Конспект урока по теме Архимедова сила

План - конспект урока № 46/16

Тема: «Архимедова сила».

Класс: 7

Цель: Изучить содержание закона Архимеда, раскрыть физиче­скую суть плавания.

Задачи:

а) образовательная сформировать представления о структуре и содержании изучаемой физической теории, организовать усвоение основных определений по данной теме, познакомить с основными физическими величинами, сформулировать основные законы по данной теме.

б) развивающая формировать мотивацию постановкой познавательных задач, раскрытием связи теории и опыта, формировать умение анализировать факты при наблюдении и объяснении явлений, при работе с текстом учебника, развивать внимание, память, логическое и творческое мышления.

в) воспитательная формирование интереса к физике при анализе физических явлений, стимуляция работы учащихся, формирование научного мировоззрения учащихся.

Методы: репродуктивный, проблемный, эвристический, исследовательский.

Оборудование: учебник, демонстрационное оборудование.

План урока:

1. Организационный момент (1 - 2 минуты).

2. Домашнее задание (2 - 3 минуты).

3. Проверка домашнего задания (10-15 минут).

4. Изложение нового материала (15 - 22 минуты).

5. Закрепление (5 - 10 минут).

6. Подведение итогов урока (1-2 минуты)

1. Организационный момент

2. Домашнее задание §49, упр. 24(3), подг. к л.р.№7.

3. Проверка домашнего задания.

Проверяя домашнее задание, может опросить одного - двух учеников по вопросам к изученному параграфу. Еще один - два ученика объясняют ре­шение домашних задач. Остальные могут и должны дополнять ответы на вопросы, а также предлагать свои решения задач.

4. Изложение нового материала.

1. Демонстрация опытов.

Прежде, чем приступить к изложению нового материала, следует отме­тить, что любая сила, как физическая величина, должна быть измерена. На­правление выталкивающей силы и точка приложения были определены на прошлом уроке. Теперь необходимо измерить величину силы Архимеда.

Для пояснения идеи опыта (по рис. 133 учебника) необходимо, чтобы тело, мерный сосуд отливная трубка были хорошо заметны с демонстраци­онного стола. На опыте следует показать, что разность силы упругости ди­намометра до погружения тела в воду, и в погруженном состоянии равна не только величине выталкивающей силы, но и весу вытесненной воды. Это наглядно демонстрируется на данном опыте.

Этот опыт подтверждает полученный Архимедом вывод, что тело, по­груженное в жидкость, теряет в своем весе ту часть, которая равна весу вытесненной жидкости.

2. Лекция учителя.

«На тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкиваю­щая сила, направленная снизу вверх и равная весу жидкости в объеме, вытесненном телом».

Докажем это утверждение.

Нетрудно понять, что на любое тело действует выталкивающая сила, которая зависит лишь от объема погруженной части. Давление, которое действует на тело со стороны слоев жидкости, будет одинаковым для лю­бых тел.

Заменим твердое тело жидким с той же плотностью, что и жидкость в сосуде. Она, как и любой элемент жидкости будет находиться в равнове­сии. Поэтому Архимедова сила, приложенная к этому жидкому телу, будет уравновешена силой тяжести. Следовательно:

F_a =mg , но m =р_жV.

Тогда F_A=p*g*V_т (1).

Это и есть аналитическая форма закона Архимеда.

Следует помнить, что при расчете силы Архимеда под V_т понимают только ту часть объема тела, которая полностью находиться в жидкости.

Это может быть и часть объема тела (если оно плавает на поверхности, не полностью погрузившись), и весь объем (если тело утонуло).

5. Закрепление.

Решение задач.

Чтобы научить детей решать задачи любой сложности на закон Архи­меда, можно предложить им следующий план решения:

1. Выделите тело, погруженное в жидкость или газ, и его характери­стики. Изобразите на рисунке.

2. Определите тела, действующие на рассматриваемое тело. Изобразите действующие силы.

3. Запишите условие равновесия.

4. Составьте уравнение (или несколько уравнений), связывающее ис­комую величину с известными.

