Открытый урок по теме: "Архимедова сила"
методическая разработка по физике на тему

Эпиграф:

“Без сомнения, все наше знание начинается с опыта”.
Кант Иммануил (немецкий философ, 1724–1804 гг.)

Цель урока: исследование зависимости архимедовой силы от различных физических величин.

Задачи:

Образовательные:

1. Обнаружить наличие силы, выталкивающей тело из жидкости.
2. Экспериментально исследовать зависимость выталкивающей силы от других физических величин.

Развивающие:

1. Развивать навыки работы с лабораторным оборудованием.
2. Развивать мышление, умения анализировать, делать выводы.
3. Развивать навыки самостоятельной работы и работы в группах.

Воспитательные:

1. Воспитывать интерес к предмету.
2. Воспитывать внимательность, аккуратность.

Оборудование (у каждого ученика) на начало урока: сосуд с водой, динамометр, небольшое тело.

Ход урока

Вступительное слово учителя: “Уважаемые коллеги!

Нет, нет, я не оговорилась. Сегодня вы не учащиеся 7 класса, а мои коллеги – физики-экспериментаторы, исследователи действия жидкости на погруженное в нее тело. Именно этой проблеме посвящена наша научная работа. Процесс работы над исследовательским проектом состоит из следующих этапов. (Написано на доске):

Исходные факты – Гипотеза – Эксперимент – Выводы

Сегодня на уроке мы вместе в таком проекте поучаствуем.

Не секрет, что предмет нашего исследования для науки не нов, он уже подвергался изучению, а исследователем действия жидкости на погруженное тело был древнегреческий математик и физик Архимед, живший в 287 г. До нашей эры. Нам предстоит сегодня “переоткрыть его закон. Итак, в путь! “Сперва собирать факты и только после этого связывать их мыслью”, – советовал нам Аристотель. Прислушаемся к его совету”

1-й этап. Опыт по обнаружению выталкивающей силы.

Учитель: “Ребята, используя выданное оборудование предлагаю провести опыт по плану записанному на доске”.

Каждый ученик приступает к выполнению эксперимента (на доске записан план).

1. Определите вес данного вам тела в воздухе: Р1.
2. Определите вес этого же тела в воде: Р2.
3. Сравните результаты измерений и сделайте вывод. (Вес тела в воде меньше веса тела в воздухе Р1 > Р2).

Учитель: “Почему вес тела в воде меньше веса тела в воздухе?”

Учащиеся: “Существует сила, действующая на тело в воде и направленная вертикально вверх”.

Учитель: “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.”

Учитель: “А как можно найти величину выталкивающей силы?”.

Учащиеся: “Из веса тела в воздухе надо вычесть вес тела в воде”.

Учитель: “Давайте запишем формулу. FА = Р1 – Р2, и произведем вычисления”.

Учащиеся: выполняют задание.

2-й этап. Учитель: “От чего зависит сила Архимеда?”

Учащиеся выдвигают гипотезы, учитель записывает на доске:

• от плотности жидкости;
• от объема погруженного в жидкость тела;
• от плотности тела;
• от глубины погружения в жидкость;
• от формы тела

3. Этап. Учитель: “Чтобы проверить все гипотезы перейдем к эксперименту.”

Учащиеся делятся на группы по 3–4 человека

Группы получают задание. (Приложение1)

Задание первой группе.

Оборудование: сосуд с водой, динамометр, алюминиевый и медный цилиндры из набора тел для калориметра, нить.

1. Определите архимедовы силы, действующие на первое и второе тела.
2. Сравните плотность тел и архимедовы силы, действующие на тела.
3. Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от плотности тела.

Задание второй группе.

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

1. Определите архимедову силу, действующую на каждое из тел.
2. Сравните эти силы.
3. Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от объема тела.

Задание третьей группе

Оборудование: динамометр, нить, сосуды с водой, соленой водой и маслом, алюминиевый цилиндр.

