Конспект урока физики "Действие жидкости и газа на погруженное в них тело. Архимедова сила"
план-конспект урока по физике (7 класс) на тему

РОССИЙСКАЯ  ФЕДЕРАЦИЯ

Курская  область Медвенский  район

МУНИЦИПАЛЬНОЕ  ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  КАЗЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«Любачанская средняя общеобразовательная школа»

307044, Курская область, Медвенский район, п. Любач, д. 26

тел. 8 (47146) 4 - 63 - 68, адрес электронной почты: e2gy4d28ma@yandex.ru

Урок физики в 7 классе

"Действие жидкости и газа на погруженное в них тело. Архимедова сила"

Подготовила

учитель физики

Подколзина С.В.

Тема урока: "Действие жидкости и газа на погруженное в них тело. Архимедова сила"

Тип урока: урок изучения нового материала.

Форма проведения: урок-исследование.

Цели урока:обнаружить наличие силы, выталкивающей тело из жидкости; вывести формулы для расчета Архимедовой силы;установить от каких факторов  зависит выталкивающая сила.

Задачи урока:

1. Образовательные: изучить силу Архимеда (вывод формулы для расчета выталкивающей силы, зависимость от других величин, вывод и формулировка закона, экспериментальное подтверждение закона).
2. Развивающие:осуществляя проблемно-поисковый метод самостоятельно сделать вывод, какие физические параметры тела и жидкости влияют на величину выталкивающей силы.
3. Воспитательные: способствовать привитию культуры умственного труда, создать условия для усвоения новых знаний.

Оборудование: презентация, компьютер, проектор, стаканы, кристаллизатор, вода, масло растительное, пластилин, нитки, металлический шарик, пластиковый шарик, металлический цилиндр, алюминиевый цилиндр, динамометры, грузы по 100 г (цилиндрический и квадратные).

Ход урока:

1. Организация детей на работу.

- Добрый день, ребята! Как ваше настроение? (хорошее).

- Тогда улыбнемся друг другу и настроимся на плодотворную работу.

2.  Актуализация знаний:

- Прежде, чем мы перейдем к изучению новой темы, давайте вспомним недавно изученный материал.

1. Что вы можете сказать о давлении внутри жидкости на одном и том же уровне? (Внутри жидкости существует давление и на одном и том же уровне оно одинаково по всем направлениям).

2. Изменяется ли давление с глубиной? (С глубиной давление увеличивается).

3.С помощью, какой из предложенных на доске формул можно рассчитать давление жидкости на дно и стенки сосуда?(p=gρh, где h – высота столба жидкости; ρ- плотность жидкости; p – давление).

4.  От чего зависит давление внутри жидкости?(От высоты столба жидкости. Чем больше высота, тем больше давление. От плотности жидкости. Чем больше плотность жидкости, тем больше давление жидкости).

3. Мотивация

- Всем известны детские стихи А. Барто: «Наша Таня громко плачет, уронила в речку мячик. Тише, Танечка, не плачь, не утонет в речке мяч».

Проблема:

- Почему же мяч не утонет?Это мы должны выяснить на сегодняшнем уроке. Итак, тема сегодняшнего урока: «Действие жидкости и газа на погруженное в них тело. Архимедова сила».

- Какова же цель сегодняшнего урока? (выяснить, как действует жидкость или газ на погруженное в них тело, от чего зависит это действие).

4. Изучение нового материала

1. Определение выталкивающей силы

- Давайте постараемся решить нашу проблему с помощью эксперимента. Погрузим теннисный шарик в воду и быстро уберём руку. Шарик «выпрыгивает» из воды.   Почему шарик  всплыл?(со стороны воды действует сила, которая его выталкивает).

- Верно. Эта сила направлена вертикально вверх. Согласно нашей гипотезе будем называть ее выталкивающей силой.

- На мячик в стихотворении А.Барто также действовала выталкивающая сила.

