Открытый урок по физике на тему Выталкивающая сила. Закон Архимеда (7 класс)

Открытый урок по теме: «Выталкивающая сила. Закон Архимеда»
Ход урока:
( Эпиграф на доске)
«О выталкивающей силе знали все,
а чему она равна – понял один»
(Д.М.Балашов)
Тип урока: урок усвоения новых знаний
Цель урока: обнаружить наличие силы, выталкивающей тело из жидкости и установить зависимость её от объёма тела и от плотности жидкости.
Задачи урока:
Образовательная: обнаружить и изучить действие жидкости на погруженное тело; исследовать зависимость выталкивающей силы от различных физических величин;
Развивающая: способствовать формированию и развитию учебно-познавательной компетенции; умение аргументировано отвечать на поставленные вопросы; умение излагать информацию, обосновывая свой собственный подход; умение рассуждать.
Воспитательная: познакомить учащихся с практическими применениями закона в технике и для повышения интереса к изучаемому материалу осветить роль Архимеда.
Форма урока:
Методы: частично- поисковый, исследовательский
Оборудование: приборы для демонстрации опыта с ведерком Архимеда, динамометры, набор грузов, сосуды, компьютер, мультимедиа проектор.
Организационный момент.
Учитель: Здравствуйте, ребята. Садитесь. Сегодня вы попробуете себя не просто в роли ученика, а в роли исследователя. Не секрет, что предмет нашего исследования для науки не нов, он уже подвергался изучению. Исследованием действия жидкости на погружённое в них тело был древнегреческий математик и физик Архимед, живший в 273 г. до нашей эры. Нам предстоит «переоткрыть» его закон. Вы можете проявить себя в разных областях науки. Ваш труд будет оценён. И так в путь!
Постановка целей и задач урока.
Проблемная ситуация.
Учитель: мяч погрузим в воду. Что происходит с мячом? Почему всплывает мяч? Что заставляет его всплывать?
Ученик: мяч всплывает. На мяч действует сила и она заставляет всплыть на поверхность воды.
Учитель: сегодня на уроке мы должны обнаружить наличие этой силы, выталкивающей тело из жидкости и установить от каких факторов зависит, и от каких – не зависит это сила.
Откройте тетради и запишите тему урока.
Актуализация опорных знаний.
Учитель: для начала, мы с вами вспомним материал прошлых занятий. Вы должны достаточно понятно ответить на выбранный вопрос ( вопросы на интерактивной доске).
1.Работа с карточками – сигналами.
а) показать, какими буквами обозначаются физические величины: сила, плотность, высота, давление, объём, масса;
б) показать формулу для расчёта давления внутри жидкости;
2. Задание с выбором ответа.
1. Атмосферное давление измеряется…
2. Горизонтальность поверхности определяется…
3. Давление выше или ниже атмосферного измеряется…
4. Прибор для измерения высоты подъёма называется…
Варианты ответов:
А) барометром;
Б) манометром;
В) уровнем;
Г) альтиметром;
Задача: имеется три одинаковых сосуда первый наполнен водой, второй – ртутью, третий- бензином. В каком из этих сосудов: а) наибольшее давление на дно; б) наименьшее давление на дно?
Подготовка к усвоению нового материала.
Постановка учебных проблем:
А) действует ли жидкость, на погруженное в неё тело?
Б) всегда ли жидкость действует на погруженное тело?
В) как теоретически объяснить это действие жидкости на погруженное в неё тело?
III. Выполнение экспериментальной работы.
Учитель: проведем опыт. Опустим в тот же сосуд цилиндр. Тело утонуло. Действует ли выталкивающая сила в этом случае? Подумайте, как с помощью приборов, которые находятся у вас на столах, проверить, действует ли выталкивающая сила на металлический цилиндр (работа в парах )
Ученик: Чтобы проверить, действует ли выталкивающая сила на металлический цилиндр, надо подвесить тело к пружине динамометра, заметить его показания, а затем опустить тело в воду, повторить измерение и сравнить оба показания динамометра.
Учитель: какой вывод можно сделать из этих наблюдений?
Ученик: на любые тела, погружённые в воду, действует выталкивающая сила.
Учитель: как она направлена?
Ученик: сила, действующая на тело, находящееся в жидкости, направлена вверх.
Учитель: значит, на все тела, погружённые в жидкость, действует выталкивающая сила, и на мяч, и на металлический цилиндр. Как найти величину выталкивающей силы?
Ученик: Для этого определив вес тела в воздухе и вес тела в воде, находим по формуле выталкивающую силу Fвыт. = P в воздухе – P в воде слайд
Учитель: формулу и результаты вычислений запишите в тетрадь. Эту выталкивающую силу называют архимедовой силой, в честь древнегреческого учёного Архимеда, который впервые указал на её существование и рассчитал её. Давайте убедимся, от каких факторов зависит архимедова сила? Это вам придётся выяснить самостоятельно. Каждая группа получает своё задание. У вас на столах находится определённый набор приборов. Вам необходимо экспериментальным путём найти ответ на данный вопрос и сделать вывод.
( учащиеся приступают к выполнению заданий)
Задание первой группе
Оборудование: сосуд с водой, динамометр, алюминиевый и медный цилиндры, нить.
Определите архимедовы силы, действующие на первое и второе тела. Занесите полученные результаты в таблицу.
Сравните плотность тела и архимедовы силы, действующие на тела.
Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от плотности тела.
№
тела Плотность тела
ρ, кг/м Вес тела в воздухе
Р0, Н Вес тела в воде
Р, Н Архимедова сила
F, Н
1. 2. Задание второй группе
Оборудование: сосуд с водой, динамометр, тела разного объема из пластилина, нить.
Определите архимедовы силы, действующие на первое и второе тела. Занесите полученные результаты в таблицу.
Сравните эти силы.
Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от объема тела.
№
тела Объем тела
V, м Вес тела в воздухе
Р0, Н Вес тела в воде
Р, Н Архимедова сила
F, Н
1. 2. Задание третьей группе
Оборудование: сосуды с водой, соленой водой и маслом, динамометр, нить, алюминиевый цилиндр.
Определите архимедовы силы, действующие на тело в воде, соленой воде и масле. Занесите полученные результаты в таблицу.
Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от плотности жидкости.
№
опыта Плотность жидкости
ρ, кг/м Вес тела в воздухе
Р0, Н Вес тела в жидкости
Р, Н Архимедова сила
F, Н
1. 2. 3. Задание четвертой группе
Оборудование: алюминиевый цилиндр, мензурка с водой, нить, динамометр.
Определите архимедовы силы, действующие на тело на глубине h1 и на глубине h2, большей, чем h1. Занесите полученные результаты в таблицу.
Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от глубины погружения тела.
№
опыта Глубина погружения
h, см Вес тела в воздухе
Р0, Н Вес тела в воде
Р, Н Архимедова сила
F, Н
1. 2. 3. Задание пятой группе
Оборудование: сосуд с водой, динамометр, нить, кусочек пластилина.
Кусочку пластилина придайте сначала форму шара, потом форму куба, затем форму цилиндра.
Поочередно опуская каждую фигурку в воду, с помощью динамометра определите архимедову силу, действующую на нее. Занесите полученные результаты в таблицу.
Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от формы тела.
№
тела Форма тела Вес тела в воздухе
Р0, Н Вес тела в воде
Р, Н Архимедова сила
F, Н
1. 2. 3. (Учащиеся выполнив задания, заполняют таблицу, группы отчитываются о результатах своей работы, и сообщают свои выводы)
Учитель: и так, вы установили от каких величин зависит архимедова сила. А теперь оцените деятельность своих одноклассников. Перед вами лежат оценочные листы. заполняйте его.
Посмотрим ещё один опыт. Значение архимедовой силы можно определить, используя прибор, который находится перед вами.
Прибор носит название «ведёрко Архимеда». Это пружина с указателем, шкала, ведёрко, цилиндр того же объёма, отливной сосуд, стакан. Здесь пружина выполняет роль динамометра.
1. Показать, что объем ведерки равен объему цилиндра.
2. В отливной сосуд наливаем воду чуть выше уровня отливной трубки. Лишняя вода выльется в стакан. Сливаем воду.
3. Подвесим ведерко к пружине, а к нему цилиндр. Отмечаем растяжение пружины с помощью указателя. Стрелка показывает вес тела в воздухе.
