Урок физики по теме "Условие плавания тел"

Разделы: Физика

Тема. Условие плавания тел (слайд 1). (Приложение 1)

Цель урока: выяснить условие плавания тел в жидкости.

Задачи:

  • формирование умения устанавливать экспериментально соотношение между плотностью тела и плотностью жидкости, а также между силой тяжести и архимедовой силой, необходимое для обеспечения условия плавания тел;
  • развивать логическое мышление, умение наблюдать, анализировать, сопоставлять, сравнивать, обобщать и делать выводы; развивать способности к диалогу и полилогу.
  • воспитать умение работать в группе, развивать сотрудничество, выслушивать товарищей, уважать их мнение (слайд 2).

Оборудование: сосуды с водой, маслом, алюминиевый цилиндр, клубень картофеля, пробка, парафиновая свеча, сосновая спичка, железный гвоздь, пробирка с поваренной солью, органическое стекло, пластилин, пробирки с песком,  динамометр, цилиндр измерительный, весы и гири. 

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Проверка домашнего задания.

На предыдущих уроках мы познакомились с действием жидкости на погруженные в неё тела, законом Архимеда.  Выяснили способы  определения  архимедовой силы. А теперь проверим наши знания по этой теме.

Вариант 1.

рис.11. На какой шар, находящийся в жидкости, действует наибольшая Архимедова сила?   А. Силы одинаковы.    Б. На 2.     В. На 1.      

2. Два шарика, свинцовый и железный, равной массы подвешены к коромыслу весов. Нарушится ли равновесие весов, если шарики опустить в воду

А. Равновесие не нарушится.     Б. Перетянет железный шарик.    В.Перетянет свинцовый шарик.

3. К коромыслу весов подвешены два алюминиевых цилиндра одинакового объема. Нарушится ли равновесие весов, если один цилиндр поместить в воду, а другой — в спирт?

А. Не нарушится.    Б. Перевесит цилиндр, помещенный в воду. 

В. Перевесит цилиндр, помещенный в спирт.

4. В воду опустили две детали, одинаковые по форме и равные по объему (рис. 69). Равны ли архимедовы силы, действующие на них?

А. Одинаковы.   Б. На первое тело действует большая архимедова сила. 

В. На второе тело действует большая архимедова сила.

5. Определите архимедову силу, действующую на тело объемом 0,001м3, погруженное в керосин. Плотность керосина 800 кг/м3.

А. 80 Н     Б. 8Н     В. 0,8Н

Вариант 2.

рис.2 1. Почему, находясь под водой, человек может легко поднять предмет, который с трудом удерживает в воздухе?

А. В воде не действует атмосферное давление.     Б. Тело станет легче, потому что станет чище.     В. На предмет действует выталкивающая сила

2. На рычаге уравновешены разные по объему бруски (рис. 59). Нарушится ли равновесие рычага, если бруски опустить в керосин?

А. Перетянет больший по объему брусок.  Б. Перетянет меньший по объему брусок.

В. Равновесие не нарушится.

3.  На какое из двух одинаковых тел действует  меньшая  архимедова  сила (рис. 58)?

А. На тело 1.    Б. На тело 2. В. На оба тела одинаковая.

4. Два одинаковых шарика погружены в разные жидкости (рис. 68). На какой шарик действует большая архимедова сила?

А. На шарик в керосине    Б. На шарик в воде.   В. Одинаковая.

5. Определите архимедову силу, действующую на тело объемом 0,001м3, погруженное в воду. Плотность воды 1000 кг/м3. А. 1Н     Б. 10Н     В. 0,1Н

Взаимопроверка (слайд 3).

 

1

2

3

4

5

В 1

Б

В

В

А

Б

В 2

В

Б

В

Б

Б

3. Изучение нового материала. Изучение нового материала хочу начать со стихотворения «Наша Таня громко плачет». Давайте свяжем его с темой нашего урока. И попытаемся успокоить плачущую девочку (слайд 4).