- Но если мы опустим в воду металлический шар, то он останется лежать на дне. Что же получается, что эта сила действует не на все тела?Постараемся разобраться с этим с помощью эксперимента. Прикрепим к штативу динамометр, а к нему повесим груз вес которого соизмерим с весом металлического шарика. Мы видим, что пружина деформировалась, растянулась под действием веса тела. Отметим на динамометре с помощью пластилина положение деформированной пружины. А теперь погрузим это тело в воду. Мы видим, что величина деформации уменьшилась. Это означает, что со стороны жидкости на наше тело действует выталкивающая сила. Этот опыт подтвердил нашу гипотезу.

Итак, на все тела, погруженные в жидкость, действует выталкивающая сила со стороны жидкости. Согласно закону Паскаля, эта гипотеза будет справедлива и для тел, погруженных в газ.

2. Вывод формулы для определения выталкивающей силы.

Давайте попробуем математически записать и посмотреть, от чего зависит выталкивающая сила. Для объяснения этого явления рассмотрим силы, действующие на тело, погруженное в жидкость. (Работа по рисунку на слайде)

Силы, действующие на боковые грани будут попарно равны. Они лишь сжимают, погруженное в жидкость тело. А вот величина сил действующих на верхнюю грань – F1 и на нижнюю – F2 будут отличаться. Почему?(Давление жидкости на глубине (h1) верхней и нижней (h2) граней будет разным).

- Итак, величина выталкивающей силы численно равна разнице сил F2 (действующей на нижнюю грань) и F1  (действующей на верхнюю грань тела). Математически докажем, что величина выталкивающей силы численно равна весу вытесненной жидкости. Для этого вспомним, что сила давления равна произведению величины давления на площадь, на которую это давление оказывается.

F=pS, рассчитать давление можно по формуле: p=Ƿgh

Мы с вами уже выяснили, что величина выталкивающей силы равна разнице сил давления на нижнюю и верхнюю граниF2и F1: Fвыт.=F2–F1.  F2= Ƿgh2S, F1= Ƿgh1S

Получим, что выталкивающая сила равна разнице этих двух выражений:

Fвыт. = Ƿgh2S - Ƿgh1S, которые отличаются лишь величиной h1иh2. Если мы вынесем за скобку одинаковые множители и найдем значение (h2- h1), у нас получитсяh2- h1=h – высота данного тела. Получим:

Fвыт.= Ƿgh2S - Ƿgh1S=ǷgS (h2 - h1)= ǷghS. Нужно помнить, что произведение S*h– это объем тела. Заменим это произведение на обозначение объема – V. Тогда мы получим, чтоFвыт.= ǷgV – это и будет значение выталкивающей силы. Также необходимо помнить, что ǷV=mж. Заменим произведение плотности и объема на массу вытесненной жидкости:

Fвыт.=mжg=Pж

Итак, мы с вами доказали, что величина выталкивающей силы численно равна весу вытесненной жидкости.

3. Архимедова сила

Значение выталкивающей силы впервые установил древнегреческий учёный Архимед. В честь него выталкивающая сила названа Архимедовой:

FА= ǷжgVт

Запишите в тетрадь формулу для определения Архимедовой силы.

4. Значение Закона Архимеда

Расчет Архимедовой силы помогает поднимать затонувшие суда, ее расчет необходим при конструировании судов, аппаратов для изучения морских глубин и атмосферы.

5. Исследовательский этап

Работа в группах по заданиям

- От чего зависит сила Архимеда?(от объема тела, от массы тела, от плотности тела, от плотности жидкости, от формы тела).

Выясним это, проведя исследование в группах. Вы сейчас исследователи и получаете задания для своих групп. Внутри каждой группы по 2 микрогруппы. Выполняйте задания, следуя инструкции.

(Каждая микрогруппа учащихся получает конверт с индивидуальным заданием).

План проведения исследования

• Прочитайте внимательно задание в карточках.
• Каждая микрогруппа выполняет его по пунктам.
• Каждая группа делает вывод по полученным микрогруппами результатам.

Задания к групповому эксперименту

Задание первой группе

I микрогруппа

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

1. Определите вес куска пластилина в воздухе: Р1, подвесив его к крючку динамометра.
2. Определите вес этого же тела в воде: Р2.
3. Определите Архимедову силу: FА= Р1 - Р2
4. Запишите, полученный результат: FА=_____________________
5. Сравните полученную вами Архимедову силу с силой Архимеда, полученную II микрогруппой вашей группы.
6. Сделайте вывод о зависимости (независимости) Архимедовой силы от формы тела.

II микрогруппа

Оборудование: сосуд с водой, штатив, динамометр, шар из пластилина, нить.

1. Определите вес пластилинового шара в воздухе: Р1, подвесив его к крючку динамометра.
2. Определите вес этого же тела в воде: Р2.
3. Определите Архимедову силу: FА= Р1 - Р2
4. Запишите, полученный результат: FА=_____________________
5. Сравните полученную вами Архимедову силу с силой Архимеда, полученную Iмикрогруппой вашей группы.
6. Сделайте вывод о зависимости (независимости) Архимедовой силы от формы тела.

Вывод: Архимедова сила не зависит от формы тела.

Задание второй группе

I микрогруппа

Оборудование: сосуд с водой, штатив, цилиндрический груз, динамометр.

1. Определите вес груза цилиндрической формы в воздухе: Р1, подвесив его к крючку динамометра.
2. Определите вес этого же тела в воде: Р2.
3. Определите Архимедову силу: FА= Р1 - Р2
4. Запишите, полученный результат:  FА=_____________________
5. Сравните полученную вами Архимедову силу с силой Архимеда, полученную II микрогруппой вашей группы.
6.  Сделайте вывод о зависимости (независимости) Архимедовой силы от объема тела.

II микрогруппа

Оборудование: сосуд с водой, штатив, груз (квадратный), динамометр.

1. Определите вес груза квадратной формы в воздухе: Р1, подвесив его к крючку динамометра.
2. Определите вес этого же тела в воде: Р2.
3. Определите Архимедову силу: FА= Р1 - Р2
4. Запишите, полученный результат:  FА=_____________________
5. Сравните полученную вами Архимедову силу с силой Архимеда, полученную I микрогруппой вашей группы.
6.  Сделайте вывод о зависимости (независимости) Архимедовой силы от объема тела.

Вывод:Архимедова сила зависит от объема тела, чем больше объем тела погруженного в жидкость, тем больше архимедова сила.

Задание третьей группе

I микрогруппа

Оборудование: сосуд с водой, штатив, динамометр, алюминиевый цилиндр.

1. Определите вес алюминиевого цилиндра в воздухе: Р1, подвесив его к крючку динамометра.
2. Определите вес этого же тела в воде: Р2.
3. Определите Архимедову силу: FА= Р1 - Р2
4. Запишите, полученный результат:  FА=_____________________
5. Сравните полученную вами Архимедову силу с силой Архимеда, полученную II микрогруппой вашей группы.
6. Сделайте вывод о зависимости (независимости) Архимедовой силы от плотности вещества, из которого изготовлено тело.

(Плотность алюминия – 2700 кг/м3, плотность  железа – 7800 кг/м3)

II микрогруппа

Оборудование: сосуд с водой, штатив, динамометр, железный цилиндр.

1. Определите вес железного цилиндра в воздухе: Р1, подвесив его к крючку динамометра.
2. Определите вес этого же тела в воде: Р2.
3. Определите Архимедову силу: FА= Р1 - Р2
4. Запишите, полученный результат:  FА=_____________________
5. Сравните полученную вами Архимедову силу с силой Архимеда, полученную I микрогруппой вашей группы.
6. Сделайте вывод о зависимости (независимости) Архимедовой силы от плотности вещества, из которого изготовлено тело.

