Урок "Архимедова сила"

Урок по теме «Архимедова сила.

Тип урока: урок изучения нового материала с элементами технологии развития критического мышления.

Используемые приемы: «чистая доска», «чтение с остановками», работа с таблицей «З-У-Х», работа в группах.

Цели урока:

1. Продолжить формирование знаний обучающихся о выталкивающей силе, выяснить, от каких величин зависит (не зависит) значение Архимедовой силы.

2. Формировать умение проводить физический эксперимент, по его результатам делать выводы, обобщения.

3. Способствовать формированию познавательного интереса к предмету.

4. Развивать творческие способности.

Развивающая:
Продолжить формирование умения выделять физические явления, описывать их физическими величинами.
Развивать у учащихся логическое мышление, наблюдательность, познавательный интерес к физике и технике.
Воспитательная:
Воспитание уважительного отношения друг к другу, умения слушать чужое мнение, формирование ответственности за общий результат работы группы.

Основные знания и умения:
Знать формулу Архимедовой силы.
Уметь рассчитывать архимедову силу, уметь работать с единицами измерения силы.

Оборудование: Мультимедийный проектор, компьютер, доска.

Межпредметные связи:

• с математикой (работа с формулами, задача на математические действия);

• с историей (Легенда об Архимеде)

Материальное обеспечение:

Приборы и оборудование: наборы тел, динамометры, различные виды жидкостей, равноплечий рычаг, емкости для жидкости, ведерко Архимеда, пластилин.

Доска, презентация урока, раздаточный материал (тесты, рабочие листы для оформления результатов исследования, таблицы достижений).

Ход урока.

Этап  «Вызов».

Здравствуйте, ребята. Я очень рада вас приветствовать на уроке. Перед вами на партах лежат материалы, которые вам сегодня пригодятся на уроке, найдите среди них оценочный лист. Работая на уроке, вы будете оценивать сами себя, накапливать баллы и, суммируя их в конце урока, получите оценку. А еще при работе на уроке мы с вами будем заполнять вот такую таблицу (Приложение 1)

Итак, начинаем урок. Сегодня мы с вами отправимся 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 Гиерон. 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. И сегодня мы с вами должны решить эту задачу, последовательно воспроизвести рассуждения Архимеда. Начинаем рассуждать!

Этап. «Актуализация знаний»

Демонстрация. Погрузим мяч в воду и быстро уберём руку. Мяч «выпрыгивает» из воды. (Проблемный вопрос) Почему мяч всплыл?

(учащиеся дают ответы, один из них: «На мяч подействовала сила со стороны воды.»

Этап. «Целеполагание»

Учитель. Как можно назвать эту силу? (Ответы учащихся) Верно. Будем называть ее выталкивающей силой. Опустим в тот же аквариум металлический цилиндр. (Опыт демонстрируется) Тело утонуло. Действует ли выталкивающая сила в этом случае?

(Поиск путей решения, учащиеся предлагают свои ответы)

Ученик1. Так как тело утонуло, то выталкивающая сила на него не действует.

Ученик2. На любое тело, погруженное в жидкость, действует сила, выталкивающая тело из жидкости.

Учитель . Верно. Эта сила называется выталкивающей. А знаете, кто впервые рассчитал эту силу? Впервые выталкивающую силу рассчитал Архимед, поэтому ее называют архимедовой силой (учащиеся заполняют 3-ю колонку)

Учитель .Какая тема нашего урока?

( Тему урока озвучивают учащиеся: «Архимедова сила»).. Запишите тему в тетради.

Этап. «Актуализация знаний»

Учитель Сегодня на уроке мы продолжим изучение темы “Действие жидкости и газа на погруженное в них тело».

Давайте вспомним, а что вам известно о силах и давлении? Для работы на уроке нам понадобится доска. Но, посмотрите, она же вся в кляксах. Давайте вместе с вами очистим ее от клякс, отвечая на вопросы, записанные на этих кляксах. По ходу выполнения этой работы мы будем заполнять 1 колонку таблицы.

Вопросы на кляксах.

1.Какие силы вы знаете? 2.Как графически изобразить силу? 3.Единицы измерения силы. 4.Чему равна равнодействующая двух сил, направленных в противоположные стороны? 5.От чего зависит результат действия силы на тело? 6.Что такое гидростатическое давление? 7. В каких единицах измеряется давление? 8. Как определить силу давления? 9. Оказывает ли жидкость давление на помещенное в нее тело? 10. Как рассчитать это давление?

(Учащиеся заполняют первую колонку таблицы З-У-Х)

На этапе « Осмысление» я прошу учащихся открыть учебники на стр. 96, параграф 37.

