Урок по теме "Архимедова сила". 7-й класс

Тема: «Архимедова сила» (16 урок по теме «Давление твердых тел, жидкостей и газов»).

Тип урока: урок-исследование, изучение нового материала.

Цели урока:

• Изучить действие жидкости на погруженное в жидкость тело, экспериментально исследовать зависимость выталкивающей силы от других физических величин.
• Развить навыки самостоятельной работы учащихся с физическими приборами.
• Развить устную речь учащихся при формулировке вывода после проведения исследовательской работы.

Лабораторное оборудование  урока: рычаги, укрепленные на штативе, стаканы с водой и маслом,  тела одного объема и одинаковой массы, тела одинаковой массы, но разного объема, салфетки.

Демонстрационное оборудование урока: прибор "Ведерко Архимеда".

Методы обучения:

• объяснительно-иллюстративный;
• репродуктивный;
• исследовательская деятельность учащихся;

Формы организации деятельности:

• фронтальная;
• в парах;
• коллективная;
• индивидуальная.

Виды контроля усвоения ЗУН учащимися:

• выполнение  опытов;
• решение задач;
• беседа с учащимися (индивидуальная, коллективная).

ХОД УРОКА

Вступление

– Сегодня вы не учащиеся 7 класса, а физики-экспериментаторы, исследователи. Предмет нашего с вами сегодняшнего исследования для науки не нов. Нам предстоит самим открыть закон Архимеда, древнегреческого математика и физика, жившего в 287 году до н.э.
Слова Архимеда: "Сперва собрать факты и только после этого связывать их мыслью".
На прошлом уроке мы с вами  теоретическим путем вывели формулу для расчета выталкивающей силы:

– Как направлена выталкивающая сила?
– Выталкивающую силу еще называют силой Архимеда.
– Слушаю ваши гипотезы, как на опыте проверить, от каких величин зависит выталкивающая сила.

Учащиеся выдвигают свои предположения:

1) от веса тела (его массы);
2) от объема погруженного тела;
3) от глубины погружения тела;
4) от плотности жидкости.

Экспериментальная работа в группах

Учащимся предлагаются листы с описанием эксперимента (Приложение 1) и листы отсчета. (Приложение 2).

Опыт 1: Выяснение зависимости выталкивающей силы от объема тела. (1 группа учащихся).
Оборудование: рычаг на штативе, 2 тела равной массы, но разного объема, 2 стакана с водой.

Порядок выполнения работы

1. Подвесить 2 тела равной массы, но разного объема (V₁ =/= V₂)  к рычагу и уравновесить их.

Рисунок 1.

2. Погрузить одновременно тела полностью  в воду примерно на одинаковую глубину. Изменилось ли равновесие рычага? Как? Сделать вывод № 1, записав его в лист отсчета.
3. Изобразить на чертеже силы, действующие на тело и положение рычага.

Рисунок 2.

4.  Сделать вывод № 2 о зависимости архимедовой силы от объема тела.

Опыт 2: Выяснение зависимости выталкивающей силы от глубины погружения тела. (2 группа учащихся).

Оборудование: рычаг на штативе, 2 тела равной массы, и равного объема, 2 стакана с водой.

Порядок выполнения работы

1. Подвесить 2 тела равной массы (m₁ = m₂) и равного объема (V₁ = V₂)    к рычагу и уравновесить их.

Рисунок 3.

2. Погрузить одновременно тела в воду так, чтобы одно из них было полностью в воде, а другое на половину. Изменилось ли равновесие рычага? Как? Сделать вывод № 1 , записав его в лист отсчета.
3. Изобразить на чертеже силы, действующие на тело и положение рычага.

Рисунок 4.

4.  Сделать вывод № 2  о зависимости архимедовой силы от глубины погружения тела.

Опыт 3. Выяснение зависимости силы Архимеда от плотности жидкости (3 группа учащихся).
Оборудование: рычаг на штативе, 2 тела равного объема и равной массы 2 стакана с водой, 1 стакан с глицерином (маслом).

Порядок выполнения работы

1. Подвесить 2 тела равной массы (m₁ = m₂) и равного объема (V₁ = V₂)    к рычагу и добиться равновесия.

