Урок - исследование "Плавание тел"

Урок – исследование «Условия плавания тел»

для проведения в 7х классах

учитель МКОУ СОШ №1 Шишенко Фаина Васильевна

Тип урока: лабораторное исследование

Используемые технологии: системно-деятельностный подход.

Цели урока:

Образовательные цели:

• Обобщить и систематизировать знания учащихся о действии жидкостей и газов на погруженные в них тела;

• Лабораторным путем выяснить условия плавания тел, опираясь на понятия о выталкивающей силе и силе тяжести;

• Сформировать умения объяснять причинно-следственные связи проявления выталкивающей силы. Установить экспериментально соотношение между плотностью тела и жидкости, необходимые для обеспечения условия плавания тел.

Развивающие цели:

• развить интерес к изучению физики на основе межпредметных связей с математикой, литературой и историей;

• в ходе выполнения практических заданий, развить творческие способности учащихся;

• продолжать формировать умение проводить опыты и делать выводы;

• развивать умение наблюдать, анализировать, сопоставлять, обобщать.

Воспитательные цели:

• формирование активной жизненной позиции, чувства коллективизма и взаимопомощи, ответственность каждого за конечные результаты;

Знать: условия плавания тел.

Уметь: экспериментально выяснять условия плавания тел.

Структура урока:

1. Организационный момент – 2 мин.

2. Постановка учебной проблемы и ее обсуждение – 5-7 мин

3. Актуализация познавательной деятельности 5-7 мин

4. Проведение фронтального эксперимента – 10 мин

5. Первичное закрепление 3-4 мин

6. Рефлексия – 10-15 мин

Ход урока

1. Организационный момент (2мин).

2. Постановка учебной проблемы (5-7 мин)

Учащимся предлагается сценка: (диалог капитана Немо и прекрасной Ассоль)

Ассоль: «Скажите, капитан, это ваш «Наутилус» может находиться под водой?»

Капитан: «Разумеется, прекрасная, мисс».

Ассоль: «Но я сама видела, как ваш «Наутилус» выскочил из-под воды на поверхность, как мячик».

Капитан: «Ваши прекрасные глаза мисс, не обманули вас».

Ассоль: «Мне кажется, что нет на свете силы способной вот так вышвырнуть металлическую громадину из воды».

Капитан: «Такая сила есть, мисс».

Ассоль: «И вы свободно владеете ею, капитан?»

Капитан: «Разумеется, иначе какой же я капитан, мисс, но по крайней мере, этою же

силой свободно владеют рыбы, осьминоги и многие другие морские обитатели».

Ассоль: «Вы отвечаете, как настоящий мужчина, капитан, только я боюсь, а

вдруг эта сила нечистая?»

Капитан: «Что вы, мисс, это как раз самая чистая сила. Что может быть чище

силы, благодаря которой вода в воде ничего не весит».

Ассоль: «Вы совсем, Капитан, сбили меня с толку, давайте встретимся вечером в

каюткомпании, я надеюсь, что вы мне расскажите более подробно».

Поставить проблемный вопрос перед учащимися.

Учитель: «Ребята, о какой силе идет речь?»

Ответ: «О силе Архимеда».

Учитель: «От чего зависит сила Архимеда?»

Ответ: «Сила Архимеда зависит от плотности жидкости и объема тела».

Учитель: «Тело погрузили в жидкость, как изменится вес тела?»

Ответ: «Вес тела уменьшится».

Учитель: «Напишите формулу выталкивающей силы».

Ответ: Fвыт. = Рж = g *m

Учитель: «Напишите формулу Архимедовой силы».

Fарх. = g*Vт*ρж

1. Актуализация познавательной деятельности (5-7 мин)

Вниманию учащихся предоставляется опыт

Опыт 1. Яйцо в двух различных водах: простой и соленой

Учитель: «Почему в одном стакане яйцо тонет, а в другом нет?»

Ответ: Различные жидкости, одна соленая, а другая простая.

Учащимся предоставляется опыт с шариками, изготовленными из различных веществ

Опыт 2. Шарики изготовленные из разных веществ опускаем в воду.

Учитель: «Почему одни шарики тонут, а другие плавают?»

Ответ: Шарики изготовлены из разных веществ.

Учитель: «Как вы думаете, а существует ли закон или условие, определяющее

поведение тела в жидкости? Что мы должны выяснить?

Ответ: «Мы должны выяснить условие плавания тел».

