« Архимедова сила

План - конспект

Урок

по физике

в 7 классе

Тема « Архимедова сила»

            Цели урока:

Образовательная: сформировать и затем применить теоретические знания  учащихся по теме «Архимедова сила».

Развивающая: развитие познавательных способностей учащихся, физического мышления,  умения использовать интернет-ресурсы, умения соединять знания из ранее изученных тем с темой урока, вовлечь в работу всех обучающихся,  работать в должном темпе.

Воспитательная:  формирование информационной культуры личности учащегося, стремления к саморазвитию, трудолюбия, интереса к предмету и умение работать в группе.

Задачи урока:

- выявить силу, выталкивающую тело из жидкости;

- выявить факторы, влияющие и невлияющие, на выталкивающую силу;

- выявить применение архимедовой силы в жизни.

Тип урока: Комбинированный урок (изучение и первичное закрепление новых знаний).

Форма проведения занятия: фронтальная, индивидуальная,  групповая работа с дифференцированным подходом при оценке деятельности обучающихся на различных  этапах урока.

Технологии, используемые при проведении урока:

-ИКТ;

-личностно-ориентированная технология;

-технология критического мышления.

Технические средства:

-мультимедийный проектор;

-несколько ПК с доступом в интернет;

-оборудование для выполнения практической части урока.

Таблица 1

Структура и ход урока

Продолжение таблицы 1

Основной текст.

I. Начало урока. Первый этап  - оргмомент.  Через минуту класс готов работать.

Обучающиеся разделены на 4 группы.

Учитель: «Сегодня мы продолжим изучение темы «Давление твердых тел, жидкостей и газов», познакомимся с силой Архимеда,  выясним, от каких факторов зависит эта сила. Прежде чем перейти к новой теме, мы проведем повторение».

II. Повторение пройденного материала.

Работа в группах.  В каждой группе назначается старший, который может провести самооценку, поставить оценки своим одноклассникам из группы, а учитель выборочно проверить.

Содержание работы

Каждая группа получает листы с заданием по теме «Манометры, барометры»

Задания составлены с учетом подготовленности обучающихся.

1-я группа – ответить на вопросы кроссворда.

1.      Внутри жидкости существует  и на одном и том же уровне оно одинаково по всем       направлениям? (давление)

2.      Как перемещаются отдельные слои и мелкие частицы жидкости? (свободно)

3.      Как движутся молекулы газа? (беспорядочно)

4.      Что обозначается данной буквой «F»? (сила)

5.      Как называются два сосуда соединенные между собой резиновой трубкой? (сообщающиеся).

6.      Какая сила  действует на все тела на земле? (тяжести)

7.      При уменьшении объема газа его давление (увеличивается)…,  а при увеличении объема давление уменьшается.

8.      Как называется воздушная оболочка, которая окружает Землю? (атмосфера)

9.      Как пишется в развернутом виде гПа? (гектопаскаль)

10.  Как звали французского ученого, который подтвердил существование атмосферного давления? (Паскаль)

На «3» задания 1-6.

На «4» + задания 7 и 8.

На «5» все задания с 1-10.

2-я группа – задача на смекалку.

Задание на карточке.

Почему на простом табурете сидеть жестко, в то время как на стуле, тоже деревянном, нисколько не жестко? Почему мягко лежать в веревочном гамаке, который сплетен из довольно твердых шнурков? Почему легко лежать на каменном ложе, сделанном по фигуре человека?

Возможный ответ учеников: «Все дело в форме сидений. У табуретки оно плоское, и когда сидишь, то происходит соприкосновение тела только на небольшой поверхности. А у стула же сиденье вогнутое; оно соприкасается с телом по большей поверхности; по этой поверхности и распределяется вес туловища: на единицу поверхности приходиться меньший груз, меньшее давление».

Учитель дополняет ответы учащихся комментариями: «Все объясняется в более равномерном распределении давления. Когда мы нежимся на мягкой постели, в ней образуются углубления, соответствующие неровностям нашего тела. Давление распределяется здесь по нижней поверхности тела довольно равномерно, так что на каждый квадратный сантиметр приходится всего несколько граммов. Когда же мы лежим на голых досках, то соприкасаемся с опорной плоскостью лишь в немногих маленьких участках и сразу ощущаем разницу на своем теле, что нам «очень жестко»».

              3-я группа - выполнить тест  (интерактивная доска).

На «3» задания 1-3.

На «4» задание на «3» и задания  4,5.

На «5»  - все задания.

4-я группа - собрать рисунок прибора – мозаика, дать название этому прибору и где используется.

 На  «3» - два прибора.

 На  «4» -  три прибора.

 На «5» - все четыре прибора

Время-5 мин.