4. Приподняв тело, под него подставляем отливной сосуд. После погружения в отливной сосуд, часть воды выльется в стакан. Указатель пружины поднимется вверх, пружина сокращается, показывая уменьшение веса тела в жидкости. Почему пружина сокращается?
Ученик: в данном случае на тело, кроме силы тяжести, действует ещё сила выталкивающая.
Учитель: в какую сторону направлена выталкивающая сила?
Ученик: выталкивающая сила направлена вверх.
5. Перельем воду из стакана в ведерко.
Учитель: обратите внимание на указатель пружины. Где остановился указатель пружины, после того как мы перелили воду из стакана в ведерко?
Ученик: указатель вернулся на прежнее место.
Учитель: почему указатель пружины вернулся в прежнее положение?
Ученик: на пружину кроме силы тяжести и выталкивающей силы действует вес воды в ведерке.
Вес воды равен выталкивающей силе.
Учитель: обратите внимание, сколько вытекло воды?
Ученик: полное ведерко.
Учитель: сравните объем налитой в ведерко воды и объем цилиндра.
Ученик: они одинаковы.
Учитель: правильно. Формулируется закон Архимеда: на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная по величине весу жидкости, вытесненной телом. На основании этого опыта можно заключить, что сила, выталкивающая целиком погруженное в жидкость тело, равна весу жидкости в объеме этого тела.
Если бы подобный опыт проделать с телом, погруженное в газ, то показал бы, что сила, выталкивающая тело из газа, также равна весу газа, взятого в объеме тела. Итак, опыт подтвердил, что архимедова (или выталкивающая) сила равна весу жидкости в объеме тела, т.е. FA = РЖ = g m ж. Массу жидкости m ж , вытесняемую телом, можно выразить через её плотность (ρж) и объем тела (Vт) погруженного в жидкость (так как Vж – объем вытесненной телом жидкости равен Vт – объему тела, погруженного в жидкость , Vж = Vт), т.е. mж = ρжVт. Тогда получим FА = gρжVт. Как было установлено, архимедова сила зависит от плотности жидкости, в которую погружено тело, и от объема этого тела. Но она не зависит, например, от плотности вещества тела, погружаемого в жидкость, так как эта величина не входит в полученную формулу. На следующем уроке узнаем, как удалось Архимеду определить выталкивающую силу.
IV. Закрепление нового материала.
Учитель: попробуйте привести примеры проявления выталкивающей силы в быту, в технике, в природе.
Ученик: плавают суда на реках, льдины плавают в океане, при купании в озере мы чувствуем, что вода нас выталкивает.
Учитель: а теперь на экране вы видите небольшой тест, найдите правильный ответ на каждый вопрос.(тест на весь класс, взаимопроверка)
Как зависит архимедова сила от глубины погружения?
А) увеличится;
Б) уменьшится;
В)не изменится
2. Тело полностью погрузили сначала в воду, а затем в масло. Как изменилась архимедова сила.
А) увеличится;
Б) уменьшится;
В)не изменится
3. В воду погрузили весь брусок, а затем ½ часть этого же бруска. Как изменилась
архимедова сила.
А) увеличится;
Б) уменьшится;
В)не изменится
4.Какую физическую величину определяют формулой F=g Vт
А) давление;
В) архимедову силу;
Г) силу трения
V Физкультминутка для глаз
VI. Рефлексия.
Учитель: ребята, урок подходит к концу. Каждый из вас на уроке почувствовал себя по разному. Вернемся к теме нашего урока.
Какую проблему мы поставили в начале его?
Удалось ли нам решить её?
К какому выводу мы пришли?
А теперь оцените насколько комфортно себя почувствовали на уроке. Для этого заполните лист рефлексии:
Фамилия и имя ________________
Моё настроение
Процесс личной деятельности
Возможность проявить себя и услышать слова одобрения
Получение оценки.
VII Итог урока.
Учитель: молодцы, ребята, сегодня вы очень хорошо поработали на уроке! (выставление оценок). Мне очень интересно было работать с вами. Вы показали отличный уровень подготовки к уроку. Всем спасибо за работу.
Напишите домашнее задание: П. 48,49 прочитать, ответить на вопросы.