Конспект урока по теме "Плавание тел" (7 класс, физика).

Предмет:Физика. Класс: 7 Учитель: Елакова Галина Владимировна. Место работы: Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя  общеобразовательная школа №7» г. Канаш Чувашской Республики.                                        Тема урока:  «Плавание тел». Цели урока:    ­ Научить описывать и объяснять условия плавания тел на основе понятия об  архимедовой силе;   ­ развить умение наблюдать, анализировать, сравнивать, проводить самостоятельные  исследования и делать выводы;  ­ развить экспериментальные умения и творческие способности. Форма урока: урок­ исследование.  Оборудование: картофелина, сырое яйцо, сосуд с водой, сосуд с подсоленной водой,  маслом растительным, парафиновый шарик, пробковый шарик, динамометр,  измерительный цилиндр, свеча (парафин), керосин.                        Ход урока. I. Организационный момент. II. Повторение пройденного материала.  1. Что является причиной возникновения выталкивающей силы?  2. Какие две силы действуют на тело, находящееся внутри жидкости и газа?  3. В каком случае тело будет тонуть в жидкости, а в каком всплывать?  4. каким образом можно измерить архимедову силу?  5. Будет ли действовать выталкивающая сила на тело, плотно прилегающее ко дну?  6. Имеются два шарика одинакового радиуса: деревянный и стальной. Одинаковая ли  выталкивающая сила будет действовать на них при погружении в воду?  7. Тело полностью погрузили сначала в чистую воду, а затем  ­ в соленую. В какой воде на  тело действует большая выталкивающая сила?  8. К коромыслу весов подвешены два цилиндра одинаковой массы: свинцовый и  алюминиевый. Весы находятся в равновесии. Нарушится ли равновесие весов, если оба  цилиндра одновременно погрузить в воду?  9. К коромыслу весов подвешены два одинаковых по объему алюминиевых цилиндра.  Нарушится ли равновесие весов, если один цилиндр погрузить  в воду, а другой  (одновременно с первым) – в спирт?   Учитель: На всякое тело, погруженное в покоящуюся жидкость (газ), действует со  стороны этой жидкости (газа) выталкивающая сила. Тело в зависимости от соотношения  силы тяжести и выталкивающей силы может тонуть, плавать внутри жидкости или  всплывать.  Опыт 1: Картофелину (сырое яйцо) опускаем   сначала в чистую воду –  картофелина (яйцо)  тонет, затем в сильно подсоленную воду – они не тонут.    Вопрос: Почему тарелка, положенная на поверхность воды дном, плавает, а  опущенная в воду ребром тонет?  Ответ: Когда тарелка плавает, вес вытесненной  ею воды равен весу тарелки. Если же  «утопить» тарелку, то архимедова сила станет меньше веса тарелки. Опыт 2: В сосуд наливаем чистую воду, а затем через трубку, опущенную до дна,  наливаем вниз соленую воду. Опущенная в сосуд картофелина будет плавать  внутри жидкости. Учитель: Когда всплывающее тело достигает поверхности жидкости, при дальнейшем  его движении вверх выталкивающая сила будет уменьшаться, так как объем вытесняемой  телом жидкости уменьшается. Когда выталкивающая сила станет равной весу тела в  воздухе, тело придет в равновесие. Но выталкивающая сила равна весу жидкости в объеме  погруженной части тела. Следовательно, вес плавающего тела равен весу жидкости в  объеме части тела, погруженной в жидкость. Проверим на опыте. Опыт 3: В отливной сосуд, наполненной водой, погружают тело, вес в воздухе  которого известен. Тело вытесняет объем воды, равный объему погруженной  части тела. Вес этой воды равен весу этого тела.  Опыт 4:  Стеариновая свечка (кусочек парафина) плавает в воде, но тонет в керосине. Вывод: Плавание тел зависит от плотностей тела и жидкости. Опыт 5: Два одинаковых тела: один – парафиновый,  а другой – пробковый. Какой  из этих тел глубже погрузится в воду?  Ответ: Так как плотности обоих тел меньше плотности воды, то они оба плавают в воде.  Но плотность парафина больше плотности пробки, поэтому парафин погружается в воду  глубже.   Вопрос: Одинаковы ли выталкивающие силы, действующие на одно и тоже тело,  плавающие сначала в воде, а  потом в керосине?  Ответ: Одинаковы. Тело плавает в обеих жидкостях, значит, выталкивающая сила в  каждой из них равна его весу. III. Экспериментальные задания.   Учащиеся получают по выбору (по сложности) задания и оборудование для выполнения.  После выполнения задания обсуждаются.     1группа. Задание: Растворите  в стакане, наполненном на ¾ кипятком, 2 – 3 кусочка сахару. У поверхности жидкости поместите наклонно чайную ложку и на нее лейте  тонкой струйкой крепкий чай. Золотистый слой чая  будет находиться поверх  подслащенного кипятка, не смешиваясь с ним. Почему?  Ответ: Это объясняется различием в плотности сладкой воды и чая.      2 группа. Задание: У вас в наличии 3 сосуда, 3 картофелины. В первый сосуд  налейте воды, а  во вторую – очень крепкий рассол. Третью – до половины наполните крепким  рассолом, а поверх него осторожно налейте чистой воды, так, чтобы жидкости  не смешивались. Положите во все три сосуда по картофелине. Как расположатся  картофелины? Почему?  Ответ: Плотность картофеля зависит от содержания крахмала и приблизительно равна  1,1 г/м³, то есть больше, чем у чистой воды, и в ней картофелина тонет. Крепкий рассол  имеет плотность больше, чем у картофеля, и в нем картофелина плавает. В третьем сосуде  картофелина находится приблизительно на границе рассола и чистой воды.     3 группа: Задание: Имеется мензурка с водой и небольшой кусок дерева. Как определить его  плотность?  