Урок физики "Закон Архимеда". 7-й класс

Тип урока: изучение нового материала.

Основные термины: Сила Архимеда, масса, объем, плотность.

Оборудование: интерактивная доска, документ-камера, физическое оборудование по теме «Гидромеханика», портреты ученых.

Формы работы: беседа-диспут, проблемно-поисковая, исследовательская, групповая, индивидуальная.

Методические приемы: Поощрение, создание ситуации успеха, проблемно-поисковая учебная деятельность, игра.

Межпредметные связи: физика – математика (использование математических расчётов), физика – история (исторические сведения).

Цель урока:

• Образовательная: сформировать знания учащихся при изучении закона Архимеда, умение добывать и применять знания, формирование навыков самообразования  при решении проблемных и экспериментальных задач;
• Развивающая: формирование кругозора учащихся, умение аргументированно объяснять, делать выводы из экспериментов, работать с таблицами, приводить примеры, развитие познавательного интереса активности, памяти, воли и выражение своих мыслей и эмоций;
• Воспитательная: воспитание культуры речи, формирование коммуникативной культуры учащихся, взаимопомощи.

ХОД УРОКА

1. Организация начала урока (1 мин.)

– Здравствуйте ребята! Давайте познакомимся, я учитель физики гимназии №11 города Ельца, меня зовут Наталья Михайловна. А вы, ученики 7 класса, мне хотелось бы узнать с каким настроением вы пришли ко мне на урок. (Учащиеся показывают свое настроение с помощью смайликов, а учитель свое).
Приветствие, акцентирование внимания учащихся на раздаточный материал и лабораторное оборудование, находящийся на партах. (Три карточки с изображением смайлика: весёлый, недовольный и равнодушный).
Содержание деятельности: организация подготовленности учащихся к уроку. (Учащиеся показывают, с каким настроением они пришли на урок, учитель показывает своё).

2. Сообщение темы и цели урока (1 мин.)

– Сегодня я проведу у вас урок физики по теме «Закон Архимеда». А знаете ли, вы, что с действием этого закона вы встречаетесь ежедневно, наверное, нет. Мая задача познакомить вас с этим законом и его применением.
– Ребята на ваших столах находится необходимое оборудование: динамометры, различные тела определенной формы и мерные стаканы, все это нам будет нужно для проведения эксперимента, который вы будите сегодня проводить. (Учитель сообщает тему и цели урока, создает ситуацию успеха, акцентирует внимание на физическое оборудование для проведения эксперимента). (Слайд 1)
Содержание деятельности: Определение уровня владения знаниями. Коррекция знаний, умений и навыков.

3. Повторение, обобщение понятий и усвоение соответствующей им системы знаний (7 мин.)

– Ребята, мы продолжаем с вами знакомиться, я буду вам задавать вопросы, а вы постарайтесь на них правильно ответить.

1) Разминка

Весь класс в быстром темпе заканчивает фразу учителя или отвечает на поставленный вопрос.

– Какое давление называется гидростатическим? (Давление, оказываемое покоящейся жидкостью, называется гидростатическим) (Слайд 2)
– Как определить давление жидкости на дно сосуда? (Слайд 3) (Давление жидкости на дно и стенки сосуда прямо пропорционально высоте столба жидкости и зависит от рода жидкости, в которое помещено тело). (На слайде показан график зависимости давления жидкости от высоты столба и плотности жидкости).

– По какой формуле рассчитывается давление жидкости на дно сосуда? (Формула, треугольник для запоминания) (слайд 4)
– Для того, чтобы вам легче было вспомнить формулу, я предлагаю вам следующий прием для запоминания: в вершине треугольника находится давление, а в основании плотность, ускорение свободного падения и высота.

– Как читается закон Паскаля? (Давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку одинаково во всех направлениях.) (Слайд 5)
– Я вам напоминаю практическое применение закона Паскаля (лейка, душ), с которыми вы ежедневно встречаетесь.
– А знаете ли вы, что для того чтобы изучить закон Архимеда нам понадобятся физические приборы.

2) Игра «Собери пазлы» (Слайд 6)

– В физике много приборов. Знаете ли вы, как они выглядят и где они применяются?
Для задания разрезают картинки динамометра и измерительного цилиндра. Участники получают пазлы с фрагментами приборов, которые они должны собрать и пояснить название получившегося прибора, область применения. Двое учащиеся работают за учительским столом, затем показывают свою картинку через документ-камеру. Пока учащиеся собирают  пазлы, остальные отвечают на  вопросы учителя.

– Какая сила называется выталкивающей? (Сила, выталкивающая тело из жидкости или газа, называется выталкивающей или архимедовой). (Слайд 7) (Переход на другую программу «документ – камера».)

Учитель проводит эксперимент, учащиеся делают выводы, основываясь на изученном материале предыдущих уроков. (Демонстрация проводится через документ – камеру)
Погружается мяч в воду и быстро убирается рука. Мяч «выпрыгивает» из воды.

