Архимедова сила. 7-й класс

Цели урока:

• Образовательная – сформировать представления о действии жидкости (газа) на погруженное в неё тело, сформулировать понятие архимедовой силы, научить выводить формулу, выражающую зависимость силы от плотности жидкости (газа) и объема тела на основе закона Паскаля;
• Развивающая – продолжить формировать умение находить равнодействующую двух сил; развитие речевых навыков учащихся, умений анализировать, умений делать выводы по изученному материалу.
• Воспитательная – совершенствование приемов логического мышления: приема сравнения, умения делать выводы, анализ, выделять главное в учебной информации. Формирование познавательного интереса.

Методы и приемы: словесные: рассказ с элементами беседы; наглядно – демонстрационные; частично – поисковые.

Тип урока: усвоение новых знаний и первичного закрепления знаний.

Оборудование демонстрационное: аквариум, резиновый шнур, кирпич, сосуд с водой, ведерко Архимеда, динамометр, мультимедийный проектор.

Ход урока

1 этап. Актуализация знаний.

1. Работа с карточками – сигналами:

Показать, какими буквами обозначают физические величины: сила, плотность, высота, давление, объем, масса.

Показать формулу для расчета давления внутри жидкости.

2. Задача:

Имеются три одинаковых сосуда: первый наполнен водой, второй - ртутью, третий – бензином. В каком из этих сосудов:

А) наибольшее давление на дно? Почему?

Б) наименьшее давление на дно? Почему?

3. Дополни предложение:

1. Прибор для измерения атмосферного давление называется …
2. Прибор для измерения давлений больших или меньших атмосферного называется …
3. Сила измеряется…
4. Масса измеряется…

Варианты ответов:

1. барометр;
2. манометр;
3. динамометр;
4. Весы.

2 этап. Объяснение нового материала.

Учитель: читает детское стихотворение.

Наша Таня громко плачет
Уронила в речку мячик.
Тише Танечка не плачь,
Не утонет в речке мяч.

Бросает в воду мяч.

Почему не тонет в речке мяч?

Ответ учащихся: На мяч действует какая – то сила, заставляющая его всплывать на поверхность.

Учитель: Эта сила называется выталкивающей. Под водой мы можем легко поднять камень, который с трудом поднимаем в воздухе. Если погрузить пробку под воду и выпустить её из рук, то она всплывёт. Почему тяжелый корабль не идет ко дну? (слайд 2)

Учащиеся: на него тоже действует выталкивающая сила.

Опыт: на тонкий резиновый шнур подвешивают кирпич, так чтобы его длинные грани были вертикальны. Шнур сильно растягивается. Затем кирпич постепенно опускают в аквариум с водой. По мере погружения кирпича в воду растяжение шнура уменьшается. После этого кирпич вытаскивают из воды - растяжение шнура при этом увеличивается.

Учитель: какой можно сделать вывод?

Учащиеся: на любые тела, погруженные в жидкость действует выталкивающая сила, направленная вертикально вверх.

Учитель: На все тела, погруженные в жидкость, действует выталкивающая сила, независимо от того всплывает тело, плавает или тонет.

Давайте вместе решим задачу. В сосуд с водой помещен куб, длина ребра, которого 10 см. Уровень воды над верхней гранью куба 10 см. Определите силу, с которой вода давит на нижнюю и верхнюю грани куба. Изобразите направление этих сил графически.

Что можно сказать о давление внутри жидкости на одной и той же глубине?

Учащиеся: по закону Паскаля давление одинаковое.

Учащиеся вместе с учителем решают задачу по формулам: p₁=pgh₁ и p₂=pgh₂

р₁=1000 Па

р₂=2000 Па

Учитель: какой вывод мы можем сделать?

Учащиеся: Давление на верхнюю и нижнюю грани разные, на нижнюю грань действует большое давление.

Учитель: сила и давление связаны между собой каким соотношением?

Учащиеся: F=pS

Учитель: F₁=p₁S, F₂=p₂S, так это куб то площади граней одинаковы.

F₁= p_жgh₁S,

F₂= р_ж gh₂S

Как направлены силы? Что вы можете сказать про численное значение этих сил?

Учащиеся: сила F₁ вниз, сила F₂ вверх. Сила F₂ больше.