Ответ: Надо заметить уровень воды в мензурке, потом опустить в нее кусок дерева. Он  будет плавать, вытеснив некоторый объем воды. Следует определить этот объем, заметив  новое положение уровня воды. Вес плавающего тела равен весу вытесненной им жидкости,  а так как плотность воды равна единице, то масса тела численно равна объему вытесненной им воды. Объем куска дерева определяют, погрузив его  в воду целиком. Разделив массу  куска дерева на его объем, определяют плотность дерева. 4 группа.  Задание: Исследуйте устойчивость пробирки, плавающей в воде, в зависимости от количества налитой в нее воды.   Оборудование: пробирка, сосуд с водой, линейка измерительная, измерительный цилиндр.    Возможный вариант выполнения задания. Опускаем пробирку в воду, удерживая ее  в вертикальном положении, и наблюдая за ней. Постепенно доливаем воду в пробирку и  добиваемся ее устойчивого плавания. Оформляем результаты проведенных измерений,  делаем вывод об условиях устойчивого плавания пробирки.   5 группа.  Задание: Определить плотность картофелины.  Оборудование: картофелина средних размеров, сосуд с водой, цилиндр измерительный,  навески поваренной соли по 5г, стеклянная палочка.  Возможный вариант выполнения задания. Постепенно добавляя навески соли в воду,  необходимо добиться  всплытия картофелины. В этом случае плотность раствора и  плотность картофелины одинаковы. Зная первоначальную массу воды, массу растворенной  соли и измерив с помощью измерительного цилиндра объем получившегося раствора,  можно определить его плотность.    6 группа: Задание: Определить объем воздушной полости внутри пластилинового шара. Оборудование: пластилиновый шар с воздушной полостью внутри, стакан с водой,  отливной сосуд, мензурка (только для проверки результата опыта). Шар изготовляется  таким образом, чтобы, чтобы при погружении в воду он находился во взвешенном  состоянии.  Возможный вариант выполнения задания. Обозначим наружный объем шара через V, объем воздушной полости внутри шара через V1, а объем пластилина, из которого изготовлен шар  через V2; где V2 = V – V1;  масса пластилина m = пл (V – V1); так как шар плавает во  взвешенном состоянии, то условие равновесия будет: Р = FА  или  g воды V =g пл (V – V1); или  воды V = пл (V – V1); решив это уравнение относительно  V1 найдем: V1 = V( пл. ­ воды)/ пл. Проверим полученный результат на опыте. Для этого сделаем маленькое отверстие в  пластилине и, заполнив его с водой, определяем объем воздушной полости.     Учитель: По окончанию экспериментальных заданий начинается обсуждение  результатов, подведение итога работы.  Формулирование вывода: Условие плавания тела можно сформулировать двумя   способами: сравнивая силу тяжести и выталкивающую силу или сравнивая плотности  жидкости и находящегося в ней тела.  IV. Закрепление изученного материала.  Решение качественных задач. Задача №1. Почему молоко опускается на дно стакана, когда его подливают в чай? Ответ: Плотность молока больше плотности чая. Задача№2. Почему нельзя тушить горящий керосин, заливая его водой? Ответ: Керосин будет всплывать в воде и продолжать гореть. Задача №3. Будет ли плавать стеклянная  бутылка с водой в воде, со ртутью в  ртути? Ответ: В первом случае бутылка потонет, во втором – будет плавать, так как плотность  стекла больше плотности воды и меньше плотности ртути. Задача №4. Будет ли тонуть в воде стальной ключ в условиях невесомости,  например, на борту орбитальной станции, внутри которой поддерживается  нормальное давление воздуха? Ответ: Ключ может находиться в любой точке жидкости, так как в условиях невесомости  на ключ не действует ни сила тяжести, ни архимедова сила. Задача №5. Стальной шарик плавает в ртути. Изменится ли погружение шарика  в ртуть, если сверху налить воды? Ответ: Шарик немного всплывает относительно уровня ртути. Задача №6. В сосуде с водой плавает кусок льда. Изменится ли уровень воды в  сосуде, если лед растает? Ответ: Не изменится. Плавая, лед вытесняет столько воды, что ее вес равен весу льда.  При таянии льда образуется вода, имеющая такой же вес, что и лед.   Разбор задач. Задача: В реке плавает льдина толщиной Н = 0,3 м. Какова высота h выступающей над водой части льдины? Решение: Пусть S – площадь льдины. Масса льдины m =  льдиныSH, объем погруженной  части льдины V = S(H – h) FA =  водыgV = водыgS(H – h). Условие  плавание льдины:  Fтяж = FA. Поскольку  Fтяж  =  mg, получаем  льда SHg =   воды gS(H – h)    h = H( воды ­  льда) /  воды; h = 0,3 м. Ответ: h = 0,3 м. V. Подведение итогов  урока. Домашнее задание.          Литература: 1. Перышкин  А. В.; «Физика – 7кл.»: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений, «Дрофа»,   2015г. 2. Перышкин А.В., УМК, « Сборник задач по физике», издательство «Экзамен», М., 2016г. 3. Низамов И, М., «Задачи по физике с техническим содержанием», М., «Просвещение»,  1980г. 4. Тульчинский М.Е., «Качественные задачи по физике», М., «Просвещение», 1976г. 5. Ергомышева – Алексеева М.Н., «Физика – юным», М., «Просвещение», 184с. 6. Иванов Ю.Я., «Творческие экспериментальные задания по физике для 7­9 классов»,  2011г.  7. Лукашик В. И., «Физическая олимпиада», М., «Просвещение», 1987г.   8. Кирик Л.А. , «Самостоятельные и контрольные работы», «Илекса», М., 2003г.