Мой урок по теме: Архимедова сила

Тема: «Архимедова сила»

Цели урока:

- обнаружить выталкивающее действие жидкости на погружённое в неё тело, научиться измерять архимедову силу, умение выводить формулу, выражающую зависимость выталкивающей силы от плотности жидкости и объема тела, выяснить на опытах, как и от чего, зависит Архимедова сила.

- показать роль физического эксперимента в физике

-формирование познавательного интереса к предмету; осветить роль Архимеда в науке.

Дидактический тип урока: изучение нового материала

Форма урока: урок- беседа с элементами поиска.

Оборудование: динамометры, стаканы с пресной водой, стакан с солёной водой, два тела разного объёма состоящие из одного и того же вещества, алюминиевое и железное тела равного объёма, отливной сосуд, стакан, два тела на нити, три свечи, спички, полиэтиленовые пакеты, кусок пенопласта, гиря (вес равен весу пенопласта) виртуальная лабораторная работа «Определение плотности твёрдого тела (короны)», компьютер, проектор, мультфильм «Коля, Оля и Архимед», фонограмма «Песня Василис» из мультфильма «Вовка в тридевятом царстве»

Оформление доски: на левом крыле текст задачи для закрепления – «Определите выталкивающую силу, действующую на мяч объёмом 0, 01куб. м, в пресной воде», центральная часть чистая, на ней будут записи «Задача Архимеда» и «Закон Архимеда»; на правом крыле в верхней части – «сравните выталкивающие силы, действующие на тела», нарисованы четыре шарика разного объёма на различной глубине; шарики равного объёма в жидкостях различной плотности; в нижней части «причина возникновения Fa» ( на рисунке две лодки, одна на каменистом дне, другая увязла в песчаном)

План урока:

1. Организационный момент

2. Актуализация знаний

3. Изучение нового материала

4. Закрепление знаний

5. Подведение итогов

6. Домашнее задание

Ход урока:

1. Организационный момент

Здравствуйте, ребята! В известном стихотворении говорится - «Наша Таня громко плачет, уронила в речку мячик, тише Танечка не плачь …» (класс - «не утонет в речке мяч») А почему не утонет мяч? (потому, что вода выталкивает). Вот, недавно был установлен мировой рекорд полёта на воздушном шаре Фёдором Конюховым, более 55 часов. А почему летают воздушные шары, ведь на них действует сила тяжести? (на экране слайд с воздушными шарами). (ответ- воздух тоже выталкивает тела). Историки рассказывают, что этим вопросом занимался древнегреческий учёный Архимед, написавший труд «О плавающих телах» в 250 году до нашей эры, который дошёл до нас. Так какова же будет тема нашего урока? (Архимедова сила). Записываем тему на доске: Архимедова сила.

1. Актуализация знаний

В Сиракузах на острове Сицилия проживал величайший учёный древности – Архимед. Он прославился многочисленными научными трудами, главным образом в области геометрии и механики (демонстрируется фрагмент из мультфильма про катапульту, винт Архимеда (4:05 – 8:00)) Но, сегодня мы узнаем, почему Архимед заинтересовался действием жидкости на погруженное в неё тело. А началось всё с задачи о золотой короне.

Сценка:

Ведущая: В то время Сиракузами правил царь Гиерон (царь на троне на голове корона). Заподозрил Гиерон (снимает корону внимательно её рассматривает), что мастер, изготовивший корону, сделал её не из чистого золота. Гиерон позвал Архимеда и поручил проверить честность мастера (отдаёт корону Архимеду).

Архимед: вначале я решил, что задача простая. Если вес короны равен весу слитка, то и объёмы их должны быть одинаковы. Объём слитка (измеряет линейкой) я определил без труда. Но, как определить объём короны? Думал я, думал, и решил освежиться, принять ванну (садится на стул за демонстрационным столом, на столе табличка «ванна», сев в ванну оглядывается). Постой, постой. А сколько воды вылилось? Очевидно, столько, сколько вытеснило моё тело. То есть объём вытесненной воды равен объёму моего тела! А, если вместо моего тела в ванну поместить корону? Эврика!!!

Архимед: я попрошу помочь мне решить эту задачу.

Выходят два ученика, один - я буду проводить опыт, второй - а я буду вычислять.

Первый ученик работает с виртуальной моделью «Определение плотности твёрдого тела (короны). Второй, написав на доске «Задача Архимеда», синхронно, записывает на доске решение задачи, получает результат отличный от 19, 3. (Архимед и ученик смотрят в учебник «Физика-7», стр. 51 таблица плотностей и делают вывод, что корона не из чистого золота)

Архимед: (берёт корону, идёт к царю) Царь! Корона сделана не из чистого золота, в ней есть примесь серебра (отдаёт корону, уходят)

1. Изучение нового материала

Решив эту задачу, Архимед заинтересовался тем, какое действие оказывает жидкость на погружённоё в неё тело. И сейчас мы тоже его пронаблюдаем.

