Цели урока:
- сформировать понятие «выталкивающая сила»;
- сформировать способ определения выталкивающей силы;
- экспериментально исследовать зависимость выталкивающей силы от других физических величин;
- развивать творческие способности детей.
Тип урока – урок усвоения новых знаний.
Оборудование для учителя: компьютер, мультимедийный проектор, интерактивная доска, презентация «Сила Архимеда», презентация « Экспериментальное исследование зависимости выталкивающей силы от других физических величин», водоросли в банке с водой, теннисный шарик, сырое яйцо, сосуды с пресной и соленой водой.
Оборудование для учащихся: компьютерная лабораторная работа «Измерение выталкивающей силы», презентация «Архимед», штатив, цилиндры из разных материалов одинакового объема, динамометры, тела на нитях, тело из пластилина, стаканы с пресной и соленой водой.
ХОД УРОКА
1. Организационный момент
2. Формулировка темы и целей урока
1) Читаю отрывок из рассказа А.П.Чехова «Степь» (Приложение 1, слайд 2)
«Егорушка разбежался и полетел с полуторасаженной высоты, описав в воздухе дугу, он упал в воду, глубоко погрузился, но дна не достал. Какая – то сила, холодная и приятная на ощупь, подхватила его и понесла обратно на верх. Он прыгнул и … опять нырнул… Опять та же сила, не давая ему коснуться дна и побыть в прохладе, понесла его на верх.»
2) Задаю учащимся наводящие вопросы:
– Какая же сила подхватила Егорушку и подняла
на верх?
– Какое название ей можно дать?
– Правильно, выталкивающая сила. Но у нее есть и
другое название – архимедова сила.
(Таким образом, подвожу детей к теме урока) (Приложение 1, слайд 3)
3) Задаю наводящие вопросы:
– Ребята, а вам хотелось бы узнать об этой силе?
– А что конкретно хотели бы вы узнать? и т.д.
(Тем самым подвожу детей к тому, что они самостоятельно формулируют цели урока.) (Приложение 1, слайд 4)
3. Изучение нового материала
1) Демонстрирую опыты:
– Водоросли в банке с водой. Водоросли вне
банки.
– Теннисный шарик «выскакивает» из воды.
– Опыт с яйцом (в пресной воде – тонет, при
добавлении соленой воды – всплывает).
(Формулируем определение выталкивающей силы, определяем ее точку приложения, направление.)
– Опыт по растяжению пружины под действием груза, находящегося сначала в воздухе, а затем в воде.
(Учащиеся предлагают способ измерения силы.) (Приложение 1, слайд 5)
4. Закрепление изученного материала
Решение задач (Приложение 1, слайд 6)
5. Выдвижение гипотез о зависимости выталкивающей силы от других физических величин и их проверка
1) Учащиеся предполагают, что выталкивающая сила зависит:
– от глубины погружения тела;
– от формы тела;
– от объема погруженного тела;
– от плотности тела;
– от плотности жидкости (Приложение
1, слайд 7)
2) Работа в группах.
Группы получают задания:
Группа 1: исследовать зависимость
выталкивающей силы от глубины погружения тела
(оборудование: стакан с водой, динамометр, тело на
нити).
Группа 2: исследовать зависимость выталкивающей
силы от формы тела (оборудование: стакан с водой,
динамометр, тело из пластилина).
Группа 3: исследовать зависимость выталкивающей
силы от объема тела с помощью компьютерной
лабораторной работы (оборудование: штатив,
стакан с водой, динамометр, 2 цилиндра из алюминия
разного объёма).
Группа 4: исследовать зависимость выталкивающей
силы от плотности тела с помощью компьютерной
лабораторной работы (оборудование: штатив,
стакан с водой, динамометр, цилиндры из разных
материалов одинакового объема).
Группа 5: исследовать зависимость выталкивающей
силы от плотности жидкости (оборудование: стакан
с пресной водой, стакан с соленой водой,
динамометр, тело).
Исследование зависимости выталкивающей силы от глубины погружения тела
Инструкция к выполнению работы:
1. Измерьте с помощью динамометра вес тела в
воздухе.
2. Погрузите тело в сосуд с водой так, чтобы тело
только что скрыло водой и измерьте вес тела в
воде.
3. Определитете выталкивающую силу, действующую
на тело в воде по формуле: FА = Рв возд.
– Рв воде.
4. Погрузите тело в сосуд с водой глубже, но так,
чтобы тело не касалось дна сосуда, и измерьте вес
тела в воде.
