Действие жидкости на погруженное в нее тело. Сила Архимеда.
методическая разработка по физике (7 класс) по теме

Шашлова Т.А.,

учитель физики МОУ – СОШ пос. Чайковского, победитель ПНПО 2007 года, лауреат конкурса «Учитель года 2011»

План учебного занятия в 7 классе

Тема учебного занятия «Действие жидкости на погруженное в нее тело.

Архимедова сила»

Вид учебного занятия: урок изучения нового материала с использованием технологии проблемного обучения.

Цель занятия: сформировать понятие об архимедовой силе, выяснить от чего зависит выталкивающая сила, расширить кругозор учащихся сведениями из истории жизни великих учёных.

Задачи урока:

 - содействие развитию у школьников умений использовать полученные методы познания мира – наблюдения, гипотеза, эксперимент, теория;

- в целях развития научного мировоззрения учащихся показать роль физического эксперимента в физике;

 - развитие у учащихся коммуникативных способностей – вести беседу, вступать в  - дискуссию, работать парами;

 - продолжить работу по формированию умений сравнивать явления, делать выводы и обобщения;

 - создавать условия для развития у школьников умения формулировать проблему, предлагать пути ее решения;

- раскрыть причинно-следственные связи в изучаемом материале.

Оборудование: сосуд с водой; динамометры лабораторные; набор гирь; внутренний стакан калориметра или стакан; мяч, камень, деревянный куб; ведерко Архимеда.

Технические средства обучения: фрагмент опыта по гидростатике, часть 2

Ход урока

Эпиграф к уроку:  «Плавает как пробка»

                                  «Камнем на дно».        

Объяснение нового материала.

Идя сегодня к вам на урок, по дороге мне попался вот этот камень. И я подумала, а ведь он мне может пригодиться, именно он поможет мне с вами на уроке в знакомстве с новой темой. Я предлагаю сегодня на уроке решить такую проблему: «Действует ли жидкость на погруженное в нее тело (в частности на этот камень), если действует, то как?». (запишем тему в тетрадь)

(если учащиеся сказали, что да или нет) – давайте проверять вашу гипотезу экспериментально.

(если промолчали) – я бы хотела решение проблемы начать с эксперимента.

1. Погружаю мяч полностью в сосуд с водой и быстро убираю руку. Мяч «выпрыгивает» из воды. (вспомнилось стихотворение Агнии Барто: Наша Таня громко плачет: уронила в речку мячик, - тише, Танечка, не плачь: не утонет в речке мяч.) Почему это происходит? (ответ учащихся – подействовала сила).
2. Хорошо, опускаю найденный мной сегодня камень в тот же сосуд с водой. Камень утонул. Действует ли сейчас сила? (ответ учащихся – не действует, т.к. тело утонуло; действует).

Я предлагаю проверить все наши гипотезы и сделать правильный вывод. Из имеющихся у вас в лотках приборов нужно проверить, действует ли на цилиндр выталкивающая сила? Как бы вы организовали свой эксперимент? Порядок действий. (уч-ся - опустить тело на динамометре в стакан с водой и посмотреть за показаниями динамометра).

Проделываем опыт.

- Что вы заметили? (показания динамометра изменились).

- Какой вывод можно сделать из этих наблюдений? (на любые тела, погруженные в жидкость, действует выталкивающая сила).

- Как вы думаете, куда она направлена? (вверх).

Вывод: на любые тела, погруженные в жидкость, действует выталкивающая сила. (Запишем вывод в тетрадь) 

Может вы приведете мне примеры из жизни, которые подтверждают это действие?

Теперь давайте выясним, почему возникает выталкивающая сила и как ее найти?

Для этого нам надо вспомнить:

- как определить давление жидкости на дно и стенки сосуда? ();

- в чем состоит закон Паскаля? (давление жидкости передается в каждую точку без изменения);

- чему равна равнодействующая сил, направленных в разные стороны? (равнодействующая направлена в сторону действия большей силы).

Я опускаю куб в воду. Что можно сказать о действии жидкости на этот куб? (жидкость производит давление)

- Что можно сказать о давлении внутри жидкости на одной и той же глубине? (по закону Паскаля давление по всем направлениям на одном уровне одинаково).

- Верно, поэтому и силы, с которой вода действует на боковые поверхности куба будут равными, они направлены навстречу друг другу и сжимают куб.

- Теперь сравним давление на верхнюю и нижнюю грань куба.

На верхнюю грань действует сила , она направлена вниз

        в тетрадь

На нижнюю грань действует сила , она направлена вверх

        в тетрадь

Т.к.  и их равнодействующая будет направлена в сторону действия большей силы, т.е. вверх. Эта сила называется выталкивающей силой или силой Архимеда.

 - сила Архимеда         в тетрадь

Мы с вами решили проблему не только практически, но и теоретически. Впервые выталкивающую силу рассчитал древнегреческий ученый Архимед. Давайте послушаем легенду об этом событии. Слово учащимся  <Приложение 1>

Если учесть, что объем погруженной части тела равен объему вытесненной жидкости, можно доказать, что .