Учитель. Сейчас вы самостоятельно начнете читать текст параграфа, но при чтении мы будем делать остановки и отвечать на вопросы.

Итак, внимательно прочитайте на   стр. 96 первый абзац.

Ответим на вопросы:

-Что произойдет с пробкой если ее погрузить в сосуд с водой и убрать руку?

- Что означают выражения «плавает как пробка» и «камнем на дно»?

-Из жизненного опыта «Почему в воде тяжелый камень поднять легче, чем в воздухе?

-Означает ли это, что жидкость выталкивает не только легкие, но и тяжелые предметы?

Учитель. Чему же равна выталкивающая сила?

Поиск путей решения.

Задача. Рассчитаем выталкивающую силу, действующую на погруженное в жидкость тело высотой h и площадью поперечного сечения S.Плотность жидкости равна ρ_ж.

(После решения задачи приходят к выводу: F_A= ρ_жgV_т, (формула архимедовой силы записывается в графу «Узнал»)

_. Учитель. Сейчас вам как юным Архимедам предстоит экспериментально проверить формулу для определения архимедовой силы, исследовать выталкивающую силу и узнать от чего же она зависит?

Будем работать в группах.

Учитель. Задание первой группе.

Оборудование: сосуд с водой, динамометр, ведерко Архимеда

Экспериментально проверить формулу для определения архимедовой силы, сделать вывод.

Учащиеся 1 группы делают вывод: Архимедова сила (выталкивающая) равна весу жидкости в объеме погруженного в жидкость тела: F_A=P_ж=m_жg. Масса жидкости m_ж, вытесненной телом, равна ее плотности, умноженной на объем тела, погруженного в жидкость: F_A= ρ_жgV_т.

Вес тела, погруженного в жидкость, уменьшается на значение, равное архимедовой силе: Р₁₌Р- F_A= gm-gm_1, где m- масса тела, m_1- маcса жидкости в объеме, равном объему погруженного тела.

Учитель. Ребята, на странице 99 учебника найдите закон Архимеда и запишите его в графу «Узнал»

Закон Архимеда: Тело, находящееся в жидкости или в газе, теряет в своем весе столько, сколько весит жидкость или газ в объеме, вытесненном телом.

Учитель. Задание второй группе.

Обнаружить выталкивающее действие жидкости, выяснить направление выталкивающей силы

Учащимися проводится эксперимент, по сокращению растяжения пружины (система помещена в воду) и эксперимент с пробкой, к которой привязывается груз. Отвесно натянутая нить показывает, что, выталкивающая сила направленна вверх

Учащиеся 2 группы делают вывод: На тело, погруженное в жидкость или газ действует выталкивающая сила, направленная вверх.

Учитель задает проблемный вопрос: «От чего зависит сила Архимеда?»

Учитель. Задание третьей группе.

Оборудование: сосуд с водой, динамометр, баночка с солью и песком (баночки одинакового объема), нить.

Определите архимедовы силы, действующие на первое и второе тела.

Сравните плотность тел и архимедовы силы, действующие на тела.

Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от плотности тела.

Учащиеся 3 группы делают вывод: Архимедова сила не зависит от плотности вещества, из которого изготовлено тело.

Учитель. Задание четвертой группе.

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

Определите архимедову силу, действующую на каждое из тел.

Сравните эти силы.

Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от объема тела.

Учащиеся 4 группы делают вывод : Архимедова сила зависит от объема тела, чем больше объем тела погруженного в жидкость, тем больше архимедова сила.

Учитель. Задание пятой группе

Оборудование: динамометр, нить, сосуды с водой, соленой водой, металлический цилиндр.

Определите архимедовы силы, действующие 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 зависимость архимедовой силы от плотности жидкости.

Учащиеся 5 группы делают вывод: Архимедова сила зависит от плотности жидкости, чем больше плотность жидкости, тем больше архимедова сила.

Учитель. Задание шестой группе.

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

Поочередно опуская каждое тело в воду, с помощью динамометра определите архимедову силу, действующую на нее.

Сравните эти силы и сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от формы тела.

Учащиеся 6 группы делают вывод: Архимедова сила не зависит от формы тела, погруженного в жидкость или газ.

(После получения результатов каждая группа отчитывается о проделанной работе и сообщает свои выводы. Выводы фиксируются в графу «Узнал» таблицы в виде структурно логической схемы.)

Учитель. Физика - универсальная наука, она может быть и серьезной, и веселой, давайте сейчас, говоря о физике, мы немного подвигаемся.