1. Определите архимедовы силы, действующие на тело в простой воде и в соленой воде.
2. Чем отличаются эти жидкости?
3. Что можно сказать об архимедовых силах, действующих на тело в различных жидкостях?
4. Установите зависимость архимедовой силы от плотности жидкости.

Задание четвертой группе.

Оборудование: Мензурка с водой, алюминиевый цилиндр, нить, динамометр.

1. Определите архимедовы силы, действующие на тело на глубине h1 и на глубине h2, большей, чем h1.
2. Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от глубины погружения тела.

Задание пятой группе.

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

1. Кусочку пластилина придайте форму шара, куба, цилиндра.
2. Поочередно опуская каждую фигурку с воду, с помощью динамометра определите. архимедову силу, действующую на нее.
3. Сравните эти силы и сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от формы тела.

Задание шестой группе. (Выдается более сильным учащимся и предлагается им самим подобрать оборудование для проведения эксперимента.)

Жидкости на тело давят
Вверх его все поднимают,
При этом силу создают,
Что Архимедовой зовут!
Ее считать умеем мы: 
Надо знать лишь вес воды,
Той, что тело вытесняет –
Все закон нам объясняет.
Открыл его великий грек,
Ему имя – Архимед!

4-й этап. После получения результатов каждая группа устно отчитывается о своей работе и сообщает свои выводы. Выводы записываются учащимися в тетрадях, а учителем на доске в виде таблицы:

Таким образом, достигнута цель урока, мы провели исследование и выяснили, от каких физических величин зависит архимедова сила.

5-й этап. Закрепление.

Просмотр презентации, подготовленной учителем. (Приложение2)

6. Рефлексия.

Учитель: “Поднимите руку тот, кто остался доволен своей работой на уроке? Какое задание на уроке вам понравилось больше всего? Какое задание вызвало у вас затруднение?”

Домашнее задание: § 48, 49,ответить на вопросы: упр. 24 (1, 2)

Приложение1

Задание группе № 1

Цель: исследовать зависимость архимедовой силы от плотности жидкости.

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

ХОД РАБОТЫ

1. Подвесьте цилиндр к крючку динамометра. Определите вес цилиндра в воздухе Р 1  (результат занесите в таблицу).
2. Медленно опустите цилиндр в стакан с водой, определите вес цилиндра в жидкости при полном погружении Р 2  (результат занесите в таблицу).

3.  Вычислите архимедову силу, действующую на цилиндр при полном погружении в воду (результат занесите в таблицу).

1. Повторите измерения (1-3) с солёной водой.
2. Определите архимедову силы, действующую на тело  в соленой воде. Снова результаты  занесите в таблицу.

Р1 – вес тела в воздухе

Р2 – вес тела в жидкости

        Таблица измерений

5. Сформулируйте и запишите выводы.

-Чем отличаются эти жидкости?

-Что можно сказать об архимедовых силах, действующих на тело в различных жидкостях?

-Установите зависимость архимедовой силы от плотности жидкости.

Задание группе № 2

Цель: исследовать зависимость архимедовой силы от плотности тела.

Оборудование: динамометр, нить, сосуд с водой, алюминиевый и стальной цилиндры.

ХОД РАБОТЫ

1. Подвесьте цилиндр к крючку динамометра. Определите вес алюминиевого цилиндра в воздухе Р 1  (результат занесите в таблицу).
2. Медленно опустите цилиндр в стакан с водой, определите вес цилиндра в жидкости при полном погружении Р 2  (результат занесите в таблицу).
3. Вычислите архимедову силу, действующую на цилиндр при полном погружении в воду (результат занесите в таблицу).
4. Повторите измерения (1,2) со стальным цилиндром.
5. Определите архимедову силу, действующую на стальной цилиндр. Снова результаты  занесите в таблицу.

