При изучении большой темы в 7 классе для оживления интереса детей полезно проводить уроки-игры с элементами эксперимента.
Обычно такой урок состоит из нескольких частей, представляющих собой разные виды учебной деятельности: небольшая практическая работа, отгадывание загадок, занимательные задачи, заранее подготовленная сценка из жизни Архимеда или просмотр некоторых эпизодов мультфильма или диафильма об Архимеде.
Активность учащегося и его знания оцениваются следующим образом: за каждый правильный ответ он получает жетон. Тот, кто набрал 5 жетонов, получает “5”
Цели: Повторить и обобщить знания по теме “Давление жидкостей и газов”, научить учащихся применять полученные знания на практике, углубить и расширить знания учащихся по теме “Давление жидкостей и газов”.
Ход урока
Сегодня на уроке мы поговорим об истории открытия атмосферного давления, закона Архимеда, поговорим об истории открытия некоторых физических явлений и закономерностей, поговорим и обобщим полученные знания по темам “Давление жидкостей и газов”.
Наш урок проведём в виде игры. На столе лежит кубик. Один из учеников кидает кубик; каждой выпавшей цифре на кубике соответствует карточка. Карточки лежат на столе. В каждой карточке имеется вопрос или задание, которые нужно выполнить.
Цифра 1
Карточка 1
Вообразите себе, что вы присутствуете на уроке в школе 1600 года.
Задание: Внимательно посмотрев сценку “Урок в школе 1600 года” объясните: в чём заключалась ошибка Аристотеля? Как нужно поставить опыт, чтобы обнаружить: надутый шар тяжелее пустого? Почему вода поднимается за поршнем насоса?
Сценка “Урок в школе 1600 года” (в роли учителя и учеников учащиеся класса, которые подготовили сценку заранее)
Учитель: Помолимся, отроки мои… (ученики поднимают руки). Начнём урок (ученики садятся на стулья). Четыре стихии известны нам: земля, вода, огонь, воздух. Какими же свойствами обладает воздух? Имеет ли он вес?
Первый ученик: Великий греческий учёный Аристотель доказал, что воздух веса не имеет. Он положил на весы два одинаковых кожаных бурдюка: один сплюснутый, а другой надутый воздухом. Весы остались в равновесии.
Учитель: Достойный ответ. Теперь поговорим о воде. Все знают, что вода поднимается за поршнем насоса, приводящим в действие наш городской фонтан?
Второй ученик: Вода поднимается потому, что природа боится и не терпит пустоты. Когда мы тянем вверх поршень, под ним образуется пустота и вода устремляется в эту пустоту.
Учитель: Хорошо, отроки мои, урок окончен.
Вопрос 1:
В чём заключалась ошибка Аристотеля? Как нужно поставить опыт, чтобы обнаружить: надутый шар тяжелее пустого? Почему вода поднимается за поршнем насоса?
Ответ 1: (отвечают ученики класса)
Ошибка Аристотеля заключалась в том, что он утверждал, что воздух веса не имеет. Это утверждение было опровергнуто Галилеем, который доказал факт весомости воздуха. Убедиться в этом можно на опыте. Два шара, заполненные воздухом, уравновешены на весах! Выкачав весь воздух из одного шара, мы увидим, что равновесие весов нарушилось, т.е. шар стал легче.
Ошибка была и в ответе про поршень. Если поднимать поршень, то вода за ним будет подниматься потому, что при подъеме поршня между ним и водой образуется безвоздушное пространство. В это пространство под давлением наружного воздуха и устремляется вслед за поршнем вода.
Цифра 2
Задание 2
В 1640 году в Италии в саду герцога Тосканского построили большой фонтан, но когда пустили воду, оказалось, что вода поднялась вслед за поршнем насоса лишь на 10 м и 30 см. Обратились за помощью к учёному Галилео Галилею. Он проверил насос и сказал, что насос исправен, поразмыслив, указал, что выше таким способом воду вообще поднять нельзя. Объяснить это явление удалось ученику Галилео Галилея – Эванджеместе Торричелли.