Рисунок 5.

2. Погрузить одновременно тела в воду на одинаковую глубину. Изменилось ли равновесие рычага? Записать результат в выводе № 1.

Изобразить на чертеже силы, действующие на тело и положение рычага.

Рисунок 6.

3.  Погрузить одно тело в воду, а другое в масло примерно на одинаковую глубину. Изменилось ли равновесие рычага? Записать результат наблюдения в лист отсчета в выводе № 2.
Изобразить на чертеже силы, действующие на тело и положение рычага.

Рисунок 7.

4. Сделать вывод № 3 о зависимости силы Архимеда от плотности жидкости.

Учащиеся зачитывают выводы, которые сделали в ходе проведения исследования.

Работа в тетради

Записываем тему сегодняшнего урока: " Сила Архимеда" и обобщенный вывод по опытам.
На тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, которая зависит от плотности жидкости и от объема тела, погруженного в эту жидкость.
Эта сила называется силой Архимеда.
Обозначение: F_а.

Единица измерения:

[F_а] = 1 H.
[F_а] = 1 кг/м^{3 .} 1 Н/кг ^. 1 м³ = 1 Н.

Закон Архимеда:

На тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная по величине весу жидкости, вытесненной телом.

– Этот закон 2200 лет назад вывел Архимед, садясь в ванну. При этом он заметил, что вода переливается через край. И тот объем воды, который велелся из ванны, был равен объему погруженной части его тела.

Демонстрация опыта с прибором "Ведерко Архимеда"

Учащимся демонстрируются части, входящие в состав прибора:

– пружина с указателем;
– шкала;
– ведерко;
– цилиндр того же объема;
– отливной сосуд высотой 25 см;
– стакан.

По результатам опыта учащиеся видят, что выталкивающая сила равна весу жидкости, вытесненной телом, т.е. F_а = P_ж.

– Докажем, что обе формулы для силы Архимеда справедливы.

 – Запоминалка: "Даже РЖаВая вода тебя вытолкнет всегда"
– Аналогичным образом рассчитывается сила Архимеда, выталкивающая тело, погруженное в газ.
– Как определить вес тела, погруженного в жидкость или газ?

Ученик записывает на доске:

P_в = m ^. g – вес тела в воздухе, где m – масса тела в воздухе;
P_ж = m_ж ^. g – вес жидкости, где mж – масса вытесненной части жидкости.
Р – вес тела в жидкости.
Р = Р_в – Р_ж = Р_в – F_а.

Учитель: Мы видим, что тело, погруженное в жидкость, теряет в своем весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость.

Решение задач

Разбор задачи учителем на доске, акцентируя внимание на правильном оформлении задачи.
Остальные задачи учащиеся решают самостоятельно в тетради.

1. Погруженное в воду тело массой 4,5 кг потеряло в весе 15 Н. Чему равна действующая на него архимедова сила?
2. На тело объемом 1 дм³ действует при погружении в жидкость выталкивающая сила 6,96 Н. Какая это жидкость?
3. Какая требуется сила, чтобы удержать в воде мраморную плиту массой 1000 кг?
4. Железный якорь при погружении в воду становится легче на 120 Н. Определите объем якоря и его вес в воде.
5. Кусок металла весит в воздухе 20 Н, а в воде 17 Н. Вычислите плотность этого металла.

На листах отсчета поставить самим себе оценку за эксперимент, за задачу и итоговую оценку.

Рефлексия

– Итак, цель нашего урока достигнута: мы выяснили опытным путем, от каких физических величин зависит архимедова сила и как ее можно рассчитать.
– Вы научились не только проводить эксперимент, но и применять полученные знания на практике, а именно применять формулу для расчета силы Архимеда и определять вес тела в жидкости.
– Выберете, пожалуйста смайлик, который соответствует вашему настроению к концу урока.

Домашнее задание: §49, упр 24 (3,4), задание 14

Используемая литература:

1. "Физика, 7 классс"/ А.В. Перышкин: – М.: Дрофа, 2009 г.
2. "Физика. Сборник вопросов и задач. 7-9 класс/ А.Е. Марон, Е.А. Марон, С.В.Позойский. – М.: Дрофа, 2011.