Опыт№1: в стакан с водой погружаем шарик для настольного тенниса, отпускаем, шарик выпрыгивает.

Так, какое действие оказывает вода на шарик?

Ответ учащихся: выталкивающее действие.

Правильно! Вода стремится вытолкнуть погружённое в неё тело, действуя на него с некоторой силой, направленной………(ответ учащихся: вверх).

Вот, эту силу и стали называть, как тему нашего урока….(Архимедова сила).

Первое, что мы сделаем, ответим на вопрос – Как измерить Архимедову силу?

Выходит ученик и проводит опыт №2. Измеряет вес тела в воздухе, затем в жидкости и, вычитая из первого второе, находит, сколько теряет в весе тело, т.е. Архимедову силу (сначала проговаривает, потом записывает на доске, повторяет).

Второе – а, чему равна Архимедова сила? Выходит ученик и проводит опыт №3 с отливным сосудом. Взвешивает пустой стакан, подставляет его под носик отливного сосуда, погружает в воду тело, использованное в опыте№2. Измеряет вес стакана с вытесненной водой, вычитает вес стакана, получает вес вытесненной воды (всё проговаривает). Сравнивает с Архимедовой силой, делает вывод, что Архимедова сила равна весу жидкости вытесненной телом. Записывает на доске: Fа=Рж

Вот, это утверждение и носит название «Закон Архимеда» .

Ученик записывает на доске закон Архимеда.

Третье – а, от чего зависит сила Архимеда?

Ученик продолжает запись на доске: Fa=Pж=mg=ρжVg. Окончательно, записывает и выделяет: Fa= ρж g V. (всё проговаривает)

Итак, от чего зависит Архимедова сила? Ответы учащихся: от плотности, ускорения свободного падения и объёма тела.

А сейчас, мы выполним опыты, на основании которых сделаем выводы, от чего и как зависит Архимедова сила, а от чего она не зависит.

Первая группа: как зависит Архимедова сила от плотности жидкости.

Вторая группа: как зависит Архимедова сила от объёма тела.

Третья группа: зависит ли Архимедова сила от плотности тела.

Остальные учащиеся решают задание, текст, которого на доске.

(на доске «сравните Архимедовы силы, действующие на тела», нарисованы четыре шарика разного объёма на различной глубине; шарики равного объёма в жидкостях различной плотности).

Выступает первая группа (рассказывают, что делали, каковы результаты)

Вывод: чем больше плотность жидкости, тем больше Архимедова сила.

Вторая группа (рассказывают, что делали, каковы результаты)

Вывод: чем больше объём тела, тем больше Архимедова сила.

Третья группа (рассказывают, что делали, каковы результаты)

Вывод: от плотности тела Архимедова сила не зависит.

Далее, обсуждаем задание по рисункам и повторяем выводы.

Остался последний вопрос – а, почему жидкость стремится вытолкнуть погружённое в неё тело?

Рассмотрим этот вопрос на следующем примере (рисунок сделан заранее на доске). Во время ВОВ подводные лодки, ложась на дно, могли оказаться на песчаном или каменистом дне. После нескольких часов они могли всплыть с каменистого дна, а вот с песчаного не всегда удавалось, что приводило к гибели. Как это объяснить? Почему лодки, оказавшиеся на песчаном дне, не выталкивались водой?

Выходит ученик и поясняет, причиной возникновения выталкивающей силы является то, что на нижнюю часть лодки вода давит сильнее, чем на верхнюю. В случае с лодкой на каменистом дне, вода давила и сверху и снизу, а во втором случае, вода не давила снизу, так как вода не подтекала под лодку, поэтому выталкивающая сила не возникала (дополняет рисунок, изображая силы давления воды стрелочками).

А как можно было попытаться спастись? Вероятный ответ: можно было попытаться раскачать лодку, тогда вода попала бы под неё, возникла бы сила Архимеда и лодка всплыла.

Задача:

Ну, а теперь для закрепления формулы расчёта Архимедовой силы, решим следующую задачу: Определите выталкивающую силу, действующую на мяч объёмом 0, 01куб. м, в пресной воде.

К доске выходит ученик, решаем задачу.

1. Закрепление знаний

Итак, мы выяснили, что сила Архимеда действует на тело, погружённое в

жидкость. Но, только ли в жидкости?

Опыт№4 Зажигаем три свечи и распрямляем над ними отверстием вниз

полиэтиленовый пакет, пакет наполняется тёплым воздухом, отпускаем,

взлетает.

Почему взлетел пакет?

Вероятный ответ: на пакет подействовала сила Архимеда.

