Использование информационных технологий в преподавании физики

Одним из способов повышения интереса к изучению физики является создание небольших электронных учебников для изучения отдельных тем в виде Web – страниц. В процессе такой деятельности ученики осваивают работу с программами MS Word, Paint, FrontPage, Fine Reader, учатся работать со сканером, с локальной сетью.

Подбирается инициативная группа ребят в количестве 4 -5 человек, рассматриваем, какие разделы должен содержать учебник, распределяем, кто из учеников за какой раздел отвечает, кто разрабатывает дизайн Web – страницы. Например, электронный учебник «Архимедова сила» [Приложение 1]состоит:

Если погрузить в воду мячик, наполненный воздухом, и отпустить, то мы увидим, как он тут же всплывет. То же самое произойдет и со щепкой, пробкой и многими другими телами. Какая сила заставляет их всплывать?

Когда тело погружают в воду, на него со всех сторон начинают действовать силы давления воды  ; силы давления, приложенные к нижним участкам тела, оказываются больше сил давления, действующих на тело сверху. Преобладающие силы давления действуют в направлении снизу вверх. Это и заставляет тело всплывать.

Результирующая сила направлена вверх, ее называют выталкивающей силой . Есть у нее и другое название — архимедова сила - сила, действующая на любое тело, погруженное в жидкость или газ (по имена Архимеда, который впервые указал на ее существование и установил, от чего она зависит). На рисунке  эта сила обозначена как F_A.

Архимедова (выталкивающая) сила действует на тело не только в воде, но и внутри любой другой жидкости, так как во всех жидкостях существует гидростатическое давление, разное на разных глубинах. Более того, эта сила действует и в газах, благодаря чему летают воздушные шары и дирижабли. Но если на любое тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, почему же тогда не все тела всплывают на ее поверхность? Почему тонет гвоздь? Чтобы понять, почему в одних случаях тела тонут, а в других всплывают, следует учесть, что на любое тело, погруженное в жидкость, действует не только выталкивающая (архимедова) сила F_A, направленная вертикально вверх, но и сила притяжения к Земле (сила тяжести) F_T направленная вертикально вниз. От того, какая из этих сил больше, и будет зависеть «судьба» погруженного в жидкость тела.

1) если архимедова сила меньше силы тяжести (F_A<F_T) , то тело будет опускаться на дно, т.е. тонуть ;
2) если архимедова сила больше силы тяжести (F_A>F_r), то тело будет подниматься вверх, т.е. всплывать ;
3) если архимедова сила равна силе тяжести (F_A=F_T), то тело будет оставаться в покое (условие плавания тел).

Благодаря выталкивающей силе вес любого тела, находящегося в воде (или в любой другой жидкости), оказывается меньше, чем в воздухе (а в воздухе меньше, чем в безвоздушном пространстве) . В этом легко убедиться на опыте. Для этого достаточно прикрепить груз к динамометру (или к пружине со стрелкой-указателем) и, запомнив положение стрелки-указателя, опустить груз (не отсоединяя его от динамометра) в сосуд с водой. Мы увидим, как стрелка-указатель прибора переместится вверх, показывая уменьшение веса .

Уменьшение веса происходит и при переносе тела из вакуума в воздух (или какой-либо другой газ).

Если вес тела в вакууме (например, в сосуде, из которого откачан воздух) равен Ро, то его вес в воздухе будет равен: Р =Р₀ —F_А , где F_A—архимедова сила, действующая на данное тело в воздухе.

Проделаем опыт . Подвесим к пружине 1 небольшое ведерко 2 и тело цилиндрической формы 3. Отметив положение стрелки-указателя на штативе , поместим тело в сосуд, наполненный жидкостью до уровня отливной трубки. При этом часть жидкости, объем которой равен объему тела, выльется из сосуда в находящийся рядом стакан . Одновременно с этим вес тела в жидкости уменьшится, и указатель пружины переместится вверх.

Этот закон был открыт Архимедом и потому носит его имя — закон Архимеда. Архимедова сила зависит от плотности жидкости, от ускорения свободного падения, от объема тела, находящегося в жидкости. Итак, архимедову силу можно вычислить по формулам: Fa=P_ж; Fa=ρ_жgV; Fa=Ро-Р

1. Какая сила называется архимедовой?
2. Куда направлена архимедова сила?
3. От чего зависит архимедова сила?
4. По каким формулам можно вычислить выталкивающую силу?
5. При каком условии тело тонет?
6. При каком условии тело плавает?
7. Сформулируй закон Архимеда

1. В воздухе тело весит 35 Н, а в керосине— 30 Н. Чему равна архимедова сила, действующая на это тело в керосине?
2. Вес тела в воздухе 20 Н. Определите вес этого тела в масле, если в масле на него действует выталкивающая сила 5 Н.
3. На рисукнке изображены три бруска , плавающие в пресной воде. Определите, какой из этих брусков изготовлен из пробки, какой — изо льда, какой — из дерева. Ответ обоснуйте.
   
4. Тело плавает в пресной воде, полностью погрузившись в нее. Как будет вести себя это тело в керосине? в соленой воде? в спирте?
5. Поплавок изготовлен из древесины, плотность которой в 2 раза меньше плотности воды. Как будет располагаться поплавок в воде? Сделайте рисунок.
6. Что больше весит в воздухе: тонна дерева или тонна железа? Почему?
7. Массы кирпича и куска железа одинаковы. Какое из этих тел легче удержать в воде? Почему?
8. Определите выталкивающую силу, действующую на камень объемом 1,6 м³ в морской воде.
9. Чему равна архимедова сила, действующая в стакане с водой на кусочек железа объемом 1 см³?
10. Тело объемом 0,6 м³ плавает на поверхности воды. Какой объем имеет та часть этого тела, которая выступает над водой, если действующая на него архимедова сила равна 5 кН?

3. Первый брусок из пробки, второй - из дерева, третий - изо льда. Чем меньше плотность вещества, тем меньше сила тяжести, действующая на тело, тем выше тело находится над поверхностью воды.

4. Сила тяжести, действующая на тело, не изменилась. А выталкивающая сила, зависящая от плотности жидкости, меняется. Плотность керосина меньше плотности воды, значит, архимедова сила стала меньше силы тяжести, тело утонет. Тоже самое произойдет в спирте. В соленой воде тело будет всплывать, так как плотность соленой воды больше плотности чистой воды

5. Половина поплавка находится в воде

6. Так как тонна дерева имеет больший объем V=m/p (плотность дерева меньше плотности железа), то архимедова сила Fa=pgV действует больше на тонну дерева, значит, тонна железа весит больше, чем тонна дерева.

7. Кирпич имеет больший объем, так как его плотность меньше плотности железа, архимедова сила действует больше на кирпич, значит, его легче удержать в воде.

После подготовки разделов собираемся группой и соединяем весь материал в единое целое с помощью гиперссылок. Такие учебники часто используются учениками, по каким-то причинам пропустившими изучаемые темы.

Литература:

1. С. В. Громов, Н. А. Родина, Физика 7-й класс