Получите свидетельство
Вход
УРОК-ПОВТОРЕНИЕ В 10 КЛАССЕ
«ПОНИМАЕМ ЛИ МЫ ЗАКОН АРХИМЕДА?»
Тип урока: урок систематизации и повторения знаний.
Вид урока: урок-размышление; урок-исследование.
Форма обучения: коллективная
Педагогическая цель урока: повторить и систематизировать знания закона Архимеда из курса 7 класса, исследовать закон в незнакомой ситуации, сформулировать выводы, проведя эксперимент; направить знания на подготовку к итоговой аттестации.
Планируемые образовательные результаты:
Предметные УУД:
Научатся: применять полученные знания по физике к различным ситуациям; использовать закон для исследования и объяснения различных явлений, например, применимость закона в состоянии невесомости тел; применять алгоритм решения расчётных задач на данную тему.
Получат возможность научиться: размышлять, развивать мысль, объяснять то или иное явление в доброжелательной форме, научно обоснованно.
Метапредметные УУД:
Регулятивные: высказывать мнения на основе наблюдений и сравнивать с данными в справочной литературе; вырабатывать критерии оценки и определять степень успешности своей работы.
Познавательные: владеть приёмами отбора и систематизации материала; анализировать, сравнивать, делать выводы, строить логические рассуждения; пользоваться дополнительной литературой.
Коммуникативные: свободно излагать свои мысли, адекватно воспринимать чужие, слушать и слышать других; быть готовым корректировать свою точку зрения.
Личностные УУД:
обладать умением понимать выразительность природных явлений; осознавать свою причастность к научным достижениям и ценностям; повысить уровень своих знаний по физике; проявить творческое отношение к процессу исследования предложенной ситуации.
Организационная структура урока.
1. Оргмомент. Мотивация занятия.
Данный урок проводится с целью повторения темы «Закон Архимеда». Этот урок – исследование изученного в 7 классе достаточно сложного и почти незамеченного закона Архимеда. Но ведь все в детстве зачитываются книгой французского фантаста Жюля Верна «Двадцать тысяч лье под водой». Справедливы ли с научной точки зрения некоторые эпизоды? (Учащийся коротко объясняет физический смысл некоторых эпизодов с точки зрения закона Архимеда). Приводятся ещё примеры из литературных произведений, фильмов и др., требующих научного объяснения.
2. Актуализация знаний. Повторение.
Учитель представляет учащимся возможность вспомнить материал курса 7 класса: «Помните ли Вы закон Архимеда?» Формулируется закон, но допускается неточность. По аналогии с механикой вместо понятия «вес» используют «сила тяжести». Учитель предлагает учащимся самим поразмышлять и объяснить, почему эти понятия не заменимы. (путём рассуждений учащиеся делают вывод, что выталкивающая сила зависит от ускорения, а сила тяжести не может зависеть от ускорения (пример с лифтом)).
Решение задачи на повторение курса 7 класса.
Задача 1. Рассчитать Архимедову силу. (Вспоминая 7 класс, опыты по определению выталкивающей силы, учащиеся приводят на доске решение данной задачи):
- расчёт выталкивающей силы: Fв = F2 – F1
- выражение силы давления: F2 = р2S; F1 = р1S
- значение давления: р1 = ρgh1; р2 = ρgh2
- значение выталкивающей силы: Fв = ρgh2S - ρgh1S = ρgS (h2 - h1) = ρghS = ρgV
- окончательно: FA = ρжgVт = mжg, где mж = ρжVт
FA = ρжVт
Далее учитель предлагает вспомнить условия плавания тел. (Учащиеся формулируют: вес тела должен быть уравновешен выталкивающей силой, действующей на тело согласно закону Архимеда. Записывают условия: FA FT – тонет; FA FT – всплывает; FA = FT – плавает.
3. Решение нестандартных задач на основе домашнего эксперимента.
Теперь проанализируем домашние экспериментальные задачи. (Результат эксперимента учащиеся демонстрируют на фотографиях).
Задача 2. В сосуде с водой плавает кусок льда. Что будет с уровнем воды в сосуде после того, как лёд растает?
Ответ учащегося по результату эксперимента: уровень воды не изменился, так как вес льда уравновешен выталкивающей силой и, следовательно, равен весу воды, вытесненной льдом. Когда лёд растаял, он превратился в воду, объём которой был вытеснен ранее.
Задача 3. Рассмотреть ту же ситуацию, только внутри куска льда находится кусочек свинца.
Ответ учащегося по результату эксперимента: уровень воды в сосуде понизился. Но доказать это сложновато.
Задача 4. Та же ситуация, только внутри льда вместо кусочка свинца помещён кусочек пробки.
Замечание учащегося: если бы не опыт и его результаты, то мы сразу могли бы ответить по аналогии с предыдущей задачей. В случае со свинцом уровень воды опускался. Свинец тяжелее воды, а пробка легче воды. Поэтому можно было предположить противоположный эффект: уровень воды должен бы повыситься.
Ответ учащегося по результату эксперимента: в результате таяния льда пробка всплыла на поверхность, а уровень воды остался прежним. Очевидно, но с доказательством опять проблема.
Учитель предлагает учащимся вместе доказать состоятельность результатов эксперимента.
На доске учащийся записывает исходные данные.
