Архимедова сила
методическая разработка по физике (7 класс) по теме

План-конспект урока

по теме: «Архимедова сила»

Цель урока:

Обучающая: обнаружить наличие силы, выталкивающей тело из жидкости; установить, от каких  факторов зависит и от каких - не зависит выталкивающая сила; изучить содержание закона Архимеда.

Развивающая: Продолжить формирование умений устанавливать причинно-следственные связи между фактами, явлениями и причинами; показать роль физического эксперимента в физике.

Воспитывающая: Продолжить формирование познавательного интереса к предмету «Физика»; познакомить учащихся с практическими применениями закона в технике и для повышения интереса к изучаемому материалу осветить роль Архимеда в физике.

Дидактический тип урока: изучение нового материала

Форма урока: урок- беседа с элементами поиска.

План урока:

1. Организационный момент
2. Мотивация
3. Изучение нового материала
4. Исследовательская работа
5. Закрепление нового материала
6. Вывод
7. Подведение итогов урока.

Ход урока

Организационный момент

Эпиграф на доске.

Мы обязаны Архимеду фундаментом учения о равновесии жидкостей.
Ж. Лагра

Учитель. Здравствуйте, ребята! Начинаем урок, сегодня мы с вами отправимся в Древнюю Грецию в 3 век до нашей эры.

Мотивация.

Учитель. Именно в это время в Сиракузах, на острове Сицилия проживал величайший математик и физик древности - Архимед. Он прославился многочисленными научными трудами, главным образом в области геометрии и механики. В это время Сиракузами правил царь Гиерон. Он поручил Архимеду 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. И сегодня мы с вами должны решить эту задачу, последовательно воспроизвести рассуждения Архимеда. Начинаем рассуждать!

Объяснение нового материала.

Учитель. (Демонстрация. Погружает мяч в воду и быстро убирает руку. Мяч «выпрыгивает» из воды) Почему мяч всплыл?

Ученик. На мяч подействовала сила со стороны воды.

Учитель. Верно. Будем называть ее выталкивающей силой. Опустим в тот же аквариум металлический цилиндр. (Опыт демонстрируется) Тело утонуло. Действует ли выталкивающая сила в этом случае?

Ученик. Так как тело утонуло, то выталкивающая сила на него не действует.

Учитель. Хорошо. Давайте проведем еще один опыт. Проводится опыт по рис. 137. Ребята анализируют данный опыт.

Учитель. А теперь сделайте вывод.

Ученик. На любое тело, погруженное в жидкость, действует сила, выталкивающая тело из жидкости.

Учитель. Верно. Эта сила называется, архимедовой. Это тема нашего урока. Запишите тему в тетради. Впервые выталкивающую силу рассчитал Архимед, поэтому ее так и называют.

Именно с помощью данной силы Архимед решил задачу царя, а мы с вами попытаемся воспроизвести данное решение. Идея решения пришла к ученому 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!»

А как вы считаете, как направлена архимедова сила?

Ученик. Сила, действующая на тело, находящееся в жидкости, направлена вверх.

Учитель. Чему равна архимедова сила? Я предлагаю вам эксперимент. Проводится эксперимент по рис.139 учебника

и ребята анализируют увиденное. Поочередно, на доске записываются формулы

Учитель. Давайте сделаем вывод.

Ученик. Сила, выталкивающая целиком, погруженное в жидкость тело, равна весу жидкости в объеме этого тела.

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

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

Учитель. От чего зависит сила Архимеда? А сейчас вы - исследователи, вы выясняете, от чего зависит архимедова сила. У каждой группы своя задача. Приступаем к работе. Группам выдается оборудование.

Задание первой группе

Оборудование: сосуд с водой, динамометр, цилиндры из разных металлов одинакового объема, нить.

1. Определите архимедовы силы, действующие на первое и второе тела.
2. Сравните плотность тел и архимедовы силы, действующие на тела.
3. Сделайте вывод о 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.

1. Определите архимедову силу, действующую на каждое из тел.
2. Сравните эти силы.
3. Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от объема тела.

Вывод: Архимедова сила зависит от объема тела, чем больше объем тела погруженного в жидкость, тем больше архимедова сила.

Задание третьей группе

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

1. Определите архимедовы силы, действующие на тело в воде, соленой воде и масле.
2. Чем отличаются эти жидкости?
3. Что можно сказать об архимедовых силах, действующих на тело в различных жидкостях?
4. Установите зависимость 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.

1. Поочередно опуская каждое тело в воду, с помощью динамометра определите архимедову силу, действующую на нее.
2. Сравните эти силы и сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от формы тела.

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

После получения результатов каждая группа отчитывается о проделанной работе и сообщает свои выводы. Выводы фиксируются в виде структурно логической схемы,

Закрепление полученных знаний.

Учитель. А теперь давайте решим задачу, которую поставил перед Архимедом царь Гиерон. (К доске приглашаются руководители групп - объяснение решения сопровождается записями на доске)

Ученик 1. Сначала Архимед вычислил выталкивающую силу.

Fа = Рв – Рж

Ученик 2. Затем Архимед определил объем короны.

Ученик 3. Зная объем короны, он смог определить плотность короны, а по плