Конспект урока физики в 7 классе

Тема: « Архимедова сила»

Тип урока: Урок изучения нового материала

Цели:

1. образовательная цель: обеспечение усвоения учащимися знаний по

изучаемому материалу и введение основной формулы для расчета

архимедовой силы, научить учащихся практическому применению закона

Архимеда и умению решать задачи по изучаемому материалу.

2. воспитательная цель: показать закономерную связь изучаемого

физического явления с реальной жизнью;

3. развивающая цель: интенсивное развитие у учащихся познавательной

активности и формирование мотивации к дальнейшему применению

полученных теоретических знаний в практической деятельности;

Задачи:

- Сформировать у учеников понимание об Архимедовой силе, а так же

умение выводить формулу, выражающую зависимость этой силы от

плотности жидкости (газа) и объема тела, на основе закона Паскаля;

- Продолжить развитие логического мышления, монологической и

диалогической речи, зрительной памяти, закрепить умения работать в

команде, помогать ученикам, преодолевать трудности при анализе и синтезе

получаемой информации.

- Активное формирование у учащихся умению строить определения и

интерпретацию физических понятий и явлений, выбирать наиболее

рациональные способы выполнения экспериментов и поставленных задач .

Ход урока:

1.

Организационный момент.

Мобилизация внутренних ресурсов и формирование положительного

настроя учеников и преподавателя в начале урока. Создание

благоприятной атмосферы в классе для продуктивной работы.

2. Актуализация опорных знаний (фронтальный опрос).

Проведение повторения предыдущего материала с целью активизации

утраченных и забытых воспоминаний для дальнейшей работы. Подготовка

учащихся к освоению новой темы.

Для повторения изучаемого материала, мною были использованы

следующие вопросы:

1) Дать определения понятиям массы, объема, плотности, силы тяжести, веса

тела?

2) Какой физической величиной названы эти величины?

3) В каких единицах в системе СИ данные физические величины

выражаются?

4) Составить формулы для измерения плотности, силы тяжести, массы, веса

и объема тела?

В процессе обсуждения вопросов, я задействую своё внимание на том, что

дети умеют делать на основе ранее полученной информации. Эти навыки

можно проследить по выраженности 4 компонентов.

1)Учащиеся умеют графически изображать силу тяжести, вес тела на опоре и

подвесе;

2) Обучающиеся оперирует предыдущими знаниями, формулами для

решения расчетных задач на нахождение массы, объема, плотности, силы

тяжести и веса тела;

3) Самостоятельно решают качественные задачи.

4) Умеют записывать условия задачи в виде таблицы.

В качестве наглядного пособия к новой теме, я предлагаю ученикам

заполнить таблицу с физическими величинами и их характеристиками.

Данная таблица является не только закреплением прошлого изучаемого

материала, но и кратким опорным конспектом для составления формулы

Архимедовой силы. В конце заполнения таблицы, мы отвечаем на несколько

тематических вопросов, при переходе к следующему этапу образовательного

процесса.

Величина

Обозначени

е

Формула

Единицы

измерения

Приборы

для

измерения

физических

величин

1. Объем

V

V=Sh

м

3

мензурка,

линейка

2. Масса

M

m=



V

Кг

Весы

3. Вес

P

P=mg

H

Динамомет

р

4. Давление

в жидкостях

P

P=



gh

Па

Манометр

Вопросы для обсуждения:

1). Как распространяется давление внутри жидкости?

2). Чем объясняется увеличение давления жидкости с глубиной?

3). Как распределяется давление в жидкости на одном и том же уровне?

4). Какие силы действуют на тело, погруженное в жидкость?

5). Почему в воде человека легко удержать на руках, а при выходе из

воды он становится тяжёлым?

6). Почему огромный железный корабль плывёт, а железный гвоздь

тонет?

7). Почему пенопласт трудно удержать под водой?

А что же такое вода? Давайте-ка, порассуждаем на эту тему.

Вода - самое удивительное вещество! Одна из основных составляющих

жизни. Тончайшим слоем покрывает она 2/3 поверхности земного шара,

разделяя континенты. Вода присутствует и в атмосфере в виде пара и

мельчайших капелек, из которых состоят дождевые облака. Круговорот воды

в природе - это могучие реки Сибири и хрустальные звенящие весенние

ручейки, это дожди, ливни, снегопады, утренние туманы и капельки росы на

зеленой траве. Изучая химию, биологию, географию, физику, вы будете

знакомиться со свойствами воды и не раз поразитесь тому, насколько тесно и

неожиданно связана она с нашей жизнью, увидите самые разные ее стороны.

Сегодня вы познакомитесь подробно с одним из свойств воды. Хотите узнать

каким?

3.Объяснение нового материала

(запись основных моментов в

тетради).