Пусть V – объём куска льда вместе со свинцом;
ʋ - объём кусочка свинца;
V1 – объём воды, вытесненной подводной частью куска льда;
ρж – плотность воды; ρл – плотность льда; ρс – плотность свинца.
Вес льда со свинцом ρлg (V- ʋ) + ρсg ʋ, который уравновешен выталкивающей силой
ρлg (V- ʋ) + ρсg ʋ = ρжgV1 (*)
Определим объём воды V2, в которую превратится лёд после таяния:
ρлg (V- ʋ) = ρжg V2 , подставим в (*), получим
ρжg V2 + ρсg ʋ = ρжgV1.
Из этого равенства V2 = V1 - ʋ (ρс / ρж ) (**)
Дальше рассуждаем следующим образом: до таяния льда объём вытесненной воды V1 . Затем объём свинца и воды от таяния льда (V2 + ʋ). Сопоставим эти объёмы.
Из равенства (**) получим: V2 + ʋ = V1 + ʋ - ʋ (ρс / ρж) = V1 - ʋ (1 - ρс / ρж).
Проанализируем результат. Так как ρс 
ρж , то (V2 + ʋ) V1 , значит, в результате таяния льда (со свинцом внутри) уровень воды в сосуде понижается.
Для доказательства второго эксперимента (внутри находится пробка) используем тот же ход мыслей.
Пусть ʋ - объём кусочка пробки;
ʋ1 – объём пробки, погружённой в воду;
ρп – плотность пробки.
Найдём разность объёмов воды, вытесненной куском льда с пробкой, и воды, получающейся в результате таяния льда: V1 - V2 = ʋ (ρп / ρж ) (***)
По условию плавания пробки: ρп ʋ = ρж ʋ1, подставим в равенство (***), получим
V1 = V2 + ʋ1 .
Значит, объём воды, вытесненной куском льда, равен сумме объёмов воды от таяния льда и воды, вытесненной погружённой частью пробки. Следовательно, в данном случае уровень воды в сосуде остаётся неизменным. Что и требовалось доказать.
Учащиеся делают вывод, что на основании внимательного изучения закона Архимеда можно придумать интересные вопросы и задачи,
4. Закрепление.
Учитель предлагает для размышления проблему: действует ли закон Архимеда в состоянии невесомости?
Учащиеся размышляют, пытаются обосновать свои рассуждения, опираясь на решение предыдущих задач. Мнения разделились.
Часть из них считают, что закон Архимеда в космическом корабле в состоянии невесомости не действует. Объяснения одних учащихся опираются на сущность закона Архимеда: из-за различия плотностей тела и жидкости (взятых в одинаковых объёмах) требуется различная работа по поднятию их на одну и ту же высоту. В состоянии невесомости это различие равно нулю.
Объяснения других основано на теории использования силы давления жидкости на тело, погружённое в неё. Понимая, что выталкивающая сила обусловлена различием сил давлений на нижнее и верхнее основания тела. В состоянии невесомости это различие исчезает. Отсутствует и выталкивающая сила. Закон Архимеда не выполняется.
Есть мнение, что закон Архимеда действует и в состоянии невесомости. Рассуждения основывают на теории движущегося лифта. Они доказывают, что при приближении ускорения ɑ к ускорению g закон Архимеда остаётся в силе. При ɑ = g наступает состояние невесомости. Выталкивающая сила и вес жидкости, вытесненной телом, обращаются в нуль. Дальнейшие объяснения недостаточно убедительны.
Учитель подводит итог всем размышлениям: в состоянии невесомости закон Архимеда не действует. Если разность (g - ɑ) сколь угодно мала, но не равна нулю, существует направление «снизу вверх». Именно в этом направлении действует выталкивающая сила. Но при (ɑ - g) это направление исчезает. Все направления становятся эквивалентными: исчезает различие между «верхом» и «низом». Это значит, что закон Архимеда в состоянии невесомости не выполняется.
5. Подведение итогов урока.
1. Закон Архимеда выполним не только для жидкостей, но и для газов (формулируется учащимися)
2. Размышления над результатами домашнего эксперимента, доказательство их состоятельности расширило знания и уровень понимания закона Архимеда.
3. Повысился уровень сложности решаемых задач по данной теме при подготовке к итоговой аттестации.
6. Рефлексия. (отзыв учащихся)
Урок-размышление, урок- исследование… Есть возможность изложить свою позицию, даже если она ошибочна с научной точки зрения. В спокойной обстановке и учитель, и одноклассники пытаются найти и объяснить физический смысл явления. Ни одной неудовлетворительной оценки по принципу: отрицательный ответ тоже путь к истине. Нравятся задания с использованием домашнего эксперимента.
7. Домашнее задание.
Повторить §§ 35-54, учебник А. В. Пёрышкин, 7 класс.
Решить задачу.
В сосуд, имеющий цилиндрическую форму с площадью поперечного сечения S, налита вода, в которой плавает кусок льда со свинцовым шариком внутри. Объём куска льда вместе с шариком равен V; над водой выступает 1/20 часть этого объёма. На какую высоту h опустится уровень воды в сосуде после того, как лёд растает? Плотности воды ρ в =103 кг/м3 ; льда ρ л = 900 кг/м3 ; свинца ρ с = 11,3 
3 кг/м3.
Урок-повторение в 10 классе «понимаем ли мы закон архимеда?» (39.75 KB)
0
196
6
Нравится
0
