Урок физики в 7 классе "Выталкивающая сила"

Урок физики в 7 классе «Выталкивающая сила»

Автор : Царькова Елена Ивановна, учитель МОУ СОШ № 34,

г. Тверь, 2014 год.

Исследователем действия жидкости на погруженное тело был древнегреческий математик и физик Архимед , живший в 287 г, до нашей эры.

Причина возникновения F А

• На погруженное в жидкость тело со всех сторон действуют силы давления воды. В каждой точке тела они направлены перпендикулярно его поверхности. Но гидростатическое давление возрастает с увеличением глубины. Поэтому силы давления, приложенные к нижним участкам тела, оказываются больше сил давления, действующих на тело сверху. Преобладающие силы давления действуют в направлении снизу вверх. А равнодействующая этих сил направлена вверх и называется
• в ы т а л к и в а ю щ е й ( а р х и м е д о в о й ) силой.

Почему в одних случаях тела всплывают, а в других тонут?

Как с помощью опыта узнать выталкивающую силу ?

Р В ЖИДК = Р 0 – F А

F А = Р 0 –Р В ЖИДК

Закон Архимеда

Выталкивающая сила, действующая на погруженное в жидкость тело, равна весу жидкости, вытесненной этим телом.

«Один опыт я ставлю выше, чем тысячу мнений, рожденных только воображением».

М. В. Ломоносов

Опыт №1 Проверка зависимости F выт от Vт

Два тела равной массы, но разного объёма.

Вывод:

чем больше объем тела(или его погруженной

части), тем больше архимедова сила.

Опыт № 2   Проверка зависимости Fвыт от глубины погружения.

Два тела одинакового

объёма и погружают на

разную глубину.

Вывод:

Архимедова сила не зависит от глубины погружения.

Опыт № 3

Проверка зависимости Fвыт

от формы тела.

Два тела одинакового объёма, но

разной формы погружают

одновременно.

Вывод:

Архимедова сила не зависит от формы тела и для тел одинакового объема имеет одно и то же значение.

.

Опыт №4

Проверка зависимости Fвыт от

плотности жидкости.

Два одинаковых тела погружаем

в жидкости разной плотности.

Вывод:

Архимедова сила зависит от плотности жидкости прямо пропорционально.

Вывод:

Сегодня мы

проверили, что

выталкивающая сила

зависит: от Vт, от

плотности жидкости, но не

зависит

от рода вещества, из которого

сделано тело, глубины

погружения, от формы

предмета при равном объёме.

Закон Архимеда

На всякое тело, погруженное в покоящуюся жидкость ( или газ), действует со стороны этой жидкости выталкивающая сила, равная произведению плотности жидкости, ускорения свободного падения и объёма той части тела, которая погружена в жидкость (или газ).

F А = ρ ж V т g

Блиц – опрос по архимедовой силе

- Одинаковы ли силы давления, которые действуют снизу и сверху на тело,

погруженное в жидкость?

- Почему тело в жидкости легче, чем в воздухе?

- На все ли тела, помещенные в жидкость, действует выталкивающая сила?

- Как можно определить выталкивающую силу?

- Чему равна выталкивающая сила?

Веселые вопросы Григория Остера из его книги «Физика»:

• Закон Архимеда помогает поднимать затонувшие суда. Один из самых больших ледоколов «Садко», по халатности капитана затонувший в Белом море в 1916 г., пролежал на морском дне 17 лет, его затем подняли понтонами, и он снова вступил в строй.
• Оказывается, тонна дерева легче тонны железа на 2,5 кг из-за действия закона Архимеда в газах. Архимедова сила, действующая на тонну дерева, больше аналогичной силы, действующей на тонну железа, в силу разности их объемов. Следовательно, истинный вес дерева равен I тонне минус сила Архимеда ,действующая на дерево; истинный вес железа равен 1 тонне минус сила Архимеда , действующая на железо.

