Задачи урока:
Добиться усвоения учащимися условий плавания тел на основе изученного понятия об архимедовой силе. Развивать умения учащихся определять архимедову силу с помощью динамометра и мерного стакана, делать выводы по результатам экспериментальных заданий.
Показать использование условий плавания тел в технике, в народном хозяйстве.
Развивать творческую активность, творческие способности учащихся.
Я буду умным,
Я буду знающим,
Я буду стараться
И все получится!
Ход урока
1. Учит.:
- Ребята, нам известно о действии жидкости и газа на погруженное в них тело, мы изучили условия плавания тел. Тему сегодняшнего урока мы узнаем, решив кроссворд.
По горизонтали:
1. Единица деления. 2. Единица массы. 3. Кратная единица массы. 4. Единица площади. 5. Единица времени. 6. Единица силы. 7. Единица объема. 8. Единица длины.
Ответы:
1. Паскаль. 2. Килограмм. 3. Тонна. 4. Квадратный метр. 5. Час. 6. Ньютон.
7. Литр. 8. Метр.
2. Учит.:
- На предыдущих уроках мы познакомились с действием жидкости на тела, погруженные в неё. Какая сила возникает при погружении тела в жидкость?
Уч: Архимедова сила.
Учит: Куда направлена эта сила?
Уч: Она направлена вертикально вверх.
Учит: От чего зависит архимедова сила?
Уч: Архимедова сила зависит от объёма тела и от плотности жидкости.
Учит: А если тело не полностью погружено в жидкость, то как определяется архимедова сила?
Уч: Тогда для подсчета архимедовой силы надо
использовать формулу FA = 
ж g V, где V – объем той
части тела, которая погружена в жидкость.
Учит: Какими способами можно на опыте определить архимедову силу?
Уч: можно взвесить жидкость, вытесненную телом, её вес и будет равен архимедовой силе. Можно найти разность показаний динамометра при взвешивании тела в воздухе и в жидкости, эта разность тоже равна архимедовой силе. Можно определить объем тела с помощью линейки или мензурки. Зная плотность жидкости, объем тела, можно вычислить архимедову силу.
Учит: Итак, мы знаем, что на всякое тело, погруженное в жидкость, действует архимедова сила. Но одни тела плавают в жидкости, другие тонут, а третьи всплывают на поверхность. Почему? Сегодня мы выясним это.
Запишите в тетради тему урока - “ Условия плавания тел”.
Попробуем все сведения об условиях плавания тел получить из опыта. Мы с вами уже так поступали при изучении силы трения. Только тогда все выполняли одинаковые опыты – одни и те же задания, а сегодня каждая группа получит своё задание. После выполнения заданий мы обсудим полученные результаты и выясним условия плавания тел. Внимательно прочитайте задания в учебнике, постарайтесь не отвлекаться, на выполнение задания вам даётся 15 минут. Все результаты записывайте в тетрадь. Если возникнут вопросы, поднимите руку.
(Ребята получают карточки с заданиями и оборудование для их выполнения - 7 вариантов. Варианты заданий не одинаковы по уровню трудности: первое – наиболее простое, 6 и 7 – сложнее. Они даются соответственно уровню подготовки.)
Первый вариант: понаблюдать, какие из предложенных тел тонут и какие плавают в воде; найти в таблице учебника плотности, соответствующих веществ и сравнить с плотностью воды. Результаты оформить в виде таблицы.
| Плотность жидкости | Плотность вещества | Тонет или нет |
Для выполнения этого задания нужен сосуд с водой и набор тел: стальной гвоздь, фарфоровый ролик, кусочки свинца, алюминия, органического стекла, пенопласта, пробки, парафина. Тела находятся в коробке с перегородками, в каждой ячейке указано название вещества.
Второй вариант: сравнить глубину погружения в воде деревянного и пенопластового кубиков одинаковых размеров; выяснить, отличается ли глубина погружения деревянного кубика в жидкости разной плотности. Результат опыта представить на рисунке.
Для проведения опыта нужны два сосуда (с водой и с маслом), деревянный и пенопластовый кубики.
Третий вариант: сравнить архимедову силу, действующую на каждую из пробирок, с силой тяжести каждой пробирки; сделать вывод на основании результатов опытов.
При выполнении этого задания используются мензурка, динамометр, две пробирки с песком (пробирки с песком должны плавать в воде, погрузившись на разную глубину).
Четвертый вариант: заставить картофелину плавать в воде. Объяснить результаты опыта. Для выполнения задания используется сосуд с водой, пробирка с поваренной солью, ложка, картофелина средней величины.
Пятый вариант: добиться, чтобы кусок пластилина плавал в воде. Пояснить результаты опыта.
Для выполнения задания потребуются сосуд с водой и кусок пластилина.
Шестой вариант: выяснить, изменится ли глубина погружения пробирки в воду, если: а) пластилин положить внутрь пробирки; б) прикрепить его ко дну пробирки снаружи.
При выполнении задания используются сосуд с водой, пробирка, кусок пластилина.
Седьмой вариант: выяснить, какой груз может поднять плот (кусок пенопласта) в воде.
Для проведения опыта из пенопласта заранее вырезают небольшой прямоугольный параллелепипед и подбирают несколько тел разной массы.
Пока учащиеся выполняют задания, наблюдаю за их работой, оказываю необходимую помощь. Поскольку ответы ребят будут использоваться при изложении нового материала, намечаю, в какой последовательности они будут отчитываться.
Учит: Заканчиваем работу, приборы отодвиньте на край стола. Переходим к обсуждению результатов. Сначала выясним, какие тела плавают в жидкости, а какие – тонут.
