Методическая разработка урока физики по теме: "Архимедова сила"

Методическая разработка

урока физики по теме: «Архимедова сила»

7 класс

Автор: Жуков Константин Юрьевич,

учитель физики МОУ Ветлужская школа № 2

Ветлужский район, Нижегородской области

Учебник: Перышкин А.В.

Оборудование: ведерко Архимеда, сосуд с отливом, штатив, стакан с водой, свеча, спички;

для фронтальной работы: динамометр, мензурка, набор тел для калориметрических работ, стаканы с водой и раствором соли.

Задачи: обеспечить усвоение учащимися формулы для расчета архимедовой силы; развивать познавательную активность учащихся; показать связь изучаемого материала с реальной жизнью.

Тип урока: урок ознакомления с новым материалом.

План урока

1. Актуализация знаний.

1. Какая сила действует на тело, погруженное в жидкость или газ?

2. Как она направлена?

3. Как определить выталкивающую силу?

1. Постановка проблемного задания.

Определите выталкивающую силу, действующую на погруженный в воду цилиндр. (Оборудование: мензурка, цилиндр, стакан с водой.)

Учитель: На прошлом уроке мы с вами определяли выталкивающую силу как разность между весом тела в воздухе и весом тела в воде. И это у нас прекрасно получалось, используя динамометр. А как быть сейчас? (Мнения учащихся.) Значит, сегодня мы должны найти другой способ определения выталкивающей силы.

1. Формирование новых знаний.

1. Опыт с ведерком Архимеда.

1. Почему сократилась пружина при погружении цилиндра в воду?

2. Что нужно сделать, чтобы пружина заняла первоначальное положение?

3. А как можно увеличить вес ведерка?

1. Вывод: сила, выталкивающая целиком погруженное в газ или жидкость тело, равна весу газа или жидкости в объеме этого тела.

1. Легенда об Архимеде

(А.В.Перышкин, Н.А.Родина. Физика: Учеб. для 7 класса сред. шк. –М.: Просвещение, 1993).

Существует легенда о том, как Архимед пришел к открытию, что выталкивающая сила равна весу жидкости в объеме тела. Он размышлял над задачей, заданной ему сиракузским царем Гиероном (250 лет до н. э.).

Царь Гиерон поручил ему проверить честность мастера, изгото­вившего золотую корону. Хотя корона весила столько, сколько было отпущено на нее золота, царь заподозрил, что она изготовлена из сплава золота с другими, более дешевыми металлами. Архимеду было поручено узнать, не ломая короны, есть ли в ней примесь или нет.

Достоверно неизвестно, каким методом пользовался Архимед, но можно предположить следующее. Сначала он нашел, что кусок чи­стого золота в 19,3 раза тяжелее такого же объема воды. Иначе го­воря, плотность золота в 19,3 раза больше плотности воды.

Архимеду надо было найти плотность вещества короны. Если эта плотность оказалась бы больше плотности воды не в 19,3 раза, а в меньшее число раз, значит, корона была изготовлена не из чистого золота.

Взвесить корону было легко, но как найти ее объем? Вот что за­трудняло Архимеда, ведь корона была очень сложной формы. Много дней мучила Архимеда эта задача. И вот однажды, когда он, находясь в бане, погрузился в наполненную водой ванну, его внезапно осенила мысль, давшая решение задачи. Ликующий и возбужденный своим открытием, Архимед воскликнул: «Эврика! Эврика!», что значит: «Нашел! Нашел!».

Архимед взвесил корону сначала в воздухе, затем в воде. По раз­нице в весе он рассчитал выталкивающую силу, равную весу воды в объеме короны. Определив затем объем короны, он смог уже вы­числить ее плотность, а зная плотность, ответить на вопрос царя: нет ли примесей дешевых металлов в золотой короне?

Легенда говорит, что плотность вещества короны оказалась меньше плотности чистого золота. Тем самым мастер был изобличен в обмане, а наука обогатилась замечательным открытием.