(Плотность алюминия – 2700 кг/м3, плотность  железа – 7800 кг/м3)

Вывод: Архимедова сила не зависит от плотности вещества, из которого изготовлено тело.

Задание четвертой  группе

I микрогруппа

Оборудование: динамометр, штатив, сосуд с водой, груз (100 г).

1. Определите вес груза в воздухе: Р1, подвесив его к крючку динамометра.
2. Определите вес этого же тела в воде: Р2.
3. Определите Архимедову силу: FА= Р1 - Р2
4. Запишите, полученный результат:  FА=_____________________
5. Сравните полученную вами Архимедову силу с силой Архимеда, полученную II микрогруппой вашей группы.
6. Установите зависимость Архимедовой силы от плотности жидкости.

(Плотность спирта – 800 кг/м3, плотность воды – 1000 кг/м3)

II микрогруппа

Оборудование: динамометр, штатив, сосуд со спиртом, груз (100 г).

1. Определите вес груза в воздухе: Р1, подвесив его к крючку динамометра.
2. Определите вес этого же тела в масле: Р2.
3. Определите Архимедову силу: FА= Р1 - Р2
4. Запишите, полученный результат:  FА=_____________________
5. Сравните полученную вами Архимедову силу с силой Архимеда, полученную I микрогруппой вашей группы.
6. Установите зависимость Архимедовой силы от плотности жидкости.

(Плотность спирта – 800 кг/м3, плотность воды – 1000 кг/м3)

Вывод: Архимедова сила зависит от плотности жидкости, чем больше плотность жидкости, тем больше Архимедова сила.

После получения результатов каждая группа отчитывается о проделанной работе и сообщает свои выводы. Выводы фиксируются в виде структурно логической схемы, учитель демонстрирует ее на экране.

6. Закрепление

1. Какую силу мы сегодня с вами изучили?
2. Охарактеризуем эту силу в ходе игры

Игра «Да-нет»

Правила: «Да» изображается отрезком  ___________,      

а «Нет» - уголком  

В результате ответов на вопросы получается график.

Вопросы для теста:

1. Сила Архимеда действует на любое тело, погруженное в жидкость.(Да)
2. Сила Архимеда зависит от формы тела.  (Нет)
3. Сила Архимеда зависит от плотности жидкости. (Да)
4. Сила Архимеда всегда направлена вниз. (Нет)

Ответ: _____          ____        

7. Итог урока

Подведем итог. Сегодня мы с вами экспериментально выяснили, что на все тела, погруженные в жидкость, со стороны жидкости действует выталкивающая сила (Архимедова). Величина этой силы численно равна весу вытесненной жидкости. Подобная сила действует и на тела, погруженные в газ.

8. Домашнее задание

• § 50 – 51,
• Творческое задание (на выбор учеников):

1) написать сочинение «Если бы Архимедова сила исчезла, то…»

2) подготовить сообщение «Легенда об Архимеде».

9. Рефлексия

Приложения

Задание первой группе

I микрогруппа

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

1. Определите вес куска пластилина в воздухе: Р1, подвесив его к крючку динамометра.
2. Определите вес этого же тела в воде: Р2.
3. Определите Архимедову силу: FА= Р1 - Р2
4. Запишите, полученный результат:  FА=_____________________
5. Сравните полученную вами Архимедову силу с силой Архимеда, полученную II микрогруппой вашей группы.
6. Сделайте вывод о зависимости (независимости) Архимедовой силы от формы тела.

II микрогруппа

Оборудование: сосуд с водой, штатив, динамометр, шар из пластилина, нить.

1. Определите вес пластилинового шара в воздухе: Р1, подвесив его к крючку динамометра.
2. Определите вес этого же тела в воде: Р2.
3. Определите Архимедову силу: FА= Р1 - Р2
4. Запишите, полученный результат:  FА=_____________________
5. Сравните полученную вами Архимедову силу с силой Архимеда, полученную I микрогруппой вашей группы.
6. Сделайте вывод о зависимости (независимости) Архимедовой силы от формы тела.