ФИЗКУЛЬТМИНУТКА:

Очень физику мы любим!
Шею влево, вправо крутим.
Воздух – это атмосфера.
Это - правда, топай смело.
В атмосфере есть азот,
Делай вправо поворот.
Также есть и кислород, 
Делай влево поворот.
Воздух обладает массой,

Мы попрыгаем по классу.
Чем выше вверх, тем воздух реже

И давление тем ниже.

Учитель. А теперь давайте решим задачу, которую поставил перед Архимедом царь Гиерон. (Проблема: Честен ли мастер, сделавший царю корону?)

Поиск путей решения проблемы (К доске приглашаются руководители групп - объяснение решения сопровождается записями на доске)

Ученик 1. Сначала Архимед вычислил выталкивающую силу.

Fа = Рв – Рж

Ученик 2. Затем Архимед определил объем короны.

Ученик 3. Зная объем короны, он смог определить плотность короны, а по плотности ответить на вопрос царя: нет ли примесей дешевых металлов в золотой короне? Архимед уличил мастера в нечестности)

Этап «Коррекция»

Учитель. Итак, мы с вами решили задачу Архимеда. Легенда говорит, что плотность вещества короны оказалась меньше плотности чистого золота. Тем самым мастер был изобличен в обмане, а наука обогатилась замечательным открытием. Историки рассказывают, что задача о золотой короне побудила Архимеда заняться вопросом о плавании тел. Результатом этого было появление замечательного сочинения «О плавающих телах», которое дошло до нас.

Систематизация знаний

Учитель. Где вы в жизни встречаетесь с Архимедовой силой? (идет демонстрация фотозадач). ( Приложение 2)

Учитель. Фото №1 (Мертвое море) На территории Палестины и Израиля есть странное, на первый взгляд море. В море нельзя утонуть. Почему?

Учитель. Фото №2. (Рыбы) Рыбы могут легко регулировать глубину своего погружения, меняя объем своего тела благодаря плавательному пузырю. Погружаться или всплывать будет рыба, при уменьшении объема плавательного пузыря? (Погружаться, т.к. при уменьшении объема тела, уменьшается и Архимедова сила).

Учитель. Фото №3. (Кит) Кит, хотя и живет в воде, но дышит легкими. Однако, имея легкие, кит не проживет и часа, если окажется на суше. Почему? (Громадная сила тяжести прижмет животное к земле. Скелет кита не приспособлен к тому, чтобы выдержать эту тяжесть, даже дышать кит не сможет, т.к. для вдоха он должен расширить легкие, т.е. приподнять мышцы, окружающие грудную клетку, а в воздухе эти мышцы весят несколько десятков тысяч ньютонов).

Учитель. Фото №4. Почему водолазы с тяжёлыми кислородными баллонами в воде чувствуют себя невесомыми?

Учитель. Подумай и ответь:

№1. Одинакового объема тела (стальное и стеклянное) опущены в воду. Одинаковые ли выталкивающие силы действуют на них?

№2. Первоклассник и семиклассник нырнули в воду. Кого вода выталкивает сильнее?

№3. Один раз мальчик нырнул на глубину 2м, а в другой – на 3м. В каком случае его вода выталкивает сильнее?

Учитель. Молодцы, а теперь возьмите свои оценочные листы

«Рефлексия» Ребята, понятна ли вам тема после ее изучения?

- Остались ли невыясненные вопросы?

- Интересно ли вам было на уроке?

- Что было трудным на уроке?

Учитель. Давайте посмотрим в окно. На улице замечательный день, прекрасная погода. Ну, а какая погода сложилась у нас на уроке, мы сейчас узнаем. У вас на партах лежат вот такие смайлики, выберите один из них, который бы соответствовал вашему настроению на уроке, и закрепите его на доске. У меня на данный момент вот такое настроение (солнце) А у вас? Я рада, что сегодня у нас в классе такая ясная и солнечная погода. Всего доброго, урок окончен.

Домашнее задание. Изучить параграфы 37, 38, дополнительно подготовить сообщение «Действие выталкивающей силы на организмы, живущие в воде», или подготовить синквейн на тему «Архимедова сила», решить задачу «На красное или зеленое яблоко действует большая архимедова сила?

Приложение 1

Архимедова сила

Приложение 2

Фото №1 Фото № 2

Ф ото №3

Фото №4.

Литература

1. Белага В.В., Ломаченков И.А., Панебратцев Ю.А. 7 класс. М.: Просвещение,2016

2. Чижевский Е.А., Иноземцева С.В., Кантор Р.В. Репетитор по физике Кирилла и Мефодия. [Электронный ресурс] 1 эл.-опт. диск. 1999.