Лабораторная работа "Определение величины выталкивающей силы, действующей на погруженное в жидкость тело"

Разделы: Физика

Цели:

  • измерить выталкивающую  силу , действующую на тело , погруженное в жидкость;
  • развивать навыки самостоятельной индивидуальной работы и работы в группе, умение сравнивать, наблюдать;
  • воспитывать самостоятельность делать выводы, подходить творчески к выполнению эксперимента, повысить познавательный интерес к науке.

Задачи:

  • проверять теоретические предположения экспериментально, рассчитывать FА – силу Архимеда;
  • развивать умение логически мыслить, сопоставлять, сравнивать, самостоятельно делать выводы;
  • проявлять инициативу, активность, самостоятельность, творческий интерес.

Оборудование: компьютер, установочный диск «Лабораторные работы по физике»; мензурка, весы, разновески, тела – алюминиевый и латунный одинакового объема, динамометр.

План урока:

№ п

Содержание

Методы и приемы
1. Повторение вопросов о выталкивающей силе, действующей на погруженное в жидкость или газ тело Беседа, фронтальный опрос.
2. Изложение и закрепление материала. Беседа, демонстрация опытов, лабораторная работа.
3. Выталкивающая сила..
Сила Архимеда.
Измерение FА		 Применение учащимися научных методов: наблюдение, сравнение, сопоставление, выдвижение гипотез, теоретические выводы, экспериментальная проверка теоретического предвидения.
4. Вопросы заданий. Запись на карточках и в тетрадях.
5. Задание на дом. Запись на доске и в дневниках.

ХОД УРОКА

1. Организационный момент.

Мотивация. (Приветствие, отметка отсутствующих, сообщение темы, целей урока, прочтение эпиграфа)

– Тема сегодняшнего урока чрезвычайна важна и интересна. С выталкивающей силой , действующей на погруженное в жидкость или газ тело мы встречаемся очень часто – поэтому мы должны учитывать этот фактор при выполнении различных работ, определять величину выталкивающей силы и определять условия , влияющие на величину этой силы. Этому и посвящено сегодняшнее исследование.
Схема исследования: исходные факты – гипотеза – исследование научной литературы – проведение эксперимента – анализ результатов – выводы.

2. Актуализация знаний

Вопросы учителя:

Ответы учащихся:
– Какие силы на погруженное в жидкость тело FТ, FА
– Какая сила называется выталкивающейсилой? Сила, возникающая при погружении тела в жидкость или газ
– Куда направлена FТ? Вниз
– Куда направлена FА? Вверх
– Назвать формулу FА, охарактеризовать входящие в нее величины FА.= жVТ g
Как определить вес тела, погруженного в жидкость ? Р = FТ – FА

3. Исходные факты: итак тело помещенное в жидкость становится «легче»

4. Выдвижение гипотезы: поскольку изменение действия силы на тело можно осуществить только действием другой силы, следовательно против силы тяжести действует противоположно направленная выталкивающая сила – наша цель определить величину этой силы и проверить формулу:  FА.= жVТ g
Из-за разности давлений в жидкости на разных уровнях возникает выталкивающая или архимедова сила

Рис. 1.15.3 поясняет появление архимедовой силы. В жидкость погружено тело в виде прямоугольного параллелепипеда высотой h и площадью основания S. Разность давлений на нижнюю и верхнюю грани есть:

Поэтому выталкивающая сила будет направлена вверх, и ее модуль равен

где V – объем вытесненной телом жидкости, а V – ее масса.

Архимедова сила, действующая на погруженное в жидкость (или газ) тело, равна весу жидкости (или газа), вытесненной телом.

Это утверждение, называемое законом Архимеда, справедливо для тел любой формы.

Рисунок 1.15.3.

Архимедова сила. FА = F2 – F1 = S(p2 – p1) = gSh, F1 = p1S, F2 = p2S.

Из закона Архимеда вытекает, что если средняя плотность тела т больше плотности жидкости (или газа) , тело будет опускаться на дно. Если же т < , тело будет плавать на поверхности жидкости. Объем погруженной части тела будет таков, что вес вытесненной жидкости равен весу тела. Для подъема воздушного шара в воздухе его вес должен быть меньше веса вытесненного воздуха. Поэтому воздушные шары заполняют легкими газами (водородом, гелием) или нагретым воздухом.

5. Выдвижение гипотез и следствия

На доске записано:

№

Вопросы

Гипотеза
1. Сравнить FТ , FА FТ > FА
2. Как зависит FТ от плотности тела при одинаковом V? Увеличивается c увеличением
плотности
3. Зависит ли от веса тела FА при полном погружении тела и одинаковом V? Нет
4. Зависит ли. FА от V погруженного тела? Да
5. Зависит ли FА от плотности погруженного тела? Да , нет

6. Эксперимент (лабораторная работа)

Наш великий соотечественник М.В. Ломоносов говорил: "Один опыт я ставлю выше, чем тысяча мнений, рожденных только воображением". Поэтому подвергнем экспериментальной проверке все наши гипотезы.
(На столах лежат приборы и все необходимое для проверки и проведения лабораторной работы).
Образцы карточек – памяток № 1-4, в которых дети будут записывать результаты, прилагается. По ходу работы по карточкам учитель записывает результаты на доске с комментариями (Приложение 1).

№

Вопросы

Результаты
1. Сравнить FТ, FА, Р , Vпервого и второго тела  
2. Как зависит . FТ от плотности тела? Увеличивается прямо пропорционально?
3. Зависит ли от веса тела FА? Нет
4. Зависит ли ск FА от V ? Да
5. Зависит ли FА от ? Нет

Таким образом, мы подтверждаем наши гипотезы и опыты ученых.
Проверим закон Архимеда, выполнив виртуальную лабораторную работу (Приложение 2)

6. Итоги:  проведенные работы подтвердили справедливость закона Архимеда.

Рефлексия:

1. Как можно на опыте определить, с какой силой тело, погруженное целиком в жидкость, выталкивается из жидкости?
2. Чему равна эта сила?
3. Как называют силу, которая выталкивает тела, погруженные в жидкости и газы?
4. Как подсчитать архимедову силу?
5. От каких величин зависит архимедова сила? От каких величин она не зависит?

7. Домашнее задание: §48, 49, упр. 24, стр. 119.

Литература: учебник «Физика 7»  А.В. Перышкин, «Поурочные разработки по физике» В.А. Волков, С.Е. Полянский.