Закон Архимеда

Тип урока: изучение нового материала.

Основные термины: Сила Архимеда, масса, объем, плотность.

Оборудование: интерактивная доска, физическое оборудование по теме «Гидромеханика».

Формы работы: беседа, проблемно-поисковая, исследовательская, групповая, индивидуальная.

Методические приемы: поощрение, создание ситуации успеха, проблемно-поисковая учебная деятельность, игра.

Межпредметные связи: физика - математика (использование математических расчётов), физика - история (исторические сведения).

Цель урока:

• Образовательная: сформировать знания учащихся при изучении закона Архимеда, умение добывать и применять знания, формирование навыков самообразования при решении проблемных и экспериментальных задач;

• Развивающая: формирование кругозора учащихся, умение аргументированно объяснять, делать выводы из экспериментов, приводить примеры, развитие познавательного интереса, активности, памяти, воли и выражение своих мыслей и эмоций;

• Воспитательная: воспитание культуры речи, формирование коммуникативной культуры учащихся, взаимопомощи.

1. Организация начала урока

- Здравствуйте ребята! Давайте познакомимся, я учитель физики, меня зовут Гюльназ Лероновна. А вы, ученики 7 класса, мне хотелось бы узнать с каким настроением вы пришли ко мне на урок. Я надеюсь, что мы с вами с пользой проведем это время. (Учащиеся показывают свое настроение с помощью смайликов, а учитель - свое СЛАЙД 1).
Приветствие, акцентирование внимания учащихся на раздаточный материал и лабораторное оборудование, находящийся на партах. (Три карточки с изображением смайлика: весёлый, недовольный и равнодушный).
Содержание деятельности: организация подготовленности учащихся к уроку. (Учащиеся показывают, с каким настроением они пришли на урок, учитель показывает своё).

2 . Повторение, обобщение понятий и усвоение соответствующей им системы знаний

(7 мин.) Содержание деятельности: определение уровня владения знаниями. Коррекция знаний, умений и навыков.

- Ребята, сейчас мы с вами сыграем в игру «Истина - ложь». Я буду вам задавать вопросы, а вы постарайтесь ответить истина это или ложь. вопросы касаются тех знаний, которые нам понадобятся во время урока. Отвечая на вопрос, вы должны выбрать и записать букву соответствующую вашему ответу. Первое задание сделаем вместе. Итак,

1. Вес тела - это сила, с которой тело действует на опору или подвес (Слайд 2)

Истина Ложь

А Б

2. Вес покоящегося тела вычисляется по формуле (Слайд 3)

Р =mg

Истина Ложь

Р С

3. Давление жидкости на дно сосуда не зависит от глубины жидкости (Слайд 4)

Истина Ложь

Ф Х

4. Масса тела вычисляется по формуле (Слайд 5)

m = ρV

Истина Ложь

И Е

5. По закону Паскаля давление, производимое на жидкость или газ, передается только в сторону действия силы (Слайд 6)

Истина Ложь

Н М

6. Атмосферное давление измеряется динамометром (Слайд 7)

Истина Ложь

Ё Е

7. На все тела, помещенные в жидкость, действует выталкивающая сила (Слайд 8)

Истина Ложь

Д Г

8. Выталкивающая сила называется силой Ньютона (Слайд 9)

Истина Ложь

? !

А теперь из выбранных букв, ребята, составьте слово. Что же у вас получилось? Если вы ответили на все вопросы правильно, получается имя великого древнегреческого ученого, изобретателя АРХИМЕДА. Вот мы с вами и подошли к теме нашего урока «Закон Архимеда» (Слайд 10).

3. Изучение нового материала (15 мин.)

С выталкивающей силой вы уже знакомы из прошлых занятий. Вы знаете, что на все тела, погруженные в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вертикально вверх, против силы тяжести (Слайд 11). Я знаю вы посещаете бассейн и не раз на себе наверно ощущали действие архимедовой силы.

Демонстрация действия выталкивающей силы на мяч и на металлический цилиндр

Мы видим, что мяч, под действием выталкивающей силы, выпрыгивает из воды, а цилиндр тонет. Означает ли это, что на цилиндр не действует выталкивающая сила? Проведем это же опыт с динамометром (Слайд 12).

Вес тела в воздухе: Р = 1Н

Вес тела в воде Р₁ = 0,7 Н

Выталкивающая сила F_выт = Р - Р₁ = 0,3 Н

Мы видим, что, если даже тело тонет, на него действует выталкивающая сила.

Выталкивающую силу по другому называют архимедовой силы, в честь древнегреческого ученого, изобретателя Архимеда. Именно Архимед установил закон, которому подчиняется выталкивающая сила. Как же Архимед пришел к этому закону. Расскажу вам одну легенду.

Закон Архимеда

Жил в Сиракузах мудрец Архимед,
Был другом царя Гиерона.
Какой для царя самый
Важный предмет?
Вы все догадались - корона!

Захотелось Гиерону
Сделать новую корону.
Золота отмерил строго.
Взял не мало и не много,
Сколько нужно, в самый раз.
Ювелиру дал заказ.