Учитель: «Это наша цель, а тема урока?»

Ответ: «Определить условие плавания тел».

(записывают тему урока)

Тема урока: «Условие плавания тел»

1. Проведение фронтального эксперимента.

Учитель: «Попробуем все сведения об условиях плавания тел проверить экспериментально, выполнив исследования. Мы с вами уже так поступали при изучении силы трения. Каждая группа получила своё задание. После выполнения заданий мы обсудим полученные результаты и выясним условия плавания тел».

Коментарии к уроку

У учащихся на партах разложены листы различного цвета, на каждом из цветных листов соответствующее задание. Оранжевые: карта-задание группе; желтый – задача; белый – таблица; розовый – таблица плотностей.

Все результаты записывайте в карту – задание. Если возникнут вопросы, поднимите руку.

Варианты заданий не одинаковы по уровню трудности. Они даются соответственно уровню поднотовки.

Задания:

Задание группе 1

1. Пронаблюдайте, какие из предложенных тел тонут, и какие плавают в воде.

2. Найдите в таблице плотности, соответствующих веществ и сравните с плотностью воды.

3. Результаты оформите в виде таблицы.

Плотность жидкости	Плотность вещества	Тонет или нет
	1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.	1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Оборудование: сосуд с водой и набор тел, стальной гвоздь, фарфоровый ролик, сосновый брусок, кусочки алюминия, пенопласт, пробка, парафин.

Вывод:если плотность жидкости больше плотности вещества, то

тело _____________________

если плотность жидкости меньше плотности вещества, то

тело _____________________

если плотность жидкости равна плотности вещества, то

тело ____________________

Задание группе 2

1. Сравните глубину погружения в воде деревянного и пенопластового кубиков одинаковых размеров.

2. Выясните, отличается ли глубина погружения деревянного кубика в жидкости разной плотности. Результат опыта представить на рисунке.

Оборудование: два сосуда (с водой и с маслом), деревянный и пенопластовый кубики.

Вода Масло

(сравнить глубину погружения)

Вывод: деревянный кубик в воде ______________________________

пенопластовый кубик в воде ___________________________

деревянный кубик в масле _____________________________

пенопластовый кубик в масле __________________________

Задание группе 3

1. Сравните архимедову силу, действующую на каждую из пробирок, с силой тяжести, каждой пробирки.

2. Сделайте выводы на основании результатов опытов.

Слайд 18

Вывод: тело тонет, если сила тяжести _____________ архимедовой силы (больше, меньше, равна)

Тело плавает на поверхности, если тяжести ___________ архимедовой силы (больше, меньше, равна)

Тело плавает внутри жидкости, если сила тяжести _____________ архимедовой силе (больше, меньше, равна)

Оборудование: сосуд с водой, динамометр, три пробирки с песком (пробирки с песком должны плавать в воде, погрузившись на разную глубину).

Задание группе 4

1. «Можно ли «заставить» картофелину плавать в воде? Заставьте картофелину плавать в воде.

   

2. Объясните результаты опыта. Оформите их в виде рисунков.

Без соли Добавили половину соли Высыпали всю соль

Оборудование: сосуд с водой, пробирка с поваренной солью, ложка, картофелина средней величины.

Вывод: в простой воде картофелина ________________________

В соленой воде картофелина _______________________

Задание группе 5

1. Добейтесь, чтобы кусок пластилина плавал в воде.

2. Добейтесь, чтобы кусок фольги плавал в воде.

3. Поясните результаты опыта.

Оборудование: сосуд с водой, кусок пластилина, кусочек фольги.

Вывод: _________________________________________________________

Учитель: «Мы говорили об условии плавания тел в жидкости. А может ли одна жидкость плавать на поверхности другой?»

Задание группе 6

Наблюдение всплытия масляного пятна, под действием выталкивающей силы воды.

Цель работы: Провести наблюдение за всплытием масла, погруженного в воду, обнаружить на опыте выталкивающее действие воды, указать направление выталкивающей силы.

Оборудование: сосуды с маслом, водой, пипетка.

Последовательность проведения опыта:

1. Возьмите с помощью пипетки несколько капель масла.

2. Опустите пипетку на глубину 3 – 4 см в стакан с водой.

3. Выпустите масло и пронаблюдайте, образование масляного пятна на поверхности воды.

4. На основе проделанного опыта сделайте вывод.

