Урок проведен в 7 классе, физика изучается на базовом уровне, в классе обучается 25 ученика. Качественная успеваемость учащихся по физике 58%. Урок проведен по учебнику Пёрышкина. Глава 3. Раздел «Давление твёрдых тел, жидкостей и газов». Урок физики проводится 21 час в неделю. Урок получения новых знаний через выполнение практической работы.
На предыдущих уроках дети были ознакомлены с давление в жидкости и газе, с атмосферным давлением на различных высотах, а на данном уроке надо было познакомиться с действием жидкости и газа на погруженное в них тело.
Образовательная цель: подготовить учащихся, усвоивших знания:
- Жидкость давит на дно и стенки сосуда.
- Давление, производимое на жидкость или газ, передаётся в любую точку без изменений во всех направлениях (Закон Паскаля).
- Формула давления в жидкостях и газах : р=
Цель по развитию учащихся: подготовить учащихся, овладевших видами деятельности:
- создать понятие о физической величине, характеризующих способность жидкости (или газа) выталкивать тела.
- обнаружить, что выталкивающая сила равна весу жидкости (или газа) в объёме погруженного в неё тела.
- выяснить, от каких физических величин зависит выталкивающая сила, «открываем» закон Архимеда», записываем уравнение связи между ними.
Оборудование: растворы в стакане (вода, соляном раствор, CU(SO4)), цилиндры (алюминиевый, медный, стальной), установка рис. №2.
Ход урока
| Действия (объяснения, вопросы, выводы) учителя | Действия (ответы) учащихся |
Актуализация знаний и действий (5 мин) |
|
Как жидкость давит на стенки и дно сосуда? |
Давление, производимое на жидкость, передаётся в любую точку без изменений во всех направлениях. Закон Паскаля. |
В если внутрь её поместить какое-нибудь твёрдое тело? |
То оно также будет подвергаться давлению со стороны жидкости. |
Организация деятельности учащихся по «открытию» явления – выталкивающая сила |
|
Демонстрационный эксперимент и устный рассказ. Большой сосуд с водой и два шарика: теннисный и стальной. Всем известны детские стихи Агнии Барто: Наша Таня громко плачет,
|
|
| Выясним это с помощью эксперимента. Возьмём мячик для настольного тенниса и отпустим его в воду. Он тут же всплывет на поверхность. Почему? | Со стороны воды на мячик действует некая сила. |
| А кроме этой некой силы действует известные нам силы? | Да. Это сила тяжести. |
| Куда направлена сила тяжести? | Вниз. |
| Но если опустить в воду металлический шар, он останется лежать на дне. | Получается, что эта сила действует не на все тела. Нет почему. Возможна эта сила меньше или больше по модулю силы тяжести и направлена в противоположенную сторону. |
| Это были частные выводы, тогда общий вывод будет каким? | ДЕЙСТВИЕ ЖИДКОСТИ НА ПОГРУЖЕННОЕ В НЕГО ТЕЛО. |
Записываем тему урока «Действие жидкости и газа на погруженное в них тело». |
|
Организация деятельности учащихся по созданию понятия о новой физической величине «выталкивающая сила» (15 мин.) |
|
Рассмотрим силы, которые действуют со стороны жидкости на погруженное в неё тело.