Историки рассказывают, что задача о золотой короне побудила Архимеда заняться вопросом о плавании тел. Результатом этого было появление замечательного сочинения «О плавающих телах», которое дошло до нас.

Седьмое предложение (теорема) этого сочинения сформулировано Архимедом следующим образом:

Тело, которые тяжелее жидкости, будучи опущены в нее, погружа­ются все глубже, пока не достигают дна, и, пребывая в жидкости, теряют в своем весе столько, сколько весит жидкость, взятая в объ­еме тел.

1. Экспериментальная работа.

Выясните, от каких величин зависит архимедова сила, а от каких - не зависит: от объема погруженной части тела, от плотности тела, от веса тела, от глубины погружения, от плотности жидкости.

Учащиеся выполняют экспериментальную работу, учитель по ходу работы закрепляет таблички на магнитной доске:

1. Закон Архимеда: тело, находящееся в жидкости (или газе), теряет в своем весе столько, сколько весит жидкость (или газ) в объеме, вытесненном телом.

1. Вывод формулы: F_А=_ж g V.

1. Решение проблемной задачи и проверка результата на опыте.

Дано: СИ Решение:

V=20 см³ 2^.10^-5 м³ F_А =_ж g V F_А = 1000 кг/м^{3 .} 9,8 Н/кг х

х 2^.10^-5 м³  0,2 Н

_ж=1000 кг/м³

F_А - ?

Ответ:  0,2 Н

Учитель: Как видим, наши расчеты совпали с данными эксперимента. Значит, мы с вами нашли еще один способ определения выталкивающей силы. Зная объем тела, мы сможем рассчитать архимедову силу.

8. Предъявление опорного конспекта.

9. Решение качественных задач.

№1. На какой из опущенных в воду стальных шаров действует наибольшая выталкивающая сила?

№2. Одинакового объема тела - стеклянное и стальное - опущены в воду. Одинаковые ли выталкивающие силы действуют на них?

№3. Одинаковые ли выталкивающие силы будут действовать на данное тело в жидкости при погружении его на разную глубину?

№4. Изменится ли выталкивающая сила, если брусок, находящийся в жидкости, перевести из положения а в положение б?

№5. Подвешенные к коромыслу весов одинаковые шары погрузили в жидкость сначала так, как показано на рисунке а, а затем так, как показано на рисунке б. В каком случае равновесие весов нарушится? Почему?

№6. На дне аквариума находится камень, полностью погруженный в воду. Изменится ли действующая на камень выталкивающая сила при доливании воды в аквариум?

№7. Кусок стального рельса находится на дне реки. Его приподняли и поставили вертикально. Изменилась ли при этом действующая на него выталкивающая сила? Изменится ли она, если при подъеме часть рельса окажется над водой?

№8. Почему у рыб и морских животных атрофированы конечности, менее массивный скелет по сравнению со скелетом млекопитающих?

(Архимедова сила - важный природный фактор, определяющий конструкцию скелета рыб. Поскольку на существо, живущее в воде, действует выталкивающая сила, то вес его в жидкости меньше, чем в воздухе на значение этой силы. Таким образом, "легким" в воде рыбе, дельфину не нужны для передвижения крепкие конечности, для этой цели им достаточны плавники и хвост.)

№9. Почему отстаивание воды ведет к очищению ее от нерастворимых в ней веществ?

(На каждую частицу в воде действует сила тяжести и выталкивающая сила. Если первая из них больше второй, то под действием их равнодействующей частица опускается на дно. Если в воде нет растворимых примесей, то она после отстаивания становится пригодной для питья.)

Учитель. А вот более подробно о том, как ведет себя тело, погруженное в жидкость, при разных соотношениях силы тяжести и архимедовой силы мы поговорим на следующем уроке, посвященном плаванию тел.

1. Подведение итогов уроков: от каких величин зависит и от каких не зависит архимедова сила.

1. Домашнее задание: § 49, вопросы.

26