5. Выведите формулу для расчета искомой величины.

6. Проверьте правильность формулы по единицам величин, стоящих в правой и левой частях равенства.

7. Выразите величины в единицах СИ и проведите расчет,

Для примера желательно одну-две задачи решить коллективно (один ученик - у доски, учитель и остальные учащиеся ему помогают). В даль­нейшем дети самостоятельно пользуются предложенным планом для реше­ния задач.

№ 605.

Легче плавать в морской воде, так как на тело, погруженное в мор­скую воду будет действовать большая выталкивающая сила из-за того, что плотность морской воды больше плотности речной воды.

№ 606.

Равновесие весов нарушится, так как архимедовы силы, действую­щие на шарики, будут различны. Перевесит чаша с шариком, погру­женным в керосин, так как на нее будет действовать меньшая выталки­вающая сила.

Желающим можно предложить повторить «подвиг Архимеда», решив следующую задачу:

Слиток золота и серебра имеет массу 300г. При погружении в воду его вес равен 2,75//. Определите массу серебра и массу золота в этом слитке.

6. Подведение итогов урока.

Дополнительный материал к уроку № 39/13

«Вечный» водяной двигатель

Среди множества проектов «вечного двигателя» было немало и таких, которые основаны на всплывании тел в воде.

Высокая башня в 20м высоты наполнена водой. Наверху и внизу башни установлены шкивы, через которые перекинут прочный канат в виде бесконеч­ного кольцевого ремня. К канату прикреплены 14 полых кубических ящиков в метр высоты, склепан­ных из железных листов так, что внутрь ящиков вода проникнуть не может (см. рисунок).

Как же работает эта установка? Каждый, знако­мый с законом Архимеда, сообразит, что ящики, находясь в воде, будут стремиться всплыть вверх. Их увлекает вверх сила, равная весу воды, вытес­няемой ящиками, т.е. весу одного кубического мет­ра воды, повторенному столько раз, сколько ящиков погружено в воду. Из рисунка видно, что в воде ока­зывается всегда шесть ящиков. Значит, сила, увле­кающая погруженные ящики вверх, равна весу 6м³ воды, т.е. 6 тоннам (около 60000Н). Вниз же их тя­нет собственный вес ящиков, который, однако, уравновешивается грузом из шести ящиков, свободно свисающих на наружной стороне каната.

Итак, канат, перекинутый указанным образом, будет всегда подвержен тяге в 6 тонн, приложенной к одной его стороне и направленной вверх. Яс­но, что сила эта заставит канат безостановочно вращаться.

Однако если разобраться внимательно в этом проекте, то легко убедить­ся, что ожидаемого движения каната происходить вовсе не должно .

Предложите ученикам разобраться, почему же такой «вечный двига­тель» не будет работать?

Закон Архимеда в воздухе и сыпучих веществах

Закон Архимеда справедлив и для тел, находящихся в воздухе.

Если рычажные весы уравновешены в воздухе, то это не значит, что они будут уравновешены и в вакууме. Закон Архимеда относится к воздуху в такой же степени, как и к воде. На тело, находящееся в воздухе, действует выталкивающая сила, равная весу воздуха в объеме тела.

Таким образом, в воздухе тело «весит» меньше, чем в вакууме. Потеря веса будет тем больше, чем больше объем, т.е. тонна пуха теряет больше веса, чем тонна свинца. В результате, на шуточный вопрос, что легче, ответ может быть такой: тонна свинца тяжелее тонны пуха, если их взвешивать в воздухе.

Интересен тот факт, что сыпучие вещества в некоторых условиях могут проявлять и свойства жидкостей. Например, пшено, насыпанное в кастрю­лю, принимает форму этой кастрюли. Если же на дно кастрюли положить кусочки пенопласта и засыпать пшеном, то, легко встряхивая, можно заста­вить пенопласт «всплыть» на поверхность крупы. То же можно проделать и с песком. Таким образом, архимедова сила проявляется и в твердых сыпу­чих веществах.