Учитель: F₂> F₁, в результате разности этих сил возникает выталкивающая сила, всегда направленная вертикально вверх. Эта сила называется Архимедовой силой.

F_A= р_ж gh₂S - p_жgh₁

S= p_жgS (h₂ – h₁)= p_жgSh, но Sh=V_т, тогда F_A= р_ж gV_т

Свое название выталкивающая сила получила в честь древнегреческого ученого Архимеда (слайд 3).

Архимед родился в 287 году до нашей эры в греческом городе Сиракузы, где и прожил почти всю свою жизнь. Отцом его был Фидий, придворный астроном правителя города Гиерона. После учебы в Александрии Архимед вновь вернулся в Сиракузы и унаследовал должность своего отца. (слайд 4).

Архимед погиб во время осады Сиракуз: его убил римский воин в тот момент, когда ученый был поглощен поисками решения поставленной перед собой проблемы. Любопытно, что, завоевав Сиракузы, римляне так и не стали обладателями трудов Архимеда. Только через много веков они были обнаружены европейскими учеными. На его могиле была установлена плита с изображением шара и цилиндра. Ее видел Цицерон, посетивший Сицилию через 137 лет после смерти ученого. Только в XVI-XVII веках европейские математики смогли, наконец, осознать значение того, что было сделано Архимедом за две тысячи лет до них. Он оставил многочисленных учеников... (слайд 5).

Основные работы Архимеда касались различных практических приложений математики, физики, гидростатики и механики (слайд 6).

Первый закон, которой открыл Архимед носит его имя.

Опыт: К пружине подвесим ведерко Архимеда и цилиндр. Растяжение пружины отмечаем стрелкой указателем. Затем цилиндр целиком погружаем в воду, налитую в отливной стакан. Вода выливается из отливного стакана в отдельный сосуд. Объем вылившейся воды равен объему погруженного в воду цилиндра. Указателем пружины отмечаем уменьшение веса тела в воде. Если вылить в ведерко воду, вылившуюся из сосуда, то указатель пружины возвращается к своему начальному положению.

Учитель: Какой мы можем сделать вывод?

Учащиеся: Сила, выталкивающая целиком погруженное в жидкость тела, равна весу жидкости в объеме этого тела.

Учитель: докажем это с помощью формул.

F_A= р_ж gV_т мы знаем, что р_ж V_т =m_ж, следовательно F_A= m_ж g, а m_ж g=Р. Мы можем точно сказать: сила, выталкивающая целиком погруженное в жидкость тело, равна весу жидкости в объеме этого тела. (слайд 6,7)

3 этап. Закрепление изученного материала.

Вопросы. Качественные задачи.

Давайте проанализируем формулы силы Архимеда. От каких физических величин зависит численное значение силы Архимеда? Как?

В какой воде и почему легче плавать: в морской или речной?

К чашам весов подвешены два груза равной массы – один алюминиевый, другой железный. Нарушится ли равновесие весов, если грузы одновременно поместить в сосуд с водой? Ответ обоснуйте.

Решите задачу.

Железобетонная плита размером 3,5 *1,5 *0,2 м полностью погружена в воду. Вычислите архимедову силу, действующую на плиту.

(Задачу учащиеся решают вместе с учителем у доски).

4 этап. Подведение итогов.

1. В начале урока перед нами стоял вопрос. Ответьте на него (Почему не тонет мяч?).

2. Почему тяжелый корабль не идет ко дну?

3. Чему равна выталкивающая сила? Как она направлена?

5 этап. Домашнее задание с комментариями

• Параграфы 48 – 49. Упражнение 24 (2,3).

Литература.

1. Преподавание физики в 6–7 классах средней школы. А.В. Перышкин, Н.А. Родина, Х.Д. Рошовская. Москва. Просвещение. 1985.
2. Физический эксперимент в средней школе. С.А. Хорошавин. Москва. Просвещение. 1988.
3. Физика 7. А.В. Перышкин. Москва. Дрофа.2011.
4. Проверочные задания по физике в 7,8 и 10 классах средней школы. Р.Д. Минькова, Л.К. Свириденко. Москва. Просвещение. 1992.
5. Сборник задач по физике. В.И. Лукашик, Е.В. Иванова. Москва. Просвещение. 2010.