвучавшие в начале урока.

Благодаря чему многие водоросли располагаются в воде вертикально, несмотря на то, что имеют мягкие стебли?

Благодаря тому, что существует выталкивающая сила, направленная вертикально вверх.

Почему нефтяная пленка поднялась на поверхность воды?

Потому, что на неё действует выталкивающая сила.

Скажите, пожалуйста, а безопасна ли нефтяная пленка для обитателей водоемов. И если нет, то чем?

Даже тончайшая пленка нефти затрудняет проникновение молекул кислорода из атмосферы в воду и выход из неё молекул углекислого газа, что затрудняет дыхание рыбам и всем обитателям водоема.

Давайте подумаем, а какие у нас в городе основные источники загрязнения местных водоемов?

(Банки, бутылки, полиэтиленовые пакеты и пленка, бумага).

Скажите, пожалуйста, а влияет ли это на нас с вами, на наше здоровье?

Хлорирование воды, развитие микробов, инфекции.

Какой же вывод сделаем мы с вами после сегодняшнего разговора? С этими источниками загрязнений нужно вести борьбу. Вот и подходит к концу наше путешествие. Предоставим слово Кате Т., она расскажет нам свое стихотворение, посвященное силе Архимеда. Пожалуйста, Катя.

Жидкости на тело давят,

Вверх его все поднимают,

При этом силу создают,

Что Архимедовой зовут!

Ее считать умеем мы:

Надо знать лишь вес воды,

Что то тело вытесняет-

Все закон нам объясняет.

Открыл его великий грек,

Ему имя-Архимед!

Спасибо.

Наиболее удачливыми помощниками сегодня были:

ОЦЕНКИ, ФАМИЛИИ.

На следующем уроке мы продолжим эту тему. Для этого домашнее задание:

ОБЩЕЕ: 48 – 49;

упр. 32 (1, 2) – письменно; - 1 уровень.

задача 1 (1 вар. - а, б; 2 вар. - в, г) – 2 уровень.

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ: (3 уровень)

1. одинаковая ли сила потребуется, чтобы удержать в воздухе пустое ведро и такое же ведро, но полностью погруженное в воду?

1. Придумайте простой опыт, с помощью которого вы могли бы сравнить плотность ластика с плотностью воды.

1. Что перетянет на весах: сосуд, до краев наполненный водой или такой же сосуд, тоже полный воды, но с плавающим в нем деревянным бруском.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Физика – 7. Громов С.В., Родина Н..А.

2. Самостоятельная работа учащихся в 7 – 8 классах. И. Г. Кирилова.

3. Тетрадь по физике 7 класс. А. В. Усова

4. «Физика – юным»

5. «Физика в школе» журнал.

Задания к уроку:

Лаборатория 1.

Задачи исследования:

• сравнить разности весов двух тел одинаковой массы, но разного объема в воздухе и в воде.

• сделать вывод: зависит ли выталкивающая сила от объема погруженного в жидкость тела? Если зависит, то как?

ОБОРУДОВАНИЕ:

• стакан с водой,

• динамометр,

• два тела одинаковой массы, но разного объема.

Ход работы:

1. подвесить один из грузов к динамометру,

2. определить по шкале динамометра вес груза,

3. поместить груз в воду, полностью, но чтобы груз не касался дна и определить вес груза по динамометру,

4. повторить эксперимент со вторым грузом,

5. сделать вывод.

Лаборатория 2.

Задачи исследования: на коромысле весов уравновешены два подвешенных к чашам груза.

нарушится ли равновесие, если грузы опустить в стаканы с водой?

если в один из них насыпать соль?

описать увиденное, объяснить явление.

ОБОРУДОВАНИЕ:

• весы,

• два одинаковых груза на нитях,

• два стакана с водой и соль.