Задание: Расскажите об опыте Торричелли по обнаружению атмосферного давления и обоснуйте, почему вода не поднимается за поршнем выше 10,3 м?
Ответ 2:
Давление столба жидкости уравновешивается давлением воздуха. Вода не поднимается за поршнем выше 10,3 м, т.к. давление столба воды уравновешивается атмосферным давлением. Чем больше атмосферное давление, тем выше столб жидкости.
(Учащиеся рассказывают об опыте Торричелли).
Цифра 3
Карточка 3
8 мая 1654 года со всех немецких городов собиралась знать, чтобы посмотреть, как в торжественной обстановке бургомистр города Магдебурга Отто фон Герике продемонстрирует удивительный опыт. С пышной свитой прибыл даже император Фердинанд III. Когда выкачали воздух насосом из пространства между сложенными вместе медными полушариями, то оторвать их друг от друга смогли только две упряжки лошадей по 4 в каждой.
Задание: Сейчас вы послушаете частушки. Внимательно послушав, скажите, какая сила сжимала полушария в опыте Герике? Вычислите силу, сжимающую полушария, если считать, что она действует на площадь, равную 2800 см2, а атмосферное давление равно 760 мм рт. ст.
Частушки заранее приготовленные исполняют ученики:
У1:
В славном городе Магдебурге
Начинается показ.
Император сам приехал
Посмотреть на этот раз
У2:
Герике поставил опыт.
Полушария он взял,
Выкачал оттуда воздух,
Растянуть их предлагал.
У3:
Над учёным все смеялись,
К знахарю его вели,
Только сколько не старались,
Отделить их не смогли!
У4:
Две упряжки прискакали,
Стали в стороны тянуть,
Еле-еле растащили.
Объясните, в чём тут суть?
Ответ 3:
Когда выкачали воздух из полости между двумя металлическими полушариями, сложенными вместе, то образовалось в этой полости безвоздушное пространство, т.е. внутри полости давления нет. С внешней стороны на полушария действует давление атмосферы, которое так сильно прижало полушария друг к другу, что их не могли разорвать восемь пар лошадей.
Цифра 4
Карточка 4
Греция конца III века до нашей эры. Сценка “Легенда об Архимеде”
Задание: Просмотрев сценку “Легенда об Архимеде” (или эпизод детского мультфильма об Архимеде), расскажите, как можно определить, с какой силой тело, погружённое целиком в жидкость, выталкивается из жидкости? Чему равна эта сила?
Ответ 4:
Практическая работа
(все приборы и заранее приготовленная таблица находятся на столах у каждого ученика. Ответ дают те ученики, которые первыми выполнили задание).
Рассмотрим на опыте выталкивающее действие жидкости на погружённое в неё тело и определим выталкивающую силу.
Ход работы:
1. Возьмём динамометр и подвесим к нему тело. Отметим и запишем в таблицу показание динамометра. Это будет вес тела в воздухе.
2. Подставим стакан с водой и опускаем тело до тех пор, пока оно всё не окажется под водой. Отметим и запишем в таблицу показание динамометра. Это будет вес тела в воде.
3. По полученным данным вычислим выталкивающую силу, действующую на тело.
4. Вместо чистой воды возьмём насыщенный раствор соли и снова определим выталкивающую силу, действующую на то же тело.
5. Проделаем то же самое, только возьмём тело другого объёма.
Жидкость |
Вес тела в воздухе Р, (Н) |
Вес тела в жидкости Р1, (Н) |
Выталкивающая сила F=P-P1 (H) |
|||
1. Вода |
|
|
|
|
|
|
2.Насыщенный раствор соли в воде |
|
|
|
|
|
|
Вывод: Архимедова сила зависит от плотности жидкости, в которую погружено тело, и от объема этого тела.
Цифра 5
Карточка 5
В 1663 году вышла в свет книга французского учёного Блёза Паскаля “Трактат о тяжести массы воздуха”. В этой книге описаны опыты, доказывающие, что атмосферное давление изменяется с высотой над уровнем моря.