(Отвечают в основном ребята, выполнявшие задания первого варианта. Один из них называет те тела, который тонут в воде, другой – тела, которые плавают, третий сравнивает плотности тел каждой группы с плотностью воды. После этого все вместе делают вывод.)
Если плотность вещества, из которого изготовлено тело больше плотности жидкости, то тело тонет. А если плотность вещества меньше плотности жидкости, то тело плавает.
(Выводы записываются на доске и в тетрадях.)
Что произойдет с телом, если плотности жидкости и вещества будут равны? Этот вопрос мы пока мы пока оставим открытым, а несколько позже вернемся к нему.
Посмотрим, как ведут себя тела, плавающие на поверхности жидкости. Некоторые ребята рассматривали, как ведут себя тела, изготовленные из дерева и пенопласта в одной и той же жидкости. Что они заметили?
Уч: Глубина погружений тел разная. Пенопласт плавает почти на поверхности, а дерево немного погрузилось в воду.
Учит: Что можно сказать о глубине погружения деревянного бруска, плавающего на поверхности воды, масла?
Уч: В масле брусок погружался глубже, чем в воде.
Учит: Таким образом, глубина погружения тела в жидкость зависит от плотности жидкости и самого тела. Запишем этот вывод.
Теперь выясним, можно ли заставить плавать тела, которые в обычных условиях тонут в воде, например картофелину или пластилин. Посмотрим опыт. Бросим эти тела в воду (проводится демонстрация). Что вы наблюдаете?
Уч: Они тонут в воде.
Учит: А у Леши картофелина в воде плавает. В чем же дело?
Уч: Чтобы заставить картофелину плавать, я насыпал в воду больше соли.
Учит: Что же произошло?
Уч: У соленой воды увеличилась плотность и она стала сильнее выталкивать картофелину. Плотность воды возросла и архимедова сила стала больше.
Учит: Правильно. А у ребят, выполнявших задание с пластилином, соли не было. Каким образом вам удалось добиться, чтобы пластилин плавал в воде?
Уч: Я сделал из пластилина лодочку. Она имеет большой объем и поэтому плавает.
Учит: Наверно не просто большой, а больший, чем у куска пластилина.
Уч: А мы сделали из пластилина коробочку, она тоже плавает.
Учит: А она почему плавает?
Уч: У нее тоже больше объем, чем у куска пластилина.
Учит: Итак, чтобы заставить плавать обычно тонущие тела, можно изменить плотность жидкости или объем погруженной части тела. При этом изменяется и архимедова сила, действующая на тело. Как вы думаете, есть ли какая – нибудь связь между силой тяжести и архимедовой силой для плавающих тел?
Уч: Мы погружали в воду две пробирки с песком – одна легче, другая тяжелее, - и обе они плавали в воде. Мы определили, что архимедова сила в том и другом случае примерно равна силе тяжести.
Учит: Молодцы. Значит, если тело плавает, то FA = Fтяж. (записываю на доске). А если тело тонет в жидкости?
Уч: Тогда сила тяжести больше архимедовой силы.
Учит: А если тело всплывает?
Уч: Значит, архимедова сила больше силы тяжести.
Учит: Дома для каждого из этих случаев сделайте рисунок.
Итак, получили условие плавания тел: то FA = Fтяж. Но оно не связано с плотностью тела или с плотностью самой жидкости. Можно ли по-другому выразить условие плавания тел? Давайте попробуем. Мы знаем, что если тело плавает, то FA = Fтяж . (записываю на доске вывод). Значит, условия тел можно сформулировать двумя способами: сравнивая архимедову силу и силу тяжести или сравнивая плотности жидкости и находящегося в ней вещества. Где в технике учитываются эти условия?
Уч: При постройке кораблей. Раньше делали деревянные корабли и лодки. Плотность дерева меньше плотности воды, и корабли плавали в воде.
Учит: Металлические корабли тоже плавают, а ведь куски стали тонут в воде.
Уч: С ними поступают так, как мы поступили с пластилином: увеличивают объем, архимедова сила становится больше, и они плавают. Еще делают понтоны и подводные лодки.
Учит: Итак, в судостроении используется тот факт, что путем изменения объема можно придать плавучесть практически любому телу. А учитывается ли как-нибудь связь условий плавания тел с изменением плотности жидкости?
Уч: Да, при переходе из моря в реку меняется глубина осадки судов.
Учит: Приведите примеры использования условий плавания тел в технике.
Уч: Для речных переправ применяют понтоны. В морях и океанах плавают подводные лодки. Для подводного плавания часть их емкости заполняют водой, а для надводного – воду выкачивают.
(Демонстрирую с помощью эпидиаскопа рисунки современных кораблей.)
Учит: Посмотрите внимательно на атомный ледокол. В нашей стране работают несколько таких ледоколов. Они самые мощные в мире и могут плавать, не заходя в порты, более года. Но подробнее мы поговорим об этом на следующем уроке.
Откройте дневники и запишите задание на дом: § 48.
Мы не рассматривали сегодня задания шестого и седьмого вариантов. Ребята, выполнявшие их, сдадут свои тетради, а итоги этой работы мы обсудим на следующем уроке.
Оформление доски: Задание на дом § 48
Тема урока: Условия плавания тел.
| 1. Если вещества > жидкости, то тела тонут. 2.
Если 3. Если Глубина погружения тела зависит от |
1. Если Fтяж > FА, то тело
тонет. 2. Если Fтяж < FА, то тело всплывает. 3. Если Fтяж = FА, то тело плавает внутри жидкости. |
Пусть FА = Fтяж - тело плавает.
FА = жgVт
, Fтяж = mg, m = gвVт
Следовательно,
тогда Fтяж =
или
Если
вещества =
жидкости, то тело плавает.