Ход работы:

1. опустить грузы в сосуды с водой,

2. по шкале динамометра определить вес тела в воздухе,

3. опустить грузы в сосуды с водой, таким образом, чтобы они были погружены полностью, но не касались дна сосуда,

4. определить нарушилось ли равновесие

5. затем опустить один из грузов в сосуд с солевым раствором

6. определить нарушилось ли равновесие

Лаборатория 3.

Задачи исследования:

• сравнить разности весов в воздухе и в воде двух тел одинакового объёма, но разной массы.

• сделать вывод: зависит ли и как архимедова сила от массы погруженного тела?

ОБОРУДОВАНИЕ: сосуд с водой, динамометр, два тела одинакового объема, но разной массы

Ход работы:

1. подвесить груз к динамометру и определить вес тела, по его шкале,

2. затем опустить его же в воду и вновь определить вес тела, по шкале динамометра, но уже в воде

3. повторить пункты 1 и 2, но уже со вторым грузом,

4. сделать вывод

Лаборатория 4.

Задачи исследования:

• исследуйте, изменится ли выталкивающая сила, действующая на тело, полностью погруженное в жидкость, с изменением глубины погружения

ОБОРУДОВАНИЕ: сосуд с водой, груз, динамометр.

Ход работы:

1. подвесить груз к динамометру,

2. определить его вес, по шкале динамометра,

3. погрузить груз в воду, так чтобы он был полностью погружен, но не касался дна,

4. изменяя глубину погружения, по шкале динамометра, наблюдать за весом груза,

5. сделать вывод

Лаборатория 5

Задачи исследования:

• изучить: изменится ли выталкивающая сила (т. е. разность веса в воздухе и в воде), если будет меняться положение тела в воде, но при этом сохранится глубина погружения?

ОБОРУДОВАНИЕ:

• стакан с водой,

• тело на нити,

• динамометр.

Ход работы:

1. подвесить груз к динамометру,

2. определить его вес, по шкале динамометра,

3. погрузить груз в воду, так чтобы он был полностью погружен, но не касался дна,

не изменяя глубину погружения, по шкале динамометра, наблюдать за весом груза, перемещая груз вправо и влево

1. сделать вывод

Лаборатория 6.

Задачи исследования:

• сравнить разности весов двух тел одинаковой массы, но разного объема в воздухе и в воде.

• сделать вывод: зависит ли архимедова сила от объема погруженного в жидкость тела? Если зависит, то как?

ОБОРУДОВАНИЕ:

• стакан с водой,

• динамометр,

• два тела одинаковой массы, но разного объема.

Ход работы:

1. подвесить один из грузов к динамометру,

2. определить по шкале динамометра вес груза,

3. поместить груз в воду, полностью, но чтобы груз не касался дна и определить вес груза по динамометру,

4. повторить эксперимент со вторым грузом,

5. сделать вывод.

Лаборатория 7.

Задачи исследования:

• исследуйте, изменится ли выталкивающая сила, действующая на тело, полностью погруженное в жидкость, с изменением глубины погружения

ОБОРУДОВАНИЕ: сосуд с водой, груз, динамометр.

Ход работы:

1. подвесить груз к динамометру,

2. определить его вес, по шкале динамометра,

3. погрузить груз в воду, так чтобы он был полностью погружен, но не касался дна,

4. изменяя глубину погружения, по шкале динамометра, наблюдать за весом груза,

5. сделать вывод

Лаборатория 8

Задачи исследования:

• изучить: изменится ли выталкивающая сила (т. е. разность веса в воздухе и в воде), если будет меняться положение тела в воде, но при этом сохранится глубина погружения?

ОБОРУДОВАНИЕ:

• стакан с водой,

• тело на нити,

• динамометр.

Ход работы:

1. подвесить груз к динамометру,

2. определить его вес, по шкале динамометра,

3. погрузить груз в воду, так чтобы он был полностью погружен, но не касался дна,

не изменяя глубину погружения, по шкале динамометра, наблюдать за весом груза, перемещая груз вправо и влево

1. сделать вывод