Через месяц Гиерону
Ювелир принес корону.
Взял корону Гиерон,
Оглядел со всех сторон.
Чистым золотом сверкает...
Но ведь всякое бывает,
И добавить серебро
Можно к золоту хитро,
А того и хуже - медь
(Если совесть не иметь)...

И царю узнать охота:
Честно ль сделана работа?
Не желал терпеть урон Гиерон.
И позвал он Архимеда...
Началась у них беседа.

Гиерон. Вот корона, Архимед.
Золотая или нет?

Архимед. Чистым золотом сверкает...
Гиерон. Но, ты знаешь, все бывает!
И добавить серебро
Можно к золоту хитро.
А того и хуже - медь,
Если совесть не иметь.
Сомневаться стал я что-то.
Честно ль сделана работа?
Можно ль это, ты скажи,
определить?
Но корону не царапать, не пилить...
И задумался ученый:
- Что известно? ВЕС короны.
Ну а как найти ОБЪЕМ?
Думал ночью, думал днем.
И однажды, в ванне моясь,
Погрузился он по пояс.
На пол вылилась вода -
Догадался он тогда,
Как найти ОБЪЕМ короны,
И помчался к Гиерону,
Не обут и не одет...
А народ кричал вослед:
- Что случилось, Архимед?
- Может быть, землетрясенье
Или в городе пожар?
Всполошился весь базар!
Закрывали лавки даже.
Шум и крики, и смятенье!
Он промчался мимо стражи.
- Эврика! Нашел решенье! -
Во дворец примчался он.
- Я придумал, Гиерон!

(Во дворце.)
Архимед. Эврика! Раскрыл секрет!
Гиерон. Ты оденься, Архимед!
Вот сандалии, хитон.
А расскажешь все потом!
Архимед. Пусть весы сюда несут
И с водой большой сосуд...
Все доставить Гиерону!..

(Слуги все приносят.)
На весы кладем корону,
И теперь такой же ровно
Ищем слиток золотой...

(Находят кусок золота, по весу равный короне.)
Гиерон. Все понятно!
Архимед. Нет, постой!
Мы теперь корону нашу
Опускаем в эту чашу.
Гиерон! Смотри сюда -
В чаше поднялась вода!
Ставлю черточку по краю.
Гиерон. А корону?

Архимед. Вынимаю.
В воду золото опустим.
Гиерон. В воду - золото? Допустим...
Архимед. Поднялась опять вода,
Метку ставлю я.
Гиерон. Куда?
Архимед. Ну, конечно же, по краю.
Гиерон. Ничего не понимаю...
Лишь две черточки я вижу.
Эта - выше, эта - ниже.
Но какой же вывод главный?
Архимед. Равный вес.
Объем не равный!
Понимаешь, Гиерон,
Я сейчас открыл закон.
Тот закон совсем простой.
Тело вытеснит...
Гиерон. Постой!
Говоришь, объем не равный?
Мастер мой - мошенник
явный!
За фальшивую корону
Он ответит по закону!
А ты за разгадку
Получишь дары!
На этом прервалась беседа...
Немало воды утекло с той поры,
Но помнят закон Архимеда!

- Для того чтобы сформулировать закон Архимеда нам необходимо провести эксперимент.

2) Экспериментальная проверка закона Архимеда. (Слайд 12)

- Проделаем следующий опыт: пустое ведерко и сплошной цилиндр, имеющий объем, равный вместимости ведерка, подвесим к пружине динамометра. Показания динамометра зафиксируем. Затем опустим цилиндр в отливной сосуд, наполненной водой до уровня отливной трубки. Когда цилиндр полностью погрузится в воду, растяжение пружины уменьшится, а часть воды, объем которой равен объему цилиндра, выльется из отливного сосуда в стакан. Если теперь перелить воду из стакана в ведерко, то пружина динамометра снова растянется до прежней длины. Это означает, что потеря в весе цилиндра в точности равна весу воды в объеме цилиндра.
Итак, опыт подтвердил, что архимедова сила равна весу жидкости в объеме этого тела, т.е.

Fa = Pж = mg = жgVт

Если подобный опыт провести с газом, то он показал бы, что сила, выталкивающая тело из газа, также равна весу газа, взятого в объеме тела.

Итак, первая цель достигнута: мы установили, чему равна архимедова сила. Теперь возникает вопрос: «От чего зависит, архимедова сила?». На этот вопрос вы постараетесь ответить сами. Сейчас вы разделитесь на исследовательские лаборатории. Вы будете решать два типа задачи. Мы с вами недавние болельщики олимпиады в Сочи, поэтому тоже устроим небольшое соревнование на звание «Лучшие экспериментаторы» . На партах вы найдете указания к работе и все необходимые приборы. Распределите в группах обязанности, выберите ведущего. Приступаем к работе, соблюдая технику безопасности, так как вы работаете со стеклом. (Слайд 16).

Задание первой группе.

Оборудование: сосуд с водой, динамометр, алюминиевый и медный цилиндры одинакового объема, нить.