– Почему мяч всплыл? (На мяч подействовала сила со стороны воды).
– Теперь поместим металлический цилиндр в жидкость (можно монету). Тело утонуло. Действует ли выталкивающая сила в этом случае? (Возможный ответ ученика: «Так как тело утонуло, то выталкивающая сила на него не действует»). Коррекция учителя. Демонстрация.

Камень или цилиндр, подвешенный на резиновой нити, опускаем в воду, замечаем, длина резиновой нити стала короче. Ребята анализируют опыт и делают вывод: «На любое тело, погруженное в жидкость, действует сила, выталкивающая тело из жидкости». Сообщение учителя: из нашего жизненного опыта мы знаем, что в воде тяжелый камень поднять гораздо легче, чем в воздухе. Это может означать, что жидкость выталкивает не только легкие, но и тяжелые предметы.

Проверка учащихся, которые собирали пазлы. (Переход на программу с презентацией урока)

– Куда направлена выталкивающая сила? (Слайд 8 с рисунком, идет пояснение).   

Если привязать короткой ниткой к пробке такой груз, чтобы она погрузилась в воду. Отвесно натянутая нить показывает, что выталкивающая сила, которая действует на пробку, направлена вертикально вверх, а сила тяжести вниз.
По какой формуле рассчитывается выталкивающая сила? (Формула, треугольник, вывод)

(Слайд 9)

На тело, полностью погруженное в жидкость, действует вертикально вверх выталкивающая сила, равная весу жидкости вытесняемой телом.

4. Изучение нового материала (15 мин.)

1) Составление опорного конспекта, используется проблемно -поисковый метод и выводы записываются в таблицу.

– Итак, мы с вами подошли к изучению нового закона. Запишите тему в тетради.
Мы с вами отправляемся в Древнюю Грецию в 3 век до нашей эры. Именно в это время в Сиракузах, на острове Сицилия проживал величайший математик и физик древности – Архимед. Он прославился многочисленными научными трудами, главным образом в области геометрии и механики. В это время Сиракузами правил царь Герон. Он поручил Архимеду проверить честность мастера, изготовившего золотую корону. Хотя корона весила столько, сколько было отпущено на нее золота, царь заподозрил, что она изготовлена из сплава золота с другими, более дешевыми металлами. Архимеду было поручено узнать, не ломая короны, есть ли в ней примесь. Идея решения пришла к ученому однажды, когда он решил принять ванну. Ликующий и возбуждённый своим открытием, Архимед воскликнул: «Эврика!», что значит: «Нашел». (Слайд 10)

Однако в дальнейшем на протяжении нескольких столетий в развитии человечества наступила эпоха всеобщего застоя. И только труды ученых 18 века обеспечили настоящий прорыв в области изучения жидких тел. В связи с этим я хотела бы вспомнить труды русских учёных Даниила Бернулли (1700-1782), Леонарда Эйлера (1707-1783), М.В. Ломоносова (1711-1765), направленные на развитие гидромеханики. Неслучайно 2012 год объявлен годом Российской истории (Слайд 11)

– Для того чтобы сформулировать закон Архимеда нам необходимо провести эксперимент.

2) Экспериментальная проверка закона Архимеда. (Слайд 12)

– Проделаем следующий опыт: пустое ведерко и сплошной цилиндр, имеющий объем, равный вместимости ведерка, подвесим к пружине динамометра. Показания динамометра зафиксируем. Затем опустим цилиндр в отливной сосуд, наполненной водой до уровня отливной трубки. Когда цилиндр полностью погрузится в воду, растяжение пружины уменьшится, а часть воды, объем которой равен объему цилиндра, выльется из отливного сосуда в стакан. Если теперь перелить воду из стакана в ведерко, то пружина динамометра снова растянется до прежней длины. Это означает, что потеря в весе цилиндра в точности равна весу воды в объеме цилиндра.
Итак, опыт подтвердил, что архимедова сила равна весу жидкости в объеме этого тела, т.е.  Fa = Pж = mg = жgVт.
Из описанного опыта видно, что вес тела, погруженного в жидкость, уменьшается на значение, равное архимедовой силе: Р₁ = Р – Fa = mg  – m₁g, где m  – масса тела, а m₁   –  масса жидкости в объеме, равном объему погруженного тела.
Если подобный опыт провести с газом, то он показал бы, что сила, выталкивающая тело из газа, также равна весу газа, взятого в объеме тела. (Слайд 13)

Закон Архимеда формулируется таким образом:

Тело, находящееся в жидкости (или газе), теряет в своем весе столько, сколько весит жидкость (или газ) в объеме, вытесненном телом. (Учащиеся работают с учебником) (Слайд 14)

3) Итак, первая цель достигнута, далее начинается работа в шести группах. (Слайд 15)
От чего зависит, архимедова сила? А сейчас вы – исследователи, вы выясните, от чего зависит, архимедова сила. У каждой группы своя задача. Приступаем к работе, соблюдая технику безопасности, так как вы работаете со стеклом. (Слайд 16)

Задание первой группе.

Оборудование: сосуд с водой, динамометр, алюминиевый и медный цилиндры одинакового объема, нить.

• Определить архимедову силу, действующие на первое и вторе тела.
• Сравнить плотность тел и архимедовы силы, действующие на тела.
• Сделайте вывод зависимости (независимости) архимедовой силы от плотности тела.