И так, мы с вами убедились, что на все тела, погруженные в жидкость, действует выталкивающая сила. Но ведут себя тела в жидкости по-разному. Одни – всплывают, другие плавают внутри жидкости, третьи – тонут. Почему? Сегодня мы выясним это.

 Запишите в рабочих тетрадях сегодняшнее число, тему урока: «Условие плавания тел».

Работа с граф-схемой ЗХУ. (Заполнение 1, 2 столбика).

Я знаю

Я хочу узнать

Я узнал

 

 

 

 

 

 

Учащиеся разбиты на 4 группы.

Сегодня мы все сведения о плавании тел получим из опыта. Для этого каждая  группа  выполнит предложенное ей задание. Результаты ваших исследований вы запишете в тетрадях.

На выполнение заданий отводится 10 минут.

Учащимся предложены следующие варианты заданий:

1 группа. Пронаблюдать, какие из предложенных тел тонут, и какие плавают в воде; найти в таблице учебника плотности соответствующих веществ и сравнить с плотностью воды. Результаты внести в таблицу:

Название тела

Плотность вещества кг/м3   

Плотность жидкости (чистая вода) кг/м3

Всплывает, плавает внутри жидкости или тонет

Алюминиевый цилиндр

 

 

 

Железный гвоздь

 

 

 

Сосновая спичка

 

 

 

Парафиновая свеча

 

 

 

Органическое стекло

 

 

 

 Пробка

 

 

 

2 группа. Пронаблюдать, какие из предложенных тел ( алюминиевый цилиндр, железный гвоздь, сосновая спичка, пробка, свеча из парафина ) тонут, и какие плавают в чистой воде, соленой воде, в растительном масле; найти в таблице учебника плотности соответствующих веществ и сравнить с плотностью жидкости

Название тела

Плотность вещества кг/м3

Чистая вода Плотность жидкости кг/м3

Соленая вода (морская) Плотность жидкости кг/м3

Подсолнечное масло Плотность жидкости кг/м3

Всплывает, плавает внутри жидкости или тонет

Алюминиевый цилиндр

 

 

 

 

 

Железный гвоздь

 

 

 

 

 

Сосновая спичка

 

 

 

 

 

Пробка

 

 

 

 

 

Парафиновая свеча

 

 

 

 

 

3 группа.

Сравнить архимедову силу, действующую на каждую из трех пробирок, с силой тяжести каждой пробирки. Сделать вывод на основании результатов опытов.

№ опыта

Выталкивающая сила, действующая F, Н

FA = ρж · g · V

Сила тяжести F, Н

F = m · g

Всплывает, плавает внутри жидкости или тонет

1

 

 

 

2.

 

 

 

3.

 

 

 

4 группа.

а) Добиться, чтобы кусок пластилина плавал в воде. Пояснить результаты опыта.

Для выполнения задания нужны сосуд с водой и кусок пластилина.

б) Заставить плавать картофель в воде. Найти силу тяжести и архимедову силу, действующую на него. Для выполнения задания нужны сосуд с водой, картофель и соль, динамометр, цилиндр измерительный, весы и гири.

Отчёты групп по результатам проведённой работы (слайды 5, 6, 7).

А теперь сделаем вывод и запишем его на доске (слайд 8).

Условия плавания тел в жидкости

1. Если ρв> ρж, то тела тонут.

2. Если ρв<ρж, то тела всплывают.

3. Если ρв= ρж, то тела плавают внутри жидкости.

1. Если Fтяж. > FA, то тела тонут.

2. Если Fтяж. < FA, то тела всплывают.

3. Если Fтяж. = FA, то тела плавают внутри жидкости.

