Уровень школьников: 7 класс (общеобразовательный).
Форма учебной работы: классно-урочная.
Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний.
Дидактические цели:
- Обнаружить наличие силы, выталкивающей тело из жидкости или газа и выяснить, от каких факторов она зависит.
- Научить учащихся вычислять величину силы, выталкивающей тело из жидкости.
- Сформулировать закон Архимеда.
Задачи урока:
- Образовательные: изучить закон Архимеда (история открытия, зависимость от других величин, вывод и формулировка закона, экспериментальное подтверждение закона.)
- Воспитательные: в целях интернационального воспитания обратить внимание обучающихся, что физика развивается благодаря открытиям учёных всех времён и народов.
- Развивающие:
- осуществляя проблемно-поисковый метод самостоятельно сделать вывод: какие физические параметры тела и жидкости влияют на величину выталкивающей силы, а какие не влияют;
- применять полученные знания для решения задач.
Оборудование:
- Ведерко Архимеда.
- Рычажные весы.
- Набор физических тел различной массы и формы.
- Демонстрационный динамометр.
Демонстрации:
- Выталкивающее действие жидкости на погруженное в нее тело.
- Независимость силы, выталкивающей погруженное в жидкость тело от глубины погружения.
- Определение величины силы, выталкивающей тело из жидкости.
План урока:
I. Актуализация знаний:
- Как рассчитать давление жидкости на дно сосуда?
- Закон Паскаля.
- От чего зависит давление внутри жидкости?
- Как рассчитать силу давления жидкости на площадку, находящуюся внутри жидкости.
II. Изучение нового материала:
- Выталкивающее действие жидкости и газа на погруженное в них тело.
- Независимость силы, выталкивающей погруженное в жидкость тело.
- Объяснения причины возникновения силы, выталкивающей тело из жидкости.
- расчёт величины силы, выталкивающей тело из жидкости. Опытное подтверждение.
- Архимедова сила.
- Сообщение на тему: «Легенда об Архимеде».
III. Закрепление и систематизация знаний:
- От каких физических величин зависит Архимедова сила?
- От каких величин не зависит Архимедова сила?
- Заполнение таблицы.
Ход урока
I. Актуализация знаний:
Фронтальный опрос.
1. Как рассчитать давление жидкости на дно сосуда?
Внутри жидкости существует давление и на одном и том же уровне оно одинаково по всем направлениям. С глубиной давление увеличивается.
p=gρh, где h – высота столба жидкости; ρ- плотность жидкости; p – давление
2. От чего зависит давление внутри жидкости?
От высоты столба жидкости. Чем больше высота, тем больше давление.
От плотности жидкости. Чем больше плотность жидкости, тем больше давление жидкости.
II. Изучение нового материала:
Под водой мы можем легко поднять камень, который с трудом поднимаем в воздухе. Как можно объяснить это явление? Сегодня мы постараемся объяснить это и другие явления.
Детский шарик, наполненный водородом, выпускаю из рук. Он поднимается вверх. Объявляю тему урока, основные задачи.
1. Демонстрируем выталкивающее действие воды.
Что брали?
- Динамометр
- Физическое тело (цилиндр)
Что наблюдали?
Уменьшение показания динамометра при погружении тела в воду.
Вывод: Тело находящееся в жидкости, выталкивается из неё с некоторой силой.
2. Меняю глубину погружения тела.
Что наблюдали?
Показания динамометра не изменились.
Вывод: Глубина погружения не влияет на величину выталкивающей силы.
3. Объясняем причину возникновения выталкивающей силы.
Почему силы F1 и F2 не уравновешивают друг друга?
На грань 1 давит столб жидкости высотой h1, а на грань 2 – столб жидкости высотой h2
h1 < h2
F1 < F2
Fвыт = F2 - F1
F3 = F4 , т.к. h3 = h4
Эти грани находятся на одном уровне в воде.
Рассматриваем это как одновременное проявление закона Паскаля.
F1 = P1 S = g ρ h1 S
F2 = P2 S = g ρ h2 S
Акцентирую внимание учащихся на то, что сила выталкивающая тело из жидкости, есть разность между силой давления F2 на нижнюю грань параллелепипеда с силой давления F1 на нижнюю грань, т.е.
Fвыт = F2 - F1
4. А какая величина этой силы?
Сначала находим величину этой силы теоретически, а затем подтверждаем эксперементально.
Определяем силу давления на верхнюю грань, пользуясь рисунком.
F1 = P1S, P1 = ρ g ж h1 => F1 = ρж g h1 S, но h1 S = V1ж – Объём столбика жидкости над верхней гранью.
По аналогии: F2 = P2S = ρ ж g h2 S, но h2 S = V2ж
т.к. ρ жV ж = m2 ж
Получаем:
F1 = m1ж g
F2 = m2ж g
F = F2 – F1 = P2 – P1
Если от веса столбца жидкости высотой h2 отнять вес столбика жидкости высотой h1, то получим вес жидкости в объёме тела т.е.
F = mж g
Значит, сила, выталкивающая тело из жидкости, численно равна весу жидкости в объёме погруженного тела.
5. Далее на опыте с «ведёрком Архимеда» проверяем этот вывод.
Что использовали:
- Ведёрко «Архимеда»
- Ёмкость с водой
Обращаю внимание, что цилиндр имеет тот же объём, что ведёрко.
Что делали: Цилиндр опускаем в воду. Обнаруживаем наличие выталкивающей силы. Затем в ведёрко наливаем воду.
Что наблюдали: При погружении цилиндра в сосуд обнаружили наличие выталкивающей силы. После заполнения ведёрка водой система вернулась в исходное положение.
Вывод: На цилиндр погруженный в воду действует выталкивающая сила, равная весу жидкости взятому в объёме цилиндра.
6. Вывод о величине выталкивающей силы впервые сделал Архимед, поэтому эту силу называют Архимедовой.
Fa - Архимедова сила
Формулируем закон Архимеда: «На тело, погружённое в жидкость действует выталкивающая сила равная весу жидкости взятому в объёме данное тела.»
Обучающиеся демонстрируют сообщение-презентацию на тему: «Легенда об Архимеда»
III. Закрепление:
1. Так какие величины влияют, а какие не влияют на величину выталкивающей силы?
Предложенные величины:
- Масса тела
- Плотность жидкости
- Форма тела
- Объём жидкости
- Глубина погружения тела в жидкость
- Цвет тела
- Плотность жидкости
- Объём тела
2. Отвечаем на вопрос, прозвучавший в начале урока: Почему камень в воде поднять легче? (Потому что действует выталкивающая сила, равная весу воды в объёме камня.)
3. Обращаю внимание на шарик, который весь урок висел под потолком. Делаем вывод, что выталкивающая сила действует не только в жидкости, но и газе.
Д/з § § 48, 49, упражнение №19.