Затем в течение 1 минуты  обучающиеся отчитываются  и докладывают  результаты совместной работы.

III. Изучение нового материала.

Сообщается тема урока, цель и задачи этого урока  

На столах у обучающихся: сосуд с водой, динамометр, набор грузов, небольшое тело.

1.Опыт по обнаружению выталкивающей силы. Выполняют все! Напоминание о технике безопасности.

План, записан на доске. Обучающиеся приступают к выполнению эксперимента.

Определить:

1. вес данного вам тела в воздухе: Р₁.

2. вес этого же тела в воде: Р_2.

3. сравнить результаты измерений и сделайте вывод: вес тела в воде меньше веса тела в воздухе: Р₁> Р_2.

Учитель: «Как объяснить, почему вес тела в воде меньше веса тела в воздухе?»

Ученики: «Существует сила, действующая на тело в воде и направленная вертикально вверх».

Учитель (дополняет): «Действительно, существует такая сила. Она называется выталкивающей, или архимедовой силой в честь древнегреческого ученого Архимеда, который впервые указал на ее существование и рассчитал ее значение. Об этом ученом мы сегодня еще с вами услышим. Как можно найти величину выталкивающей силы?»

Ученики: «Следует из веса тела в воздухе надо вычесть вес тела в воде».

Учитель: «Итак, первая задача выполнена».

Далее продолжается работа в группах. Учитель называет учащихся, которые будут на ПК выполнять поиск материала в интернете (по 1 человеку от каждой группы):

1.Сообщение об Архимеде;

2.«Легенда об Архимеде»;

3. Применение  архимедовой силы в жизни: плавание судов, животных.

4. Применение  архимедовой силы в жизни: воздухоплавание.

Затем учитель предлагает выполнить работу в группах и ответить на вопрос:

2. От чего зависит сила Архимеда?

Задание первой группе

Как зависит архимедова сила от плотности тела.

Приборы:  динамометр, сосуд с водой,  тела одинакового объема  и разной плотности (алюминиевый и медный цилиндры), нить.

Определить:

1. вес алюминиевого цилиндра в воздухе. Р ₁= __Н

2. вес алюминиевого цилиндра в воде.      Р ₂= __Н, затем

3. найти  архимедову силу, действующую на алюминиевый цилиндр Р₁ –Р₂= __Н

4. вес медного цилиндра в воздухе. Р₃=__ Н

5.вес медного цилиндра в воде. Р₄= __Н, затем

6. найти  архимедову силу, действующую на медный цилиндр. Р₃ - Р ₄ = __Н

7. сделать вывод о  том, как зависит или нет архимедова сила  от плотности тела.

Задание второй группе

Как зависит архимедова сила от объема тела.

Приборы: сосуд с водой, тела разного объема (алюминиевые цилиндры), динамометр, нить.

Определить:

1.вес большого цилиндра в воздухе.     Р₁= __Н

2. вес большого цилиндра в воде.          Р₂= __ Н, затем  

3. найти  архимедову силу, действующую на большой цилиндр. Р₁ –Р₂= __Н

4. вес маленького цилиндра в воздухе.     Р₃=  __Н

5. вес маленького цилиндра в воде.          Р₄= __Н

6. найти  архимедову силу, действующую на маленький цилиндр. Р₃–Р₄=  __Н

7. сделать  вывод о  том, как зависит или нет архимедова сила от объема тела.

Задание третьей  группе

Как  зависит архимедова сила от плотности жидкости.

Приборы: динамометр, нить, сосуды с пресной  водой и соленой водой, шар.

Определить:

1. вес шара в воздухе. Р₁=  __Н

2. вес шара в пресной воде.  Р₂=  __Н

3. архимедову силу, действующую на шар в пресной воде.  Р₁ – Р₂ =  __Н                                                                                 

4. вес  шара в воздухе.           Р₁= __Н

5. вес шара в соленой воде.  Р₃= __Н

6.найти  архимедову силу, действующую на шар  в соленой воде.  Р₁- Р₂ =  __Н                                                                              

7. сделать вывод о  том, как зависит или нет  архимедова сила  от плотности жидкости.

Задание четвертой  группе

Как  зависит архимедова сила от формы тела.

Приборы: динамометр, нить, сосуд  с водой,  кусочек пластилина.

1. Взять кусочек пластилина и  придайте  ему форму куба.

2. Найдите вес пластилина в воздухе. Р₁= __Н

3. Найдите вес пластилина воде. Р₂ =__ Н

4.Определите архимедову силу, действующую на кусочек пластилина. Р₁ – Р₂ =__ Н

5. Затем кусочку пластилина придайте форму шара.