А где вы видели такое – большой пакет, а внизу горящая свеча?

Вероятный ответ: китайский фонарик

Небольшой рассказ ученика, когда-то запускавшего китайский фонарик.

А сможет ли китайский фонарик поднять человека?

Вероятный ответ: нет, нужен пакет большего объёма.

Делаем общий вывод: на тело находящееся в жидкости или газе действует

сила Архимеда.

Опыт №5 На рычажные весы помещаем кусок пенопласта и гирю. Весы

приходят в равновесие. Итак, мы видим, что вес тел одинаков.

А равна ли масса пенопласта и гири?

Вероятный ответ: да, так как весы в равновесии.

Но, ведь эти тела окружает воздух, значит на них действует…….

Вероятный ответ: сила Архимеда.

А на какое тело больше?

Вероятный ответ: на пенопласт. У него больше объём.

Так у какого тела больше масса?

Вероятный ответ: масса больше у пенопласта. Воздух его сильнее выталкивает.

А действует ли сила Архимеда со стороны воздуха на человека?

Вероятный ответ: да, воздух окружает человека и немного выталкивает его, так

как плотность воздуха небольшая.

А как велика эта сила?

Вероятные ответы: 1Н,10Н и т.п

Для ответа на этот вопрос, решим задачу: Чему равна сила Архимеда

действующая на……. меня?

Какая формула нам поможет получить ответ на этот вопрос?

Вероятный ответ: Fa= ρ_возд g V

Следовательно, что нам необходимо знать?

Вероятный ответ: плотность воздуха (находим в таблице ρ_возд=1,29кг/м³),

g=10н/кг.

А как найти объём?

Вероятный ответ: V=m_{человека}/ρ_{человека} , а плотность человека приблизительно

равна плотности воды 1000кг/м³.

Итак, мы можем найти объём. Моя масса 80кг. Значит,

V=80кг/1000кг/м³=0,08м³.

Теперь находим силу Архимеда, действующую на меня: Fa= 1,29кг/м³ *10н/кг

*0,08м³=1,032Н.

Вероятный комментарий учащихся и вывод: столько весит гирька массой 100г;

значит, я «потерял в массе» приблизительно 100г.

Вывод: все тела немного теряют в весе вследствие действия силы

Архимеда.

1. Подведение итогов.

Итак, что мы сегодня узнали?

Предполагаемые ответы учащихся:

- как Архимед решил задачу царя Гиерона

- как измерить Архимедову силу

- чему равна Архимедова сила

- как вычислить Архимедову силу

- от чего зависит Архимедова сила

- почему возникает Архимедова сила

- какой вклад в науку внес Архимед

А теперь оценим ответы наших помощниц Архимеда.

(учащиеся поют частушки под мелодию «Песня Василис» из мультфильма

«Вовка в тридевятом царстве»)

Решавшие задачу Архимеда:

«Мы вот что-то измеряли и конечно рассчитали

И получен был ответ, что в короне правды нет

Не из золота она, с серебром она была

И хотели бы узнать, что поставите вы нам»…..(класс – пять)

Измерившие выталкивающую силу и записавшие закон Архимеда:

«А мы силу измеряли и вот, что же мы узнали

Разности она равна везде, весу в небе и воде

А ещё она равна, как сказал нам Архимед

Весу жидкости в объёме погружённого в неё

И хотели бы узнать, что поставите вы нам»…..(класс – пять)

Выяснившие от чего зависит сила Архимеда:

«И мы тоже измеряли силу имени его и об этом рассказали

(показывают листы А-4 с надписями

Чем ρ›, тем Fa ›

Чем ρ‹, тем Fa ‹ (первая группа))

Чем ρ›, тем Fa ›

Чем ρ‹, тем Fa ‹ (вторая группа)

И хотели бы узнать, что поставите вы нам»…..(класс – пять)

Объяснявшая причину возникновения выталкивающей силы:

«Почему же не всплывают наши лодки иногда?

Почему не вытесняет их бурлящая вода?

Мой ответ такой вот будет

Если сверху давит слабо, а вот снизу посильней, то всплывёт она скорей

И хотела бы узнать, что поставите вы мне»…..(класс – пять)

Решившая задачу на расчёт силы Архимеда:

«Я задачу вам решала, всё подробно рассказала

И хотела бы узнать, что поставите вы мне»…..(класс – пять)

Ну, вот и окончен наш урок! Спасибо нашим помощникам и классу за поддержку и оценку.

1. Домашнее задание §49, Упр. 24(1,2,3). § стр. «Легенда об Архимеде»

Краткий комментарий к домашнему заданию.

Примечание: перед началом урока, пока ученики заходят в класс можно включить мультфильм « Коля, Оля и Архимед» для создания нужной атмосферы урока. А в конце урока при наличии времени досмотреть.