Дополнительные сведения. От сжатия легких объем тела кита  уменьшается, а вместе с тем уменьшается и выталкивающая сила, кит не всплывает, а держится на нужной ему глубине. Вынырнув на поверхность, кит вдыхает воздух, объем его тела увеличивается, увеличивается и выталкивающая сила. Рыбы регулируют глубину погружения, меняя среднюю плотность своего тела. Для этого им необходимо лишь изменить объем плавательного пузыря, сокращая или расслабляя мышцы (слайд 9).

В судостроении используется тот факт, что путем изменения объема можно придать плавучесть практически любому телу. Металлические корабли плавают благодаря увеличения объема.  В морях и океанах плавают подводные лодки. Для подводного плавания часть их емкости заполняют водой, а для надводного — воду выкачивают (слайд 10).

В мертвом море вода настолько солёная, что человек может лежать на его поверхности (слайд 11). 

4. Закрепление нового материала.

Каждой группе даются по 2  вопроса.

Первой:

1. А лисички
Взяли спички
К морю синему пошли,
Море синее зажгли.
Прибегали два курчонка,
Поливали из бочонка.
Приплывали два ерша, поливали из ковша,
Тушат, тушат – не потушат,
Заливают – не зальют. (К. Чуковский)

В какой ситуации море действительно может гореть и его нельзя « залить водой»?

Ответ. Море может «гореть», когда на его поверхности разливается горючая жидкость, плотность которой меньше плотности воды (нефть и нефтепродукты).

2. По таблице определите,  в  какой жидкости будет плавать кусок парафина?

А. В бензине.    Б. В керосине.    В. В воде.

Второй:

1. В чем заключается особенность плавания Буратино, туловище которого сделано из осины, а голова из дуба?

Ответ. Голова Буратино будет находиться глубже, чем туловище, так как плотность дуба больше плотности осины.

2. По таблице определите,  в  какой жидкости не утонет лед?  

А. В спирте.    Б. В нефти.    В. В воде.

Третьей:

1. Изменится ли уровень воды в ведре, если Буратино будет плавать в нем не на боку, а вверх ногами?

Ответ. Тело плавает, когда сила тяжести равна архимедовой силе. Если Буратино плавает, то архимедова сила не изменяется, соответственно и не изменяется объем вытесняемой воды. И совершенно неважно, в какой позе находится Буратино в данный момент.

2. Используя таблицу плотностей некоторых твердых тел, укажите, какие металлы будут плавать в ртути, а какие — тонуть.    

Четвертой:

1. Буратино плавает в ведре с водой и держит в руке золотой ключик. Как изменится уровень воды в ведре, если Буратино утопит ключ? Выбросит ключ за край ведра?

Ответ. В обоих случаях уровень воды понизится. В первом случае ключ утонул, следовательно, его выталкивающая сила уменьшилась. Это связано с тем, что ключик стал вытеснять меньший объем воды. Во втором случае уменьшилась сила тяжести и соответственно уменьшилась выталкивающая сила.

2. Кусок мрамора и медная гиря имеют одинаковую массу. Какое из этих тел легче удержать в воде и почему?

Работа с граф-схемой ЗХУ (заполнение 3 столбика).

Прием «Синквэйн».

Тела
Легкие, тяжелые
Всплывают, плавают, тонут.
На них действуют силы.
Плавание (слайд 12).

5. Домашнее задание. § 50, 51.  Прочитайте дополнительно материал из истории развития водного транспорта.

6. Итоги урока.

7. Рефлексия.

  • Я узнал(а) много нового. Мне это пригодится в жизни.
  • На уроке было над, чем подумать.
  • На все возникшие у меня в ходе урока вопросы, я получил(а) ответы.
  • На уроке я поработал(а) добросовестно и цели урока достиг(ла).

Литература:

  1. А.В. Перышкин.  Физика 7 класс.
  2. А.Е. Марон, Е.А. Марон. Дидактические материалы по физике 7 класс.
  3. А.П. Усольцев. Задачи по физике на основе литературных сюжетов.