5. Определите выталкивающую силу, действующую на
тело на другой глубине.
6. Результаты вычислений и измерений занесите в
таблицу:
| Рв возд., Н | Рв воде., Н | FА, Н | |
| На 1-й глубине | |||
| На 2-й глубине |
7. Сделайте вывод о зависимости архимедовой силы от глубины погружения тела.
Исследование зависимости выталкивающей силы от формы тела
Инструкция к выполнению работы:
1. Измерьте с помощью динамометра вес
пластилинового кубика в воздухе.
2. Погрузите пластилиновый кубик в сосуд с водой и
измерьте его вес в воде.
3. Определителите выталкивающую силу,
действующую на пластилиновый кубик в воде по
формуле:FА = Рв возд.. – Рв воде.
4. Придайте пластилиновому кубику форму шарика и
с помощью динамометра измерьте вес
пластилинового шарика в воздухе.
5. Погрузите пластилиновый шарик в сосуд с водой и
измерьте его вес в воде.
6. Определите выталкивающую силу, действующую на
пластилиновый шарик.
7. Результаты вычислений и измерений занесите в
таблицу:
| Рв возд., Н | Рв воде., Н | FА, Н | |
| Кубик из пластилина | |||
| Шарик из пластилина |
8. Сделайте вывод о зависимости архимедовой силы от формы тела.
Исследование зависимости выталкивающей силы от объема погруженного тела.
(По гиперссылке переходим к лабораторной работе «Измерение выталкивающей силы» и выполняем эту работу на компьютере)
Инструкция к выполнению работы:
1. Измерьте с помощью динамометра вес
маленького алюминиевого цилиндра в воздухе.
2. Погрузите маленький алюминиевый цилиндр в
сосуд с водой и измерьте его вес в воде.
3. Определите выталкивающую силу, действующую на
маленький алюминиевый цилиндр в воде по формуле:
FА = Рв возд. – Рв воде.
4. Измерьте с помощью динамометра вес большого
алюминиевого цилиндра в воздухе.
5. Погрузите большой алюминиевый цилиндр в сосуд
с водой и измерьте его вес в воде.
6. Определите выталкивающую силу, действующую на
большой алюминиевый цилиндр в воде
7. Результаты вычислений и измерений занесите в
таблицу:
| V, см3 | Рв возд., Н | Рв воде., Н | FА, Н | |
| Маленький алюминиевый цилиндр | 13 |
|||
| Большой алюминиевый цилиндр | 37 |
8. Сделайте вывод о зависимости архимедовой силы от объема погруженного тела.
Исследование зависимости выталкивающей силы от плотности тела
(Выполняют лабораторную работу на компьютере).
Инструкция к выполнению работы:
1. Измерьте с помощью динамометра вес
маленького алюминиевого цилиндра в воздухе.
2. Погрузите маленький алюминиевый цилиндр в
сосуд с водой и измерьте его вес в воде.
3. Определите выталкивающую силу, действующую на
маленький алюминиевый цилиндр в воде по формуле:FА
= Рв возд.. – Рв воде.
4. Измерьте с помощью динамометра вес стального
цилиндра, такого же объема в воздухе.
5. Погрузите стальной цилиндр в сосуд с водой и
измерьте его вес в воде.
6. Определите выталкивающую силу, действующую на
стальной цилиндр в воде.
7. Результаты вычислений и измерений занесите в
таблицу:
| р, кг/м3 | Рв возд., Н | Рв воде., Н | FА, Н | |
| Алюминиевый цилиндр | 2700 |
|||
| Стальной цилиндр | 7850 |
8. Сделайте вывод о зависимости архимедовой силы от плотности тела.
Исследование зависимости выталкивающей силы от плотности жидкости.
Инструкция к выполнению работы:
1. Измерьте с помощью динамометра вес тела в
воздухе.
2. Погрузите тело в сосуд с пресной водой и
измерьте вес тела в пресной воде.
3. Определите выталкивающую силу, действующую на
тело в пресной воде по формуле: FА = Рв
возд.. – Рв воде.
4. Погрузите тело в сосуд с соленой водой и
измерьте вес тела в соленой воде.
5. Определите выталкивающую силу, действующую на
тело в соленой воде.
6. Результаты вычислений и измерений занесите в
таблицу:
| р, кг/м3 | Рв возд., Н | Рв воде., Н | FА, Н | |
| В пресной воде | 1000 |
|||
| В соленой воде | 1030 |
8. Сделайте вывод о зависимости архимедовой силы от плотности жидкости.