Р1 – вес тела в воздухе

Р2 – вес тела в жидкости

 Таблица измерений

1. Сформулируйте и запишите выводы.

 -Чем отличаются эти цилиндры, и в чём у них сходство?

-Что можно сказать об архимедовых силах, действующих на тела равного объёма, имеющих   разные плотности ?

-Установите, зависит ли архимедова сила от плотности вещества, из которого сделано тело?

Задание группе № 3

Цель: исследовать зависимость архимедовой силы от объёма погружённой части тела (объёма тела).

Оборудование: динамометр, нить, сосуд с  водой и  металлический цилиндр.

ХОД РАБОТЫ

1. Подвесьте цилиндр к крючку динамометра. Определите вес цилиндра в воздухе Р 1  (для всех опытов эта величина будет одинакова). Результат занесите в таблицу.
2. Подвесьте опять к крючку динамометра  цилиндр и опускайте его в воду постепенно: сначала1/4 объема (объем пропорционален высоте цилиндра), затем  1/2 , затем медленно опустите цилиндр в стакан с водой полностью, определите вес цилиндра в жидкости при каждом  погружении Р 2  (результаты заносите по мере опускания в таблицу).
3. Вычислите архимедову силу, действующую на цилиндр при каждом  погружении в воду (результаты занесите в таблицу).

Р1 – вес тела в воздухе

Р2 – вес тела в жидкости

        Таблица измерений

1. Сформулируйте и запишите выводы.

– сравните архимедовы силы, полученные в каждом опыте;

- сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от объёма тела, погружённого в жидкость.

Задание группе № 4

Цель: исследовать зависимость архимедовой силы от глубины погружения тела в жидкость.

Оборудование: динамометр, нить, сосуд с  водой, металлический цилиндр.

ХОД РАБОТЫ

1. Подвесьте цилиндр к крючку динамометра. Определите вес цилиндра в воздухе Р 1  (результат занесите в таблицу для всех опытов он будет одинаковым).
2. Медленно опускайте цилиндр в стакан с водой, определите вес цилиндра в жидкости Р 2  при полном погружении,  на  глубине h1 и на глубине h2, большей, чем h1.
3. Определите архимедовы силы, на каждой глубине  (результаты занесите в таблицу).

Р1 – вес тела в воздухе

Р2 – вес тела в жидкости

        Таблица измерений

4. Сформулируйте и запишите выводы

– сравните архимедовы силы, полученные в каждом опыте;

 - сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от глубины погружения тела.

Задание группе № 5

Цель: исследовать зависимость архимедовой силы от формы тела.

Оборудование: динамометр, нить, сосуд с  водой, кусок пластилина.

ХОД РАБОТЫ

1. Подвесьте пластилин к крючку динамометра. Определите  его вес в воздухе Р 1  (результат занесите в таблицу).
2. Кусочку пластилина придайте сначала форму шара, затем куба, затем цилиндра.
3. Поочередно опуская каждую фигурку в воду, с помощью динамометра определите вес тела в жидкости Р2 в каждом случае  (результаты заносите в таблицу).
4. Вычислите  архимедову силу, действующую на тела разной формы.

        Таблица измерений

5. Сформулируйте и запишите выводы

– сравните архимедовы силы, полученные в каждом опыте;

 - сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от формы тела.

Задание группе № 6

1. Прочитайте внимательно стихотворение.

Жидкости на тело давят

Вверх его все поднимают,

При этом силу создают,

Что Архимедовой зовут!

Ее считать умеем мы:

Надо знать лишь вес воды,

Той, что тело вытесняет-

Все закон нам объясняет.

Открыл его великий грек,

Ему имя – Архимед!

1. Найдите в тексте суть закона Архимеда, сформулируйте закон.

1. Используя  данные приборы и материалы ( сосуд с водой, тело, отливной стакан и динамометр) докажите экспериментально закон Архимеда.

Выведите формулу для вычисления архимедовой силы

Приложение 2

презентация