Задание: Объясните причину этого явления и расскажите, как при помощи барометра можно определить, на какой высоте вы находитесь над поверхностью Земли?
Ответ 5:
Высота воздушного столба, оказывающего давление, при подъёме уменьшается. В верхних слоях атмосферы воздух менее плотен.
Цифра 6
Карточка 6
Великий русский учёный М.В. Ломоносов много посвятил изучению воздушной оболочки Земли. Им были введены в употребление слова “атмосфера” и “барометр”, Ломоносов одним из первых объяснил причину упругости воздуха и механизм передачи атмосферного давления по всем направлениям без изменения.
Задание: Объясните на основе молекулярных представлений, почему в комнате на первом этаже и на улице атмосферное давление одинаково?
Следующий вид деятельности учащихся: отгадывание загадок.
Загадки.
Учитель загадывает загадку и бросает мяч ученику, который будет отгадывать.
Загадка1:
Вопрос не прост,
Прошу подумать всех:
Докажет кто, что жидкость
Давит сверху вниз?
Ответ на загадку демонстрируется экспериментом.
Ответ: Возьмём тело, подвешенное к пружине со стрелкой – указателем на конце. Растяжение пружины отмечает на штативе стрелка. При опускании тела в воду пружина сокращается. На тело, находящееся в жидкости, действует сила, выталкивающая это тело из жидкости. Эта сила направлена снизу вверх.
Загадка 2:
Скажи, какой великий человек
Прославил свой далёкий древний век
Тем, что открыл для жидкости закон,
Тем, что навек был в физику влюблён?
Вывешен на доске портрет Архимеда.
Ответ: Архимед.
Загадка 3:
Посмотреть на этот опыт
Все бегут как на пожар
Не качай – лежит пластинкой,
Откачаешь воздух – шар.
Загадка 4:
Поднимаемся мы в гору,
Стало трудно нам дышать,
А какие есть приборы,
Чтоб давленье измерять?
Ответ: Барометр – анероид.
Загадка 5:
Если взять два разных тела,
В жидкость опустить одну,
Видно, что одно всплывает,
А другое – в миг ко дну.
Жидкость та ж, сомненья нет,
Ну, а в чём же тут секрет?
Загадка 6:
А ну-ка, быстро посмотри
И разреши сомненье.
Скажи нам, как узнать внутри
У жидкости давленье?
Ответ: 
Загадка 7:
Если тело в жидкость опустить,
Будет жидкость снизу на него давить.
Почему же тело погружается?
Может быть, здесь физика кончается?
Загадка 8:
Бортпроводница очень мило
Перед отлётом попросила
Из ручек вылить все чернила.
Зачем ей это надо было?
Ответ: На большой высоте давление окружающего воздуха мало, а давление в ручке равно атмосферному давлению на поверхности Земли. Под давление избыточного давления чернила могут вылиться из ручки.
Работа по карточкам.
Задание 1:
На рисунке изображено одно и то же тело, плавающее в двух разных жидкостях. Плотность, какой жидкости больше? Почему? Что можно сказать о силе тяжести, действующей на тело, и архимедовой силе в поле другом случае?
Ответ: Чем меньше плотность тела по сравнению с плотностью жидкости, тем меньшая часть тела погружена в жидкость.
а) 
тела
>
жид
Fтяж>Fарх
б) тела
<жид
Fтяж<Fарх
Задание 2:
Картофелина тонет в пресной воде, но плавает в солёной. Объясните почему? Понаблюдайте это сами на опыте.
Ответ: сол.
воды >чист. воды
Дополнительно:
1. В какой воде и почему труднее плавать: морской или речной?
Ответ: в речной, т.к. речн. воды <морской воды
2. Тело плавает в пресной воде, полностью погрузившись в неё. Как будет вести себя это тело в керосине? В солёной воде? В спирте?
Смотрим по таблице плотности жидкостей.
Ответ: кер
= 800 кг/м3 – тело тонет;
сол.
воды = 1030 кг/м3 – тело всплывает;
спирта =
800 кг/м3 – тело тонет.