Вывод: ______________________________________________________

После выполнения эксперимента обсуждаются результаты работы, подводятся итоги.

Пока учащиеся выполняют задания, наблюдаю за их работой, оказываю необходимую помощь.

Включаются слайды.

Учитель: «Заканчиваем работу, приборы отодвиньте на край стола. Переходим к обсуждению результатов. Сначало выясним, какие тела плавают в жидкости, а какие – тонут» (Группа 1)

Слайд 7

Учащиеся: Один из них называет те тела, которые тонут в воде, другой – тела, которые плавают, третий сравнивает плотности тел каждой группы с плотностью воды. После этого все вместе делают вывод.

Выводы:

1. Если плотность вещества, из которого изготовлено тело больше плотности житкости, то тело тонет.

2. Если плотность вещества меньше плотности жидкости, то тело всплывает.

3. Если плотность тела равна плотности жидкости, то тело плавает внутри жидкости.

(Выводы записываются в тетрадях)

Учитель: «Посмотрим, как ведут себя тела, плавающие на поверхности жидкости.

Ребята группы 2 рассматривали, как ведут себя тела, изготовленные из дерева и пенопласта в одной и той же жидкости. Что они заметили?

Учащиеся: «Глубина погружения тел разная. Пенопласт плавает почти на поверхности, а дерево немного погрузилось в воду».

Учитель: «Что можно сказать о глубине погружения деревянного кубика плавающего на поверхности воды, масла?»

Учащиеся: «Вмасле брусок погружается глубже, чем в воде».

Вывод: таким образом, глубина погружения тела в жидкости зависит от плотности жидкости и самого тела.

Вывод записывается в тетрадь

Учитель: «Теперь выясним, можно ли заставить плавать тела, которые в обычных условиях тонут в воде, например картофелину или пластилин, или фольгу». (Группа 4, Группа 5)

Что вы наблюдаете?

Учащиеся: Группа 4. «Они тонут в воде. Чтобы заставить картофелину плавать. Мы насыпали в воду больше соли».

Учитель: «В чем же дело? Что произошло?»

Учащиеся: «У соленой воды увеличилась плотность и она стала сильнее выталкивать картофелину. Плотность воды возросла и архимедова сила стала больше».

Учитель: «Правильно. А у ребят, выполнявших задание с пластилином, соли не было. Каким образом вам удалось добиться, чтобы пластилин плавал в воде?»

Учащиеся: Группа 5. «Мы сделали из пластилина лодочку. Она имеет больший объем и поэтому плавает. Можно сделать из пластилина коробочку, она тоже плавает. У неё тоже больше объем, чем у куска пластилина».

Вывод: Итак, чтобы заставить плавать обычно тонущие тела, можно изменить плотность жидкости или объем погруженной части тела. При этом изменяется и архимедова сила, действующая на тело.

Вывод записывается в тетрадь

Учитель: «Как вы думаете, есть ли какая-нибудь связь между силой тяжести и архимедовой силой для плавающих тел?

Учитель: «Объясним, почему на воде образуется масляная плёнка. Ребята Группы 6 проводили исследование с маслом и водой».

Ответ: Группа 6 «Масло поднялось на поверхность воды».

Учитель: «Снова вернёмся к таблице плотности веществ. Итак, проблема решена, значит, жидкость, как и твёрдые тела подчиняются условиям плавания тел».

Вывод записывают в тетрадь

Учитель: «Учащиеся Группы 3 проводили опыт с пробирками» (Слайд 18)

Учащиеся: (Группа 3) «Мы погружали в воду три пробирки с песком – одна легче, две другие тяжелее, две-они плавали в воде. Мы определили, что архимедова сила в том и другом случае примерно равна силе тяжести, а третья пробирка самая тяжелая – она опустилась на дно».

Учитель: «Молодцы. Значит, если тело плавает, то FA = Fтяж. А если тело тонет в жидкости?»

Учащиеся: «Тогдасила тяжести больше архимедовой силы».

Учитель: «А если тело всплывает?»

Учащиеся: «Значит, архимедова сила больше силы тяжести».

Учитель: «Итак, получили условие плавания тел. Но оно не связано с плотностью тела или с плотностью самой жидкости». (Эту зависимость рассмотрели ребята Группы 1)

Учитель: «Значит, условия тел можно сформулировать двумя способами: сравнивая архимедову силу и силу тяжести или сравнивая плотности жидкости и находящегося в ней вещества».