Рис.1 Силы, действующие на грани погруженного в жидкость тела Силы, действующие на боковые грани (F1 и F2) будут уравновешивать друг друга, так как они равны по величине. Почему? |
|
В отличие от этого, величины сил, действующих на верхнюю грань (F3) и на нижнюю грань (F4) будут различны. Тогда чему равна равнодействующая сил F4 и F3 направленных в противоположные стороны? |
Это объясняется тем, что давление жидкости на меньшей глубине h1 будет меньше, чем давление на большей глубине h2. Равна разнице их численных значений и направлена в сторону большей силы, то есть вертикально вверх. |
Она и представляет собой выталкивающую силу, ранее обнаруженную нами экспериментально. |
|
Организация деятельности учащихся по созданию математического «закона» Архимедова сила (10 мин) |
|
| Как это можно записать? | Fвыт =F4 – F3 |
| Или как можно вычислить, зная их площади (S1 и S2) и давление жидкости этих граней (р1 и р2)? | Fвыт = р1S1 – р2S2 |
| Но S1 = S2= S, где S - площадь основания параллелепипеда. Тогда Fвыт примет вид. | Fвыт = S(р1 – р2) |
| Какую формулу имеет давление в жидкостях и газах? | р= |
Подставляем в формулу Fвыт вместо р1 и р2 - р = Поскольку Тогда в скобках останется разность глубин погружения верхней и нижней граней тела. А это не что иное, как высота самого тела h. |
Fвыт = (h2 – h1) |
Кроме того, произведение площади нижней грани тела на его высоту представляет собой объем тела. V=hS объём параллелепипеда, а Тогда для выталкивающей силы получаем такое выражение: Fвыт = |
Fвыт = |
| Fвыт называют Архимедовой силой и обозначается она FА | FА = |
Т.е выталкивающая сила равна весу жидкости, в объёме погруженного в неё тела по модулю, и направлена в противоположенную сторону. Запишите этот вывод в тетрадь. |
Fвыт = Pж FА = Pж
|
Как можно объяснить, опыты с шариками теннисным и металлическим? Это предположение мы сделали, сделав математические вычисления. |
Предположим что в случае с теннисным шариком FА> Pж, а во втором FА< Pж |
Организация деятельности учащихся решение ПЗ экспериментальным методом (5 мин) |
|
Как можно доказать существование силы, выталкивающей тело из жидкости экспериментально? |
Измерить вес данного тела в воздухе, а затем в разных жидкостях. |
Укрепим на штативе динамометр, а к динамометру подвесим груз. Пружина на динамометре растянется под действием веса груза. А затем погрузим подвешенное на динамометре тело в жидкость.
Рис. 2.1 |
|
Фронтальный эксперимент: Разные группы измеряют вес данного тела в воздухе, а затем в разных жидкостях: в воде, соляном растворе, в медном растворе CU(SO4). |
|
Выводы группы №1 |
Значение силы тяжести алюминиевого цилиндра больше чем значения сил показывающих на динамометре в растворах, это говорит о том что, кроме веса тела в жидкостях существует сила больше по модулю и направлена в сторону противоположенную весу алюминиевого цилиндра |
Выводы группы №2 |
На медный цилиндр тоже со стороны жидкостей действуют силы направленные вверх. |
Выводы группы №3 |
На стальной цилиндр действие сил, со стороны жидкостей больше чем со стороны воздуха. |
Выводы группы №4 |
Вес тела в воздухе меньше чем в вакууме. Мы знаем, что в вакууме действует, только вес тела и других сил нет. |
Это были частные выводы, а какой получается общий вывод к жидкостям? |
На все тела, погруженные в жидкость или воздух, действует сила со стороны жидкости или воздуха. Так мы доказали существование Архимедовой силы экспериментально. |
Формулирование обобщённого знания (5 мин) |
|
А воздух можно считать газом? К газам, как мы знаем, также применим закон Паскаля. Поэтому и на тела, находящиеся в газе, действует сила, выталкивающая их из газа. Под действием этой силы воздушные шары поднимаются вверх. Существование силы, выталкивающей тело из газа, можно также наблюдать на опыте.
К чаше весов с укороченным креплением подвешиваю колбу закрытую пробкой. Затем под колбу ставлю широкий сосуд так, чтобы он окружал всю колбу. Сосуд наполняю углекислым газом, плотность которого больше плотности воздуха. При этом равновесие весов нарушается. Чашка с подвешенной колбой поднимется вверх. На колбу, погруженную в углекислый газ, действует большая выталкивающая сила по сравнению с той, которая действует на неё в воздухе. |
Да. |
Общий вывод. |
Сила, выталкивающая тело из жидкости или газа, приложенной к этому телу, называется выталкивающей или Архимедовой. |
Предпосылки для дальнейших исследований (5 мин) |
|
Из проведённых выше математических расчётов появилась необходимость проверить экспериментально зависимости следующих физических величин: |
|
одинаковые, то их выносим за скобки.
= mж масса жидкости в объёме параллелепипеда
. Тогда что у нас получается?