1) Генерал нырнул в жидкость солдатиком и подвергся действию выталкивающих сил. Можно ли утверждать, что жидкость вытолкала генерала в шею?

2) Пожилые греки рассказывают, что Архимед обладал чудовищной силой. Даже стоя по пояс в воде, он легко поднимал одной левой рукой массу в 1000 кг. Правда, только до пояса, выше поднимать отказывался. Могут ли быть правдой эти россказни?

3) Почему в недосоленном супе ощипанная курица тонет, а в пересоленном спасается вплавь?

4) Где больший вес имеют солидные караси, в родном озере или на чужой сковородке?

Решение задач

Какую силу надо приложить, чтобы поднять под водой камень массой 30 кг, объем которого 0,012 м³?

  Vт = 0,012 м³ Решение:

ρ в = 1000 кг/м³ F = P 0 – F A

m = 30 кг P 0 = mg

F A = ρ в gV т

Найти: F -? F = mg – ρ в gV т = g (m – ρ в V т )

F = 10 Н/кг· (30 кг - 1000 кг/м³ · 0,012 м³) = 180 Н.

Было установлено, что при полном погружении куска меди в керосин вес его уменьшается на 160 Н. Каков объем этого куска меди?

(плотность керосина 800 кг/м³ )

F A = 160 Н Решение

ρ к = 800 кг/м³ F A = ρ к gVт ; Vт = F A / ρ к g

Найти: Vт -? Vт = 160 Н / 800 кг/м³ · 10 Н/кг = 0,02 м³.

Плавание тел

F А = F Т

ρ ж = ρ т

ρ ж V т g = ρ т V т g

Блиц – опрос по плаванию тел

 При каком условии тело, находящееся в жидкости, тонет?

Плавает? Всплывает?

 Почему водные животные не нуждаются в прочных скелетах?

 Какую роль играет плавательный пузырь у рыб?

«Подводные мастера»

1. Вес стальной детали в воздухе равен 3 Н, а в воде 2,7 Н. Чему равна

выталкивающая сила?

А) 5,7 Н; Б) 0,3 Н; В) 3 Н; Г) 2,7 Н.

2. Железный и деревянный шары равных объемов бросили в воду.

Равны ли выталкивающие силы, действующие на эти шары?

А) На железный шар действует большая выталкивающая сила;

Б) Большая выталкивающая сила действует на деревянный шар;

В) На оба шара действуют одинаковые выталкивающие силы.

3. Железное и деревянное тела равных масс бросили в воду. Равны ли

выталкивающие силы, действующие на каждое тело?

А) На железное тело действует большая выталкивающая сила;

Б) Большая выталкивающая сила действует на деревянное тело;

В) На оба тела действуют одинаковые выталкивающие силы.

4. К пружинному динамометру подвешено металлическое тело.

В каком случае показания динамометра будут больше: если тело опустить

в воду или в керосин?

А) Больше в воде; Б) Больше в керосине; В) Одинаковые.

5. Архимедова сила определяется формулой:

А) F=ρgh; Б) F=mg; Г) F=gρтVж; Д) F=gρжVт.

6. Если сила тяжести, действующая на погруженное в жидкость тело, больше архимедовой силы, то тело:

А) Всплывает; Б) Тонет; В) Находится в равновесии.

7. Плотность тела равна плотности жидкости, в которой оно находится. Что будет с телом?

А) Всплывет на поверхность; Б) Утонет; В) Не изменится.

8. Тело плавает в пресной воде, полностью погрузившись в нее. Как будет вести себя тело в спирте?

А) Утонет; Б) Всплывет; В) Останется в равновесии.

Жидкости на тело давят,

Вверх его все поднимают,

При этом силу создают,

Что Архимедовой зовут!

Ее считать умеем мы:

Надо знать лишь вес воды,

Что-то тело вытесняет -

Все закон нам объясняет -

Открыл его великий грек

Ему имя - Архимед!