Прежде, чем получим и выведем формулу для измерения Архимедовой

силы, мы с вами прослушаем «Легенду об Архимеде» Существует легенда о

том, как Архимед пришел к открытию, что выталкивающая сила равна весу

жидкости в объеме тела. Он размышлял над задачей, заданной ему

сиракузским царем Гиероном (250 лет до н. э.).

Царь Гиерон поручил ему 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 или нет.

Достоверно неизвестно, каким методом пользовался Архимед, но можно

предположить следующее. Сначала он нашел, что кусок чистого золота в 19,3

раза тяжелее такого же объема воды. Иначе говоря, плотность золота в 19,3

раза больше плотности воды.

Архимеду надо было найти плотность вещества короны. Если эта

плотность оказалась бы больше плотности воды не в 19,3 раза, а в меньшее

число раз, значит, корона была изготовлена не из чистого золота.

Взвесить корону было легко, но как найти ее объем? Вот что затрудняло

Архимеда, ведь корона была очень сложной формы. Много дней мучила

Архимеда эта задача. И вот однажды, когда он, находясь в бане, погрузился в

наполненную водой ванну, его внезапно осенила мысль, давшая решение

задачи. Ликующий и возбужденный своим открытием, Архимед воскликнул:

«Эврика! Эврика!», что значит: «Нашел! Нашел!».

Архимед взвесил корону сначала в воздухе, затем в воде. По разнице в

весе он рассчитал выталкивающую силу, равную весу воды в объеме короны.

Определив затем объем короны, он смог уже вычислить ее плотность, а

зная плотность, ответить на вопрос царя: нет ли примесей дешевых металлов

в золотой короне?

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.

А также стихотворение, которое вы сейчас услышите:

«Архимед открыл закон,

Мылся в ванне как-то он,

Полилась на пол вода,

Догадался он тогда.

Сила действует на тело,

Так природа захотела,

Шар летит как самолёт,

Что не тонет, то плывёт!

И в воде груз легче станет,

И тонуть он перестанет,

Океаны вдоль Земли,

Покоряют корабли! »

Но, как известно Легенды, это лишь миф, сказка и не имеет достоверного

научного и практического обоснования. Но в нашем современном обществе

можно подтвердить гипотезу Архимеда, эмпирическим путем, то есть через

опыты.

Возьмем ванночку с водой и мяч. Проведем первый опыт.

Опыт 1: Погружаем мяч полностью в воду и быстро убираем руку. Мяч

«выпрыгивает» из воды.

1) Почему мяч всплыл на поверхность воды? На мяч подействовала сила.

Совершенно верно: подействовала сила, которая вытолкнула мяч из воды.

Назовем ее выталкивающая сила.

Опустим в тот же аквариум алюминиевый цилиндр. Тело утонуло.

2) Действует ли выталкивающая сила в этом случае? Подумайте, как с

помощью приборов можно проверить, действует ли выталкивающая сила на

алюминиевый цилиндр?

Воспользуемся штативом с муфтой и лапкой, прикрепим к нему динамометр.

и подвесим тело к пружине динамометра Проведем второй опыт..

Опыт 2: Подвесим тело к пружине динамометра. Замерим его показание,

затем опустим тело в воду и увидим, что показания динамометра

уменьшились.

Исходя из проведенных опытов, мы можем сделать однозначный вывод. Что

на любые тела, погруженные в воду, действует выталкивающая сила.

Если тело находится в жидкости или газе, то на него действует сила,

направленная противоположно силе земного притяжения, которая называется

Архимедовой силой.

Проведя наглядные опыты, мы с вами подвертели гипотезу, высказанную

Архимедом. Теперь нам нужно научное объяснение закона Архимеда к

нашему физическому миру. Закон Архимеда звучит на языке физики так:

Сила, выталкивающая целиком погруженное в газ или жидкость

тело, равна весу газа или жидкости в объеме этого тела.

Формула для расчета Архимедовой силы записывается так:

F

A

=



ж

gVт

А теперь запишем каждую величину, входящую в эту формулу и в каких

единицах системы СИ она измеряется:

F

A –

Архимедова сила, (Н)



ж-

Плотность жидкости, (кг/м3)

g- постоянная величина, (≈9,8 Н/кг)

Vт – объем тела, (м3)

1. Если архимедова сила больше силы тяжести, то тело будет подниматься из

жидкости — всплывать. В случае с газом это проявляется как поднятие

вверх, например, наполненного гелием воздушного шарика.

2. Если архимедова сила равна силе тяжести, то их общая сила равна 0, и тело

может находиться в равновесии в любом месте жидкости.

3. Если архимедова сила меньше силы тяжести, то тело будет опускаться на

дно — тонуть.

Из формулы можно сделать выводы:

1. Если плотность тела меньше плотности жидкости, то архимедова сила

больше веса тела, и тело всплывает (и после этого плавает на поверхности

жидкости).

