Конспект урока:Архимедова сила

Тема урока: «Архимедова сила».

Тип урока: урок изучения и первичного закрепления нового материала. Задачи урока:

1. Образовательные: изучить закон Архимеда (история открытия, зависимость от других величин, вывод и формулировка закона, экспериментальное подтверждение закона.)
2. Воспитательные: в целях интернационального воспитания обратить внимание обучающихся, что физика развивается благодаря открытиям учёных всех времён и народов.
3. Развивающие: осуществляя проблемно-поисковый метод самостоятельно сделать вывод: какие физические параметры тела и жидкости влияют на величину выталкивающей силы, а какие не влияют;применять полученные знания для решения задач.

                                  Оборудование.

Демонстрационное: аквариум, штатив, сосуд с водой, ведерко Архимеда, динамометр, отливной сосуд, компьютер, мультимедийный проектор

Лабораторное: сосуд с водой, раствором соли, динамометр, алюминиевый и стальной бруски одинакового объема, тела разного объема, тела одинакового объёма и разной формы,  нить.

I. Опрос д/з §53-54

II. Изучение нового материала.

Постановка проблемного задания. 1.Древнегреческий ученый Архимед прославился многочисленными открытиями. Именно он первым обнаружил, объяснил и сумел рассчитать выталкивающую силу. На прошлом уроке мы выяснили, что эта сила действует на любое тело, погруженное в жидкость или газ. В честь Архимеда эта сила называется также архимедовой силой. Расчетным путем мы получили формулу для вычисления этой силы. На данном уроке мы воспользуемся экспериментальным методом, чтобы выяснить, от каких факторов зависит выталкивающая сила, а от каких факторов она не зависит.

1. Историческая справка         

- Архимед был величайшим математиком и физиком древности. Он прославился многочисленными научными трудами, главным образом в области геометрии и механики.

Докажем гипотезу с помощью опыта. Предлагается план его проведения.

Вывод формулы

1. Рассказать о приборе, который носит название «ведерко Архимеда», — пружина с указателем, шкала, ведерко, цилиндр того же объема, отливной сосуд высотой 25 см, стакан.

2. Ведерко подвешивается к пружине, а к нему — цилиндр, замечается растяжение пружины по указателю.

3. Цилиндр погружается в отливной сосуд, вытесненная вода собирается в стакан, пружина сжимается до новой отметки.

4. Значит, со стороны жидкости действует сила, направлен­ная вверх, — сила Архимеда. Чему она равна? Как вернуть пру­жину в прежнее состояние?

5. Вытесненная вода понемногу выливается в ведерко. Пру­жина возвращается в исходное состояние, если перелита вся вода (ведерко полное).

6. Указывается, что объем воды в ведерке равен объему ци­линдра.

7. Делается вывод, что, действительно, сила Архимеда равна весу жидкости, вытесненной телом.

8. Формулируется закон Архимеда: на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная по вели­чине весу жидкости, вытесненной телом.

- Выведем формулу для нахождения значения Архимедовой силы.

FА = Рж

Рж = mжg

mж = ρж Vж

Vж = Vт

FА = ρж g Vт

3.Исследовательская работа в группах

 Эксперимент №1

Для проведения эксперимента мы будем использовать тела различного объема, сосуд с жидкостью и динамометр.

Прикрепим груз меньшего объема к динамометру и измерим вес этого груза сначала в воздухе, а затем, опустив груз в жидкость. При этом можно заметить, что величина деформации пружины после опускания груза в жидкость практически не изменилась. Это говорит о том, что выталкивающая сила, действующая на груз, невелика.

Теперь прикрепим к пружине динамометра груз большего объема и погрузим его в жидкость. Мы увидим, что деформация пружины заметно уменьшилась. Это произошло благодаря тому, что величина выталкивающей силы стала намного больше.

Рис 1. По изменению показаний динамометра можно определить значение выталкивающей силы

По результату данного эксперимента можно сделать промежуточный вывод.

Чем больше объем погруженной в жидкость части тела, тем больше выталкивающая сила, действующая на тело.

 Эксперимент №2

Возьмем два тела в одинакового объема, но изготовленные из разных материалов. Это значит, что у них различная плотность. Подвесим к динамометру сначала один груз и опустим его в жидкость. По изменению показаний динамометра найдем выталкивающую силу.

Затем такую же операцию проведем со вторым грузом. Хотя вес первого и второго груза разные, но при погружении в жидкость показания динамометра уменьшатся на одну и ту же величину. Это означает, что в обоих случаях значение выталкивающей силы одно и то же, хотя грузы выполнены из разного материала.

Рис 2. При погружении в жидкость тел одного объема величина выталкивающей силы одинакова, хотя материалы тел имеют различную плотность

Таким образом, можно сделать еще один промежуточный вывод.

Величина выталкивающей силы не зависит от плотности тел, погруженных в жидкость.

 Эксперимент №3

Прикрепим груз к пружине динамометра и опустим его в воду таким образом, чтобы он был полностью погружен в жидкость. Отметим показания динамометра. Теперь будем медленно подливать жидкость в сосуд. Мы заметим, что показания динамометра практически не изменяются. А значит, не меняется и выталкивающая сила.

Рис 3. Выталкивающая сила не зависит от высоты столба жидкости над погруженным телом

Третий промежуточный вывод.

Величина выталкивающей силы не зависит от высоты столба жидкости над уровнем погруженного в жидкость тела.

 Эксперимент №4

Прикрепим груз к пружине динамометра. Заметив показания динамометра, когда тело находится в воздухе, погрузим тело сначала в воду, а затем в масло. По изменению показаний динамометра можно судить, что выталкивающая сила, действующая на тело в воде, больше, чем выталкивающая сила, действующая на то же самое тело в масле.

Рис 4. Выталкивающая сила зависит от плотности жидкости, в которую погружено тело

Отметим, что плотность воды равна 1000 кг/м3, а плотность масла меньше и составляет только 930 кг/м3. Это приводит к следующему выводу.

Чем больше плотность жидкости, в которую погружено тело, тем больше выталкивающая сила, действующая на тело со стороны данной жидкости.

Вывод:

Архимедова сила

зависит

не зависит

объема тела

плотности жидкости

объема погруженной части тела

плотности тела

формы тела

глубины погружения

IV Решение задач.1.Железобетонная плита размером 3,5х1,5х0,2м

полностью  погружена в воду. Вычислите Архимедовую

 силу,действующую на плиту.

    2.Железобетонная плита размером 3,5х1,5х0,2м   погружена в воду на половину своего обьема. Вычислите Архимедовую силу, действующую на плиту.

    3.Одинаковы ли выталкивающие силы,действующие в воде на брусок дерева объемом 100 см3и на железный предмет такого же объема?

    4.Почему горящий керосин нельзя тушить водой ?

V. Закрепление изученного материала.

V I. Задание на дом. § 55, упр.29 №3-4-5-