6. Найдите вес пластилина в воздухе.        Р₃=  __Н

7. Найдите вес пластилина воде.                 Р₄=  __Н

8. Определите  архимедову силу, которая действует на кусочек пластилина.  Р₃-Р₄= __Н

9. Затем сравните эти силы и сделайте вывод о  том, как зависит или нет  архимедова сила от формы тела.

В результате, каждая группа устно докладывает  о своей работе и сообщает выводы, которые записываются учащимися в тетрадях, а учителем – на доске в виде таблицы:

Учитель:   «Таким образом, мы узнали о том, что Архимедова сила зависит от объема тела и плотности жидкости». Вторая задача выполнена.

Величину выталкивающей силы можно определить, используя прибор, который носит название "ведерко Архимеда». Он состоит из пружины  с указателем, шкала, ведерко, цилиндр, того же объема, отливной сосуд, стакан.

Эта пружина выполняет  роль динамометра. Показывает опыт.

Учитель: «В результате этого опыта делаем вывод: выталкивающая  сила  равна весу жидкости, вытесненной телом. И теперь послушаем задание группы ребят, работающих на ПК». Возможные выступления  обучающихся из интернета представлены ниже.

1.Сообщение об Архимеде.

АРХИМЕД ( 287–212 до н.э.), величайший древнегреческий математик и механик.

Он родился в  греческом городе Сиракузы на острове Сицилия . Архимед получил образование у своего отца, астронома и математика Фидия, родственника сиракузского тирана Гиерона II, покровительствовавшего Архимеду. В юности провел несколько лет в крупнейшем культурном центре того времени Александрии Египетской, где познакомился с Эрастосфеном. Затем до конца жизни жил в Сиракузах. Архимеду принадлежит первенство во многих открытиях из области точных наук. До нас дошло тринадцать трактатов Архимеда.  Архимед был не только великим ученым, он был, кроме того, человеком, страстно увлеченным механикой. Он проверяет и создает теорию пяти механизмов, известных в его время и именуемых «простые механизмы». Это — рычаг («Дайте мне точку опоры, — говорил Архимед, — и я сдвину Землю»), клин, блок, бесконечный винт и лебедка. Именно Архимеду часто приписывают изобретение бесконечного винта, но возможно, что он лишь усовершенствовал гидравлический винт, который служил египтянам при осушении болот. Впоследствии эти механизмы широко применялись в разных странах Мира. Интересно, что усовершенствованный вариант водоподъемной машины можно было встретить в начале XX века в монастыре, находившемся на Валааме, одном из северных российских островов. Сегодня же архимедов винт используется, к примеру, в обыкновенной мясорубке.

Еще более убедительное доказательство он дал в 212 году до нашей эры. При обороне Сиракуз от римлян во время второй Пунической войны Архимед сконструировал несколько боевых машин, которые позволили горожанам отражать атаки превосходящих в силе римлян в течение почти трех лет. Одной из них стала система зеркал, с помощью которой египтяне смогли сжечь флот римлян. Архимед погиб во время осады Сиракуз.

2. Легенда об Архимеде

Существует легенда о том, как Архимед пришёл к открытию, что выталкивающая сила равна весу жидкости в объёме тела.

Царь Гиерон (250 лет до н. э.) поручил ему проверить честность мастера, изготовившего золотую корону. Хотя корона весила столько, сколько было отпущено на неё золота, царь заподозрил, что она изготовлена из сплава золота с другими, более дешёвыми металлами. Архимеду было поручено узнать, не ломая короны, есть ли в ней примесь.

Много дней мучила Архимеда эта задача. Взвесить корону было легко, но как найти её объём, ведь корона была очень сложной формы. И вот однажды, находясь в бане, он погрузился в наполненную водой ванну, и его внезапно осенила мысль, давшая решение задачи. Ликующий и возбуждённый своим открытием, Архимед воскликнул: «Эврика! Эврика!», что значит: «Нашёл! Нашёл!».

Рисунок 1.

Архимед заказал два слитка — один из золота, другой из серебра, равные весу короны. Каждый слиток он погружал поочерёдно в сосуд, доверху наполненный водой. Архимед заметил, что при погружении слитка из серебра воды вытекает больше (рис. 1).

Затем он погрузил в воду корону и обнаружил, что воды вылито больше, чем при погружении золотого слитка, а ведь он был равен весу короны. По объёму вытесненной жидкости Архимед определил, что корона была изготовлена не из чистого золота, а с примесью серебра. Тем самым мастер был изобличён в обмане, а наука обогатилась замечательным открытием.

Задача о золотой короне побудила Архимеда заняться вопросом о плавании тел. В результате появилось замечательное сочинение «О плавающих телах», которое дошло до нас. В этом сочинении Архимедом сформулировано:

Тела, которые тяжелее жидкости, будучи опущены в неё, погружаются всё глубже, пока не достигают дна, и, пребывая в жидкости, теряют в своём весе столько, сколько весит жидкость, взятая в объёме тел.