2. Если плотность тела равна плотности жидкости, то архимедова сила равна

весу тела, и тело плавает внутри жидкости.

3. Если плотность тела больше плотности жидкости, то архимедова сила

меньше веса тела — и тело тонет.

Корабли изготавливают из стали, но внутри них много воздуха, и поэтому

общая плотность корабля меньше плотности воды.

Подводная часть корабля занимает большой объём, она вытесняет так много

воды, что подъёмная сила становится достаточно большой, чтобы корабль не

тонул.

4. Закрепление нового материала

Переходим к следующему этапу нашего занятия – учимся решать задачи

на применение Закона Архимеда и закрепляем полученные знания.

Тестовые задания

1. Вес картофелины в воздухе равен 3,5 Н, а в воде 0,5 Н. Чему равна

выталкивающая сила?

А) 4 Н;

Б) 0,3 Н;

В) 3 Н;

Г) 2,7 Н.

2. Железный и деревянный шары равных объемов бросили в воду. Равны ли

выталкивающие силы, действующие на эти шары?

А) На железный шар действует большая выталкивающая сила;

Б) Большая выталкивающая сила действует на деревянный шар;

В) На оба шара действуют одинаковые выталкивающие силы.

3. К пружинному динамометру подвешено металлическое тело. В каком

случае показания динамометра будут больше: если тело опустить в воду или

в керосин?

А) Больше в воде;

Б) Больше в керосине;

В) Одинаковые.

4. Выталкивающая сила рассчитывается по формуле?

А) p=gph;

Б) F=gpжVт;

В) F=gm;

Г) F=pS.

5.Выталкивающая сила тем больше, чем

А) ближе ко дну емкости с жидкостью находится тело;

Б) больше плотности тела;

В) больше плотности жидкости;

Г) больше объем тела.

Качественные задачи

Задание 1.

На какой из опущенных в воду стальных шаров действует

наибольшая выталкивающая сила?

Задание 2. Одинакового объема тела - стеклянное и стальное - опущены в

воду. Одинаковые ли выталкивающие силы действуют на них?

Задание 3.

Одинаковые ли выталкивающие силы будут действовать на

данное тело в жидкости при погружении его на разную глубину?

Решаем задачи на повторение.

1). Алюминиевый и медный бруски имеют одинаковые массы. Какой из них

легче поднять в воде?

2).

Чему равна архимедова сила, действующая в воде на полностью

погруженный медный брусок массой 890 г?

3). Ходить по берегу, усеянному галькой, босыми ногами больно. А в воде,

погрузившись глубже пояса, ходить по мелким камням не больно. Почему?

4). Пожилые греки рассказывают, что Архимед обладал чудовищной силой.

Даже стоя по пояс в воде, он легко поднимал одной левой рукой массу в 1000

кг. Правда, только до пояса, выше поднимать отказывался. Могут ли быть

правдой эти рассказы? (Да, если объем тела большой).

5).Собака легко перетаскивает утопающего в воде, однако, на берегу она не

может сдвинуть его с места? Почему?

6).Вес кирпича в воздухе 30 Н, а в воде – 10Н. Чему равна, действующая на

кирпич, архимедова сила?

7). Объём куска железа 0,1 дм3. Какая выталкивающая сила будет на него

действовать при полном его погружении в воду; в керосин?

8).Бетонная плита объёмом 2 м3 погружена в воду. Какую силу необходимо

приложить, чтобы удержать её в воде; в воздухе?

9).Предположив, что корона царя Гиерона в воздухе весит 20 Н, а в воде

18,75 Н, вычислите плотность вещества короны. Полагая, что к золоту было

подмешано только серебро, определите, сколько в короне было золота и

сколько серебра. При решении задачи плотность золота считайте равной 20

000 кг/м3, плотность серебра — 10 000 кг/м3. Каков был бы объём короны из

чистого золота?

10).Туристы, плывущие в лодке, уронили в реку банку с консервами объёмом

0,5 дм3. Определите выталкивающую силу, действующую на банку во время

её погружения.

11).На дороге лежит камень массой 26 кг и объёмом 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?

5. Рефлексия

Наш урок подходит к завершению. Подведем итоги урока. В виде опроса

обращаюсь к ученикам в классе.

1)

Что нового вы узнали, поняли?

2)

Что научились делать?

3)

Что понравилось больше всего на уроке?

4)

Что вызвало затруднение? Почему?

5) Достигнута ли цель урока?

Сегодня на уроке вы получили дополнительный жизненный опыт.

Надеюсь, что знания и умения, полученные на уроке, помогут вам лучше

ориентироваться в окружающем мире, а физические явления станут для вас

более понятными и привлекательными.

6. Домашнее задание: п. 51, упражнение 26 (1,2,3), Ответить на вопросы в

конце параграфа.