Учитель: «Мы выяснили, каковы условия плавания тел».

1. Первичное закрепление

Учитель: «У вас на партах есть таблицы на белых листах, рассмотрите их и заполните пустые клетки, это работа индивидуально для каждого».

Учитель: «Продолжим беседу о жидкостях». (Слайд 21)

Один неглубокий сосуд пригласил в гости сразу три несмешивающиеся жидкости разной плотности и предложил им располагаться со всеми удобствами. Как расположились жидкости в гостеприимном сосуде, если это были: масло подсолнечное, вода и нефть.

Укажите порядок расположения жидкостей.

Учитель: «А теперьпроверяем».

Происходит самопроверка

Учитель: «На поверхности воды плавают бруски из дерева (сосна), пробки и льда. Укажите, какой из пробки, какой из дерева, а какой изо льда?»

Открывается слайд 22. Самопроверка.

1. Рефлексия: решение задачи.

Учитель объясняет. Как оценивается решенная задача.

Задача. Сборник Лукашика №535

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

1 уровень: ответить на вопросы а), б), в), г), д).

а) Какие силы действуют на тело, погруженное в жидкость? Куда они направлены?

б) Где находится камень?

в) Что можно сказать о силах тяжести и Архимеда в этом случае?

г) Что необходимо сделать с камнем?

е) Куда будет направлена сила, которую необходимо приложить к камню, для того чтобы его поднять?

2 Уровень: ответить на вопросы а) – д) определить Архимедову силу.

3 Уровень: ответить на вопросы а) – д) определить Архимедову силу. Чему равна равнодействующая двух сил, направленных по одной в противоположные стороны?

Сделать чертёж и оформить решение задачи.

«3» ставится, если ответили на вопросы 1 уровня.

«4» ставится, если ответили на вопросы 1 уровня и определили силу Архимеда.

«5» ставится, если ответили на вопросы 1 уровня и определили силу, и нашли результирующую силу.

Здесь включается слайд «Условие плавания тел»

Дано: Решение:

m = 30 кг

V = 0,012 м³ Fт Fж на F → FА + F = Fт условие равновесия

ρв = 1000 кг/м^{3 ------------------------} F = Fт - FА

FА Fт = mg FА = ρжgV

F = ? Fт = 30кг *10Н/кг = 300Н

FА = 1000 кг/м³*10Н/кг*0,012 м³ = 120Н

Fт F = 300Н*120Н = 180Н

Ответ: F = 180Н

Таблица

Условия плавания тел
Поведение тел	Соотношения между силами			Соотношения между плотностями
	Словесная запись	Fт ? FА	Словесная запись		ρт ? ρж
Тело тонет, если…		Fт FА			ρт ρж
Тело плавает, если…		Fт FА			ρт ρж
Тело находится в равновесии в любом месте жидкости, если…		Fт FА			ρт ρж

Домашнее задание: §50, повторить §49

«3» - задание 15, стр. 123

«4» - задание 15, стр. 123, упр. 25(4)

«5» - задание 15, стр.123, упр.25(4), сб. автор Лукашик №639

Итог урока: делается вывод о проведенных исследованиях. Сдаются все работы.

1. Рефлексия

В той атмосфере и обстановке, в которой мы сегодня работали, каждый из вас чувствовал себя по-разному. И сейчас мне бы хотелось, чтобы вы оценили, насколько внутренне комфортно ощущал себя на этом уроке каждый из вас, и понравилось ли вам то дела, которым мы с вами сегодня занимались?

Вы видите рисунок, на котором изображен сосуд с водой. При выходе из кабинета поставьте в нем, пожалуйста, магнит на той глубине, которая соответствовала бы глубине вашего погружения в сегодняшний урок.

Таблица

Условия плавания тел
Поведение тел	Соотношения между силами			Соотношения между плотностями
	Словесная запись	Fт ? FА	Словесная запись		ρт ? ρж
Тело тонет, если…	Сила тяжести больше архимедовой силы	Fт FА	Плотность тела больше плотности жидкости		ρт ρж
Тело плавает, если…	Сила тяжести меньше архимедовой силы	Fт FА	Плотность тела меньше плотности жидкости		ρт ρж
Тело находится в равновесии в любом месте жидкости, если…	Сила тяжести равна архимедовой силе	Fт= FА	Плотность тела равна плотности жидкости		ρт = ρж