Убедимся на опыте, что это так. Демонстрация опыта с ведерком Архимеда.

Не смогли бы вы с помощью оборудования определить величину выталкивающей силы? Ведь именно сила Архимеда помогла нам удержать цилиндр в воде.

.

1 ряд какую силу получил? – 0,2Н

2 ряд какую силу получил? – 0,2Н

Но ведь у вас тела разной массы, изготовлены из разного вещества, а сила Архимеда одна и та же? (одинаков объем).

Вывод: сила Архимеда не зависит от рода вещества, а зависит только от объема тела.

Теперь попробуйте изменить глубину погружения цилиндра? (ответы учащихся: сила Архимеда не изменилась).

 Ребята, мы с вами знаем, что к газам так же применим закон Паскаля. Поэтому на тела, находящиеся в газе тоже действует сила Архимеда. Я предлагаю посмотреть опыт действия атмосферы на погруженное тело (с диска по гидростатике часть2).

Более подробно об этом можно прочесть в § 48.

В качестве домашнего задания кроме этого вы возьмете прочитать § 48, 49, выучить формулу нахождения силы Архимеда.

Закрепление материала.

Мы славно потрудились сегодня. Подведем итог. Решая разными путями нашу проблему, мы пришли к некоторым выводам. Что же мы сегодня узнали:

- действует ли жидкость на погруженное в нее тело? - да

- как называется эта сила? – сила Архимеда или выталкивающая сила

- как направлена эта сила? – направлена вверх

Ихтиандр, герой романа Александра Беляева «Человек-амфибия», рассказывает: «Я приручил дельфина. Бедный! Буря однажды выбросила его на берег, и он сильно разбил плавник. Я стащил его в воду. Это была трудная работа: дельфины на суше гораздо тяжелее, чем в воде. Вообще у вас тут все тяжелее. Даже собственное тело. В воде легче живется». Чем это объясняется?

- почему возникает выталкивающая сила? – давление сверху и снизу разное.

- от чего зависит величина выталкивающей силы? – от объема погруженной части тела, от плотности жидкости.

- Первоклассник и одиннадцатиклассник нырнули в воду. Кого вода вытолкнет сильнее? Почему?

- Анализируя наш урок, попробуйте ответить на следующий вопрос: одинаковая ли сила потребуется для того, чтобы удержать пустое ведро в воздухе или это же ведро, но наполненное водой и полностью погруженное в воду?

Я попрошу вас дать оценку сегодняшнему уроку – выбрать тот рисунок, который соответствует вашему настроению и усвоению сегодняшнего материала: ☺ веселый или грустный.

А я в свою очередь дам оценку вашей работы на уроке. Мне было очень приятно работать с вами. Я хотела бы отдельно оценить следующих ребят:…, предлагаю за работу на уроке поставить «5», «4».

Спасибо за урок.

Приложение 1.

Архимед родился в Сиракузах на острове Сицилия. Его отец, астроном Фидий, был родственником Гиерона, ставшего в 270 году до нашей эры царем города, в котором они жили.

 До нас дошли не все сочинения Архимеда. О многих его открытиях стало известно благодаря более поздним авторам, в сохранившихся трудах которых описываются его изобретения. Так, например, римский архитектор Витрувий в одном из своих сочинений рассказал следующую историю:

«Во время своего царствования в Сиракузах Гиерон после благополучного окончания всех своих мероприятий дал обет пожертвовать в какой-то храм золотую корону бессмертным богам. Он условился с мастером о большой цене за работу и дал ему нужное по весу количество золота. В назначенный день мастер принес свою работу царю, который нашел ее отлично исполненной; после взвешивания вес короны оказался соответствующим выданному весу золота.

После этого был сделан донос, что из короны была взята часть золота и вместо него примешана такая же часть серебра. Гиерон разгневался на то, что его провели, и, не находя способа уличить это воровство, попросил Архимеда хорошенько подумать об этом.

Тот, погруженный в думы по этому вопросу, как-то случайно пришел в баню и там, опустившись в ванну, заметил, что из нее вытекает такое количество воды, каков объем его тела, погруженного в ванну. Выяснив себе ценность этого факта, он, недолго думая, выскочил с радостью из ванны, пошел домой не одетым и громким голосом сообщал всем, что он нашел то, что искал. Он бежал и кричал одно и тоже по-гречески: «Эврика, эврика! (Нашел, нашел!)».

Затем, пишет Витрувий, Архимед взял сосуд, доверху налил водой, и опустил туда золотой слиток, равный по весу короне. Измерив, объем вытесненной жидкости, он снова налил в сосуд воды и опустил в него корону. Объемы воды оказались разные. Больший объем короны означал, что в ней присутствует менее плотное, чем золото, вещество. Так было доказано, что часть золота была похищена.