• Определить архимедову силу, действующие на первое и вторе тела. Для этого

1. Определить вес тел Р в воздухе с помощью динамометра, показания записать в таблицу.

2. Опустив тела в стакан с водой, определить их вес Р₁ в воде, показания записать в таблицу.

3. Вычислить архимедову силу для каждого тела Fарх.= Р - Р₁.

• Сравнить плотность тел и архимедовы силы, действующие на тела.

• Сделайте вывод зависимости (независимости) архимедовой силы от плотности тела.

Вывод: архимедова сила не зависит от плотности вещества, из которого изготовлено тело.

Задание второй группе

Оборудование: сосуд с водой, тела разного объема, динамометр, нить.

• Определить архимедову силу, действующую на каждое из тел.

1. Определите вес маленького тела Р в воздухе с помощью динамометра, показания запишите в таблицу.

2) Определите вес большого тела Р в воздухе с помощью динамометра, показания запишите в таблицу.

3)Опустив маленькое тело в стакан с водой, определите вес тела Р₁ в воде, показания запишите в таблицу.

4)Опустив большое тело в стакан с водой, определите вес тела Р₁ в воде, показания запишите в таблицу.

5)Вычислить архимедову силу для каждого тела Fарх.= Р - Р₁.

Вес тела в воздухе, Р, ньютон

Вес тела в воде, Р₁, ньютон

Архимедова сила Fарх=Р-Р₁,ньютон

Маленькое тело

Большое тело

• Сравните эти архимедовы силы, действующие на маленькое тело и большое тело.

• Сделайте вывод о зависимости архимедовой силы от объема тела.

Задание третьей группе

Оборудование: динамометр, нить, сосуды с соленой водой и маслом, тело.

• Определить архимедову силу, действующую на тело в соленой воде и масле.

1)определите вес тела в воздухе и запишите показание Р = ______

2. Опустите тело, подвешенное на динамометре, в воду, определите вес тела в воде, показания запишите Р_вода = ________

3. Вычислите архимедову силу, действующую на тело в воде

F_{арх.вода} = Р - Р_вода = _________

4. Опустите тело, подвешенное на динамометре, в масло. Определите вес тела в масле Р_масло = __________.

5. Вычислите архимедову силу, действующую на тело в масле

F_{арх.масло} = Р - Р_масло = __________

6. Сравните архимедовы силы, действующие в воде и в масле:

F_{арх.вода} F_{арх.масло}

7. Сравните плотности воды (1000 кг/м³) и плотность масла (800 кг/м³):

ρ_вода ρ_масло

8. Сделайте вывод о зависимости архимедовой силы от плотности жидкости.

Вывод: архимедова сила зависит от плотности жидкости: чем больше плотность жидкости, тем больше архимедова сила.

Задание четвертой группе.

Оборудование: тела разной формы, сосуд с водой, нить, динамометр,

• Поочередно опуская каждое тело в воду (кусок пластилина в форме шара, куба и цилиндра), с помощью динамометра определить архимедову силу.

• Сравним эти силы и сделаем вывод о зависимости и независимости архимедовой силы от формы тела.

Вывод: архимедова сила не зависит от формы тела, погруженного в жидкость или газ.

Задание пятой группе.

Оборудование: мензурка с водой, алюминиевый цилиндр, нить динамометра.

Определю архимедову силу, действующую на тело, погруженное на половину объема и на полный объем.

1)определите вес тела в воздухе и запишите Р = ________,

2)Опустите тело, подвешенного на динамометре, в воду на половину объема, определите вес тела в воде, показания запишите Р_вода1= _______.

3)вычислите архимедовы силы F_арх.1 = Р - Р_вода1=__________

4)погрузите тело полностью в воду, определите вес тела в воде Р_вода2= _______ ,

5) вычислите архимедовы силы F_арх.2 = Р - Р_вода2 = _________

6) Сравните F_арх.1 F_арх.2.

7) Сделайте вывод.

Вывод: архимедова сила зависит от объема погруженной части: чем больше объем погруженной части тела, тем больше архимедова сила.

Задание шестой группе.

Оборудование: мензурка с водой, алюминиевый цилиндр, нить динамометра.

1. Определю силу Архимеда на различной глубине h₁ = , h₂ =
2. Сделаем вывод о зависимости Архимедовой силы от глубины погружения данного тела.
Вывод: Архимедова сила не зависит от глубины погружения тела.

4. Приведение единых знаний в систему (2 мин.)

Поле получения результатов каждая группа отчитывается устно о своей проделанной работе. Затем учащиеся записывают выводы в виде таблицы, а учитель на доске. (Слайд 17 на презентации).

5. Подведение итогов урока. Рефлексия. (1 мин.)

Что Вы узнали сегодня на уроке? (А как читается закон Архимеда?)
- Чему научились?
- Что для Вас было наиболее сложным?

Ответы учащихся в устной форме. За активное участие оценки.

6. Информация о домашнем задании (1 мин.)

Домашнее задание:

- прочитать параграф -

- подготовить сообщение или презентацию об Архимеде.

С каким настроением вы уходите с урока. Покажите смайлики. Спасибо за внимание, приятно было с вами работать.