Вывод: архимедова сила не зависит от плотности вещества, из которого изготовлено тело.

Задание второй группе.

Оборудование: сосуд с водой, тела разного объема из пластилина, динамометр, нить.

• Определить архимедову силу, действующую на каждое из тел.
• Сравните эти силы.
• Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от объема тела.

Вывод: архимедова сила зависит от объема тела, чем больше объем тела, погруженного в жидкость, тем больше архимедова сила.

Задание третьей группе.

Оборудование: динамометр, нить, сосуды с водой, с соленой водой и маслом, алюминиевый цилиндр.

• Определить архимедову силу, действующую на тело в воде, соленой воде и масле.
• Чем отличаются эти жидкости?
• Что можно сказать об архимедовых силах, действующих на тело в различных жидкостях?
• Установите зависимости архимедовой силы от плотности жидкости.

Вывод: архимедова сила зависит от плотности жидкости, чем больше плотность жидкости, тем больше архимедова сила.

Задание четвертой группе.

Оборудование: тела разной формы, сосуд с водой, нить, динамометр,

• Поочередно опуская каждое тело в воду (кусок пластилина в форме шара, куба и цилиндра), с помощью динамометра определить архимедову силу.
• Сравним эти силы и сделаем вывод о зависимости и независимости архимедовой силы от формы тела.

Вывод: архимедова сила не зависит от формы тела, погруженного в жидкость или газ.

Задание пятой группе.

Оборудование: мензурка с водой, алюминиевый цилиндр, нить динамометра.

• Определю архимедову силу, действующую на тело, погруженное на 1/4 объема, 1/2 объема, 3/4 объема.
• Сделаем вывод зависимости архимедовой силы от объёма погруженной части тела.

Вывод: архимедова сила зависит от объема погруженной части, чем больше объем погруженной части тела, тем больше архимедова сила.

Задание шестой группе.

Оборудование: мензурка с водой, алюминиевый цилиндр, нить динамометра.

1. Определю силу Архимеда на различной глубине h₁ =  , h₂ =
2. Сделаем вывод о зависимости Архимедовой силы от глубины погружения данного тела.
Вывод: Архимедова сила не зависит от глубины погружения тела.

Поле получения результатов каждая группа отчитывается устно о своей проделанной работе. Затем учащиеся записывают выводы в виде таблицы, а учитель на доске. (Слайд 17 на презентации).

5. Закрепление полученных знаний (16 мин.)

– Ребята, для решения задач на закон Архимеда нам понадобится знание формул, которые вы соберёте с острова «Величин» на остров «Формул» в процессе эстафеты.

Эстафета «Кто быстрее?» (2 мин.)  (Слайд 18). Учащимся раздаются листы с островом «Величин» и островом «Формул». Чей ряд больше и быстрее соберет формулы с острова «Величин», тот и выигрывает. (Проверка на слайде)
Пришла пора отдохнуть.

Физкультминутка «Ванька-встань-ка» (2 мин.) (Слайд 19)

Исходное положение:
Все сидят, учитель, закрыв глаза (лучше отвернувшись), задает число – и выбрасывает над головой соответствующее количество пальцев на одной или обеих руках. Затем он произносит: «Раз-два-три! Замри!» – открывает глаза, в классе должно стоять ровно столько учеников, сколько пальцев им было предъявлено при выполнении игрового занятия. Каждому из учеников приходится быстро сориентироваться в упражнении, сесть или встать в нужный момент.

– Итак, вы отдохнули, а теперь узнаем, как вы усвоили закон Архимеда.

Переход к другой программе для выполнения тестов. (Электронное приложение)

Тест. (4 мин.) Один из учащихся вызывается к доске, остальные на месте решают

– А теперь мы переходим с вами к решению расчетных задач.

Решение расчетных задач. (4 мин.) (Вернутся к презентации  слайд 20, 21)

6. Приведение единых знаний в систему (2 мин.)

7. Подведение итогов урока. Рефлексия. (1 мин.)

Работа с ассоциативной схемой. (Слайд 22)

– Что Вы узнали сегодня на уроке? (А как читается закон Архимеда?)
– Чему научились?
– Что для Вас было наиболее сложным?

Ответы учащихся в устной форме.

8. Информация о домашнем задании (1 мин.) (Слайд 23)

Уделить внимание, на решение сложных заданий, подготовиться к лабораторной работе, решить проблемную задачу.
Если на дно стеклянного сосуда, покрытого тонким слоем парафина, положить кусочек парафина с гладким основанием и аккуратно налить воды, то парафин не всплывает. Чем это объясняется? Если наклонить кусок парафина так, чтобы вода проникла под его нижнюю поверхность, то он сразу всплывет. Найдите ответ на эту задачу, почему так происходит.
Можно предложить другую проблемную задачу:
Если налить воды в книгу и перевернуть, то вода не выливается. Почему? (Фокус с сообщающимися сосудами). Учитель обращается к классу с вопросом: «С каким настроением Вы уходите с урока?» (Работа с карточками)

Д/З:  § 48, 49, упражнение 24

– Желаю всем успеха!