Цель урока: сформулировать физический принцип, на основании которого плавают суда.
Задачи урока:
- актуализировать понятия “выталкивающая (Архимедова) сила”, “плавание тел”;
- научить применять имеющиеся знания для объяснения наблюдаемых явлений;
- научить использовать эксперимент для получения новых знаний;
- соединить теорию с практикой.
Формируемые УУД:
- умение устанавливать причинно-следственные связи;
- умение делать выводы из наблюдений;
- умение планировать и проводить эксперимент;
- умение работать в паре, согласовывать свои действия.
Тема и цель урока не озвучивается!
В начале урока учитель предлагает учащимся вспомнить урок изучения выталкивающей силы. На этом уроке мы предполагали и проверяли экспериментально, от чего зависит (или не зависит) эта сила. Учитель просит учащихся назвать все выдвинутые гипотезы.
Получается следующая схема.
Рисунок 1
Нами были проверены все гипотезы, кроме одной!
(Это было сделано учителем на прошлом уроке умышленно)
Мы не проверили зависимость (или независимость) выталкивающей силы от формы тела.
Исходя из известной нам формулы,
эта сила не зависит от формы тела. Но лучшее доказательство – это эксперимент!
(То, что написано в данном абзаце проговаривается в форме беседы с учащимися)
Учитель просит учащихся сформулировать идею и ход эксперимента.
Учащиеся предлагают примерно следующее:
“Надо взять тела, одинаковой массы и объема, но разной формы. И измерить выталкивающую силу, действующую на них в воде”.
Далее вспоминаем способ измерения выталкивающей силы:
FA = Рв воздухе – Рв воде
Подбираем приборы и материалы: динамометр, кусок пластилина, нить, сосуд с водой.
Проговариваем, что первое измерение проводим, придав пластилину некоторую форму.
Второе измерение проводим, изменив предварительно форму пластилина.
Придумываем и изображаем в тетрадях и на доске таблицу для записи результатов:
| № | Рв возд; Н | Рв воде; Н | FA = Рв возд – Рв воде; Н |
| 1 | |||
| 2 | |||
| 3 | |||
| 4 |
Раннее было сказано, что достаточно двух измерений, но учитель рисует на доске 4 строчки, ничего пока не поясняя. (Дети в тетрадях тоже рисуют 4 строчки)
Затем учащиеся выполняют измерения.
Кто-то выполняет быстрее и спрашивает, а можно ли еще раз изменить форму. Конечно, можно!
В итоге (это происходило всегда и в любом классе!) кто-нибудь делает лодочку! И все остальные тоже повторяют.
И, о чудо! Вес пластилина в воздухе остался прежним, а вес в воде исчез! Вес равен нулю!!!
А выталкивающая сила равна весу тела в воздухе! Значит, выталкивающая сила увеличилась!
Получается, что выталкивающая сила зависит от формы тела!
Возникает мотив для того, чтобы прояснить ситуацию!
Учитель побуждает детей продолжать экспериментировать с лодочкой. Наконец, кто-то догадается утопить лодочку полностью. И что же?! Вес лодочки, оказавшейся полностью под водой, становится такой же, как и в предыдущих измерениях!
| № | Рв возд; Н | Рв воде; Н | FA = Рв возд - Рв воде; Н |
| 1 | 0,4 | 0,1 | 0,3 |
| 2 | 0,4 | 0,1 | 0,3 |
| 3 (лодочка) | 0,4 | 0,0 | 0,4 |
| 4 (лодочка) | 0,4 | 0,1 | 0,3 |
(Это таблица реальных результатов, полученных на уроке. Привожу для примера)
Что же получается? Что выталкивающая сила наибольшая в том случае, когда лодка плавает, частично погрузившись в воду!!! (Этот вывод делают дети)
Вот это да!!! Час от часу не легче! Ведь мы знаем, что Архимедова сила зависит от объема погруженной части тела!
Пытаясь объяснить возникшее противоречие, вспоминаем, что Архимедова сила равна весу вытесненной телом жидкости.
Следовательно (здесь учитель должен добиться, чтобы дети сделали вывод сами), когда лодочка плавает, она вытесняет больше воды, чем когда она полностью погружена в воду.
Начинаем анализировать. В результате беседы формулируется примерно следующее.
Рисунок 2
Вывод (делают дети):
Тело, имеющее воздушные полости, куда не проникает вода, вытесняет объем, гораздо больший, чем объем, занимаемый веществом, из которого сделано тело!
Если позволяет время, можно провести следующий эксперимент:
Чтобы убедиться в сделанном выводе, нужно отметить уровень воды, когда лодка плавает, и сравнить его с уровнем воды, когда лодка утонула.
Проводим опыт с пластилиновой лодочкой.
А разница-то и не видна!
Дело в том, что плотность пластилина близка к плотности воды.
Для того чтобы увидеть разницу, надо взять что-то, сделанное из более плотного вещества.
Например, стеклянный стакан.
Проводим опыт со стеклянным стаканом, и убеждаемся в правильности сделанного вывода.
(Надо только заранее подобрать подходящий стакан и сосуд)
Далее учитель задает вопрос: Где сформулированный принцип используется (применяется) в жизни? Плавание судов! (Записывается тема урока)
Итак, железный корабль, вытесняет объем воды во много раз больший, чем объем железа, из которого сделан корпус.
Что же мы сегодня на уроке выяснили?
Мы сформулировали физический принцип, на основании которого плавают суда.
Дома вы самостоятельно изучите основные определения, касающиеся кораблестроения.
Рисунок 3
(Эта картинка вклеивается в тетради учащихся.)
Домашнее задание: из параграфа 51 (учебник под редакцией Перышкина для 7 класса) выписать определения (осадка, ватерлиния, водоизмещение, грузоподъемность).