Релаксация.

3. Применение в жизни: плавание судов и животных.

Необходимость преодолевать водные преграды, перевозя грузы по воде, а также использование рек, озер и морей как охотничьих угодий уже в глубокой древности привели к изобретению человеком плавучих средств. Сначала это были просто древесные стволы или надутые мешки из шкур животных (бурдюки), за которые держались переплывающие реку люди, примитивные плоты из скрепленных друг с другом бревен, круглые корзины, обтянутые кожей, а также лодки, которые выдалбливались или выжигались из массивных стволов деревьев. Развивающееся морское дело требовало увеличения размеров плавающих судов, что привело к построению кораблей.

Средняя плотность живых организмов, населяющих водную среду, близка к плотности окружающей воды. Это делает возможным их плавание под водой. Плаванию животных в толще воды способствует дополнительная подъемная сила, которая возникает при их перемещении в водной среде. Рыбы меняя объем плавательного пузыря, меняют величину выталкивающей силы. Киты регулируют глубину своего погружения за счет изменения объема легких.

                           4. Применение в жизни: воздухоплавание.

История развития воздухоплавания, казалось бы, завершена. Сегодня в нашей жизни появились вертолеты, самолеты и множество других диковинных средств передвижения. Однако в сердцах людей навсегда остались волшебство и романтика, которые связаны с таким интересным занятием, как полет на воздушном шаре. И сегодня люди совершают путешествия на нем. Многим было бы любопытно узнать, с чего все начиналось. От Жозефа, своего старшего брата, Этьенн Монгольфье, который владел в маленьком французском городке бумажной мануфактурой, получил в 1782 году записку, в которой брат предлагал ему приготовить побольше веревок и шелковой материи для того, чтобы увидеть одну из удивительнейших вещей в мире. Эта записка означала, что Жозефом наконец-то было найдено то, о чем не раз братья говорили при встречах: способ, с помощью которого можно было подняться в воздух. Оболочка, наполненная дымом, оказалась этим средством. Ж. Монгольфье в результате одного нехитрого эксперимента заметил, что сшитая из двух кусков ткани матерчатая оболочка в форме коробки устремилась вверх после того, как была наполнена дымом. Открытие это увлекло не только самого автора, но и его брата. Работая вместе, исследователи создали еще две аэростатических машины (они именовали так свои воздушные шары). В кругу знакомых и родных была продемонстрирована одна из них. Она была выполнена в виде шара, диаметр которого составлял 3,5 метра.  Успех эксперимента был полным: около 10 минут в воздухе продержалась оболочка, при этом поднявшись на высоту около 300 метров и около километра пролетев по воздуху. Братья, окрыленные успехом, решили свое изобретение показать широкой публике. Ими был построен гигантский воздушный шар, диаметр которого составлял более 10 метров. Сшитая из холста оболочка его усилена была веревочной сеткой, а также оклеена бумагой для того, чтобы повысить непроницаемость. В 1783 году, 5 июня, состоялась его демонстрация на базарной площади в присутствии множества зрителей. Наполненный дымом шар поднялся вверх. Все подробности опыта засвидетельствовал специальный протокол, который был скреплен подписями различных должностных лиц. Так впервые было заверено официально изобретение, которое открыло дорогу воздухоплаванию.  

           Учитель: Таким образом, мы выяснили применение архимедовой силы в жизни.

           Дальше учитель просит записать  учеников в тетрадь формулировку  закона Архимеда: на  тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная по величине весу жидкости, вытесненной телом.

Было установлено, архимедова сила зависит от плотности жидкости, в которую погружено тело, и от объема этого тела. Она не зависит, например, от плотности вещества тела, погружаемого в жидкость, так как эта величина не входит в полученную формулу.

Важно знать, что при расчете силы Архимеда под  V понимают только ту часть объема тела, которая полностью находится в жидкости.

     F_А = gρ_жV_т. – формула для расчета силы Архимеда.

IV. Подведение итогов урока.

- Какую тему мы сегодня изучали на уроке?

- Как рассчитать величину  выталкивающей силы, действующей на погруженное в  жидкость тело?

- Куда направлена сила, выталкивающая  тело из жидкости?

- Какой объем жидкости, вытесняемой полностью погруженным в неё телом?

 - Зависимость величины выталкивающей силы, действующей на погруженное в жидкость тело от других величин.

- Одинаковая ли сила нужна для подъема якоря в морской и речной воде?

Оценки за урок. Домашнее задание.

Спасибо за урок!

Приложение А

Перечень электронных образовательных ресурсов

Таблица 2

Перечень электронных образовательных ресурсов

Скачано с www.znanio.ru