3) Подводим итоги исследований:
(При помощи гиперссылки открываю и демонстрирую презентацию « Экспериментальное исследование зависимости выталкивающей силы от других физических величин»)
(Приложение 2, слайд 1)
Выталкивающая сила от глубины погружения тела
не зависит (Приложение 2,
слайд 2)
Выталкивающая сила от формы погруженного тела не
зависит (Приложение 2,
слайд 3)
Выталкивающая сила зависит от объема
погруженного тела (Приложение 2,
слайд 4)
Выталкивающая сила не зависит от плотности
погруженного тела(Приложение 2,
слайд 5)
Выталкивающая сила зависит от плотности
жидкости (Приложение 2,
слайд 6)
Делаем вывод: Выталкивающая сила зависит от плотности жидкости и объема тела и не зависит от плотности тела, его формы, глубины погружения и расположения. (Приложение 2, слайд 8)
6. Сообщение «Архимед» (Приложение 3, слайд 1)
(С помощью гиперссылки открываю презентацию
«Архимед». Показ слайдов сопровождается
рассказом ученика.)
Архимед – древнегреческий ученый, великий
математик и изобретатель родился в 287 году до н.э.
в Сиракузах на острове Сицилия, некоторое время
учился в Египте, в Александрии. Архимед вернулся
в Сицилию зрелым математиком, однако первые его
труды были посвящены механике. (Приложение
3, слайд 2)
Архимедом были сформулированы законы рычага.
Рычаг начал применяться людьми в глубокой
древности. С его помощью удавалось поднимать
тяжелые каменные плиты при постройке пирамид в
Древнем Египте. Без рычага это было бы не
возможно. Ведь, например, для возведения пирамиды
Хеопса, имеющей высоту 147 м, было использовано
более 2-х миллионов каменных глыб, самая меньшая
из которых имела массу 2,5 т! (Приложение
3, слайд 3)
Еще во время обучения в Александрии Архимед
изобрел устройство для подъема воды из колодца,
названное потомками «Архимедовым винтом».(Приложение 3, слайд 4)
Такие простые механизмы как баллисты и
катапульты, изобретенные Архимедом,
использовались в военных целях для метания копий
и дротиков, для поднятия и потопления кораблей.
Под руководством Архимеда сиракузяне построили
множество машин разного назначения.
Сконструированные им аппараты и машины
воспринимались современниками как чудеса
техники.
Благодаря изобретениям Архимеда, Сиракузы
долгое время успешно выдерживали осаду римских
воинов. (Приложение 3,
слайд 5)
...Кроме математики и механики, Архимед занимался
оптикой и астрономией. Сохранилась легенда о том,
что Архимед использовал в борьбе с римским
флотом вогнутые зеркала, поджигая корабли
противника сфокусированными солнечными лучами.
Архимед был настолько околдован наукой, что он
забывал о еде, иногда, приведенный в баню, он
чертил пальцем на золе очага геометрические
фигуры, или проводил линии на умащенном маслом
своем теле.
Архимед погиб во время одного из боев. Среди
дикого смятения, под крики и топот озверевших
солдат, Архимед спокойно размышлял, рассматривая
начерченные на песке фигуры, и какой-то грабитель
заколол его мечом, даже не подозревая, кто это. (Приложение 3, слайд 6)
Автор прекрасных открытий, он просил своих
родственников поставить на его могиле цилиндр,
включающий в себя конус и шар, и подписать
отношение их объемов (3 : 2 : 1). И в память об этом
гении древности потомки Архимеда через века
пронесут его радостный возглас, боевой клич
науки: «Эврика!» – «Я нашел!».
7. Физкультминутка (видеоклип «Звуки моря», скачанный с сайта www.viki.rdf.ru)
8. Разбор задачи № 107 из учебника (Приложение 1, слайд 9)
9. Решение задачи № 109 из учебника
10. Тест (Приложение 1, слайд 10)
11. Итог урока. Рефлексия (Приложение 1, слайд 11)
12. Домашнее задание (Приложение 1, слайд 12)
13. Благодарность за урок (Приложение 1, слайд 13)
Список использованной литературы:
1. Громов С.В., Родина Н.А. Физика. 7 кл.: Учеб.
для общеобразоват учеб. заведений. М.:
Просвещение, 2008.
2. Лукашик В.И. Сборник вопросов и задач по
физике. 7-9 кл. – М.: Просвещение, 2002 – 192с.
3. Марон А.Е., Марон Е.А. Контрольные тексты по
физике. 7-9 кл. – М.: Просвещение, 2002. – 79с.