Задание второй группе

I микрогруппа

Оборудование: сосуд с водой, штатив, цилиндрический груз, динамометр.

1. Определите вес груза цилиндрической формы в воздухе: Р1, подвесив его к крючку динамометра.
2. Определите вес этого же тела в воде: Р2.
3. Определите Архимедову силу: FА= Р1 - Р2
4. Запишите, полученный результат:  FА=_____________________
5. Сравните полученную вами Архимедову силу с силой Архимеда, полученную II микрогруппой вашей группы.
6. Сделайте вывод о зависимости (независимости) Архимедовой силы от объема тела.

II микрогруппа

Оборудование: сосуд с водой, штатив, груз (квадратный), динамометр.

1. Определите вес груза квадратной формы в воздухе: Р1, подвесив его к крючку динамометра.
2. Определите вес этого же тела в воде: Р2.
3. Определите Архимедову силу: FА= Р1 - Р2
4. Запишите, полученный результат:  FА=_____________________
5. Сравните полученную вами Архимедову силу с силой Архимеда, полученную I микрогруппой вашей группы.
6. Сделайте вывод о зависимости (независимости) Архимедовой силы от объема тела.

Задание третьей группе

I микрогруппа

Оборудование: сосуд с водой, штатив, динамометр, алюминиевый цилиндр.

1. Определите вес алюминиевого цилиндра в воздухе: Р1, подвесив его к крючку динамометра.
2. Определите вес этого же тела в воде: Р2.
3. Определите Архимедову силу: FА= Р1 - Р2
4. Запишите, полученный результат:  FА=_____________________
5. Сравните полученную вами Архимедову силу с силой Архимеда, полученную II микрогруппой вашей группы.
6. Сделайте вывод о зависимости (независимости) Архимедовой силы от плотности вещества, из которого изготовлено тело.

(Плотность алюминия – 2700 кг/м3, плотность  железа – 7800 кг/м3)

II микрогруппа

Оборудование: сосуд с водой, штатив, динамометр, железный цилиндр.

1. Определите вес железного цилиндра в воздухе: Р1, подвесив его к крючку динамометра.
2. Определите вес этого же тела в воде: Р2.
3. Определите Архимедову силу: FА= Р1 - Р2
4. Запишите, полученный результат:  FА=_____________________
5. Сравните полученную вами Архимедову силу с силой Архимеда, полученную I микрогруппой вашей группы.
6. Сделайте вывод о зависимости (независимости) Архимедовой силы от плотности вещества, из которого изготовлено тело.

(Плотность алюминия – 2700 кг/м3, плотность  железа – 7800 кг/м3)

Задание четвертой  группе

I микрогруппа

Оборудование: динамометр, штатив, сосуд с водой, груз (100 г).

1. Определите вес груза в воздухе: Р1, подвесив его к крючку динамометра.
2. Определите вес этого же тела в воде: Р2.
3. Определите Архимедову силу: FА= Р1 - Р2
4. Запишите, полученный результат:  FА=_____________________
5. Сравните полученную вами Архимедову силу с силой Архимеда, полученную II микрогруппой вашей группы.
6. Установите зависимость Архимедовой силы от плотности жидкости.

(Плотность спирта – 800 кг/м3, плотность воды – 1000 кг/м3)

II микрогруппа

Оборудование: динамометр, штатив, сосуд со спиртом, груз (100 г).

1. Определите вес груза в воздухе: Р1, подвесив его к крючку динамометра.
2. Определите вес этого же тела в масле: Р2.
3. Определите Архимедову силу: FА= Р1 - Р2
4. Запишите, полученный результат:  FА=_____________________
5. Сравните полученную вами Архимедову силу с силой Архимеда, полученную I микрогруппой вашей группы.
6. Установите зависимость Архимедовой силы от плотности жидкости.

(Плотность спирта – 800 кг/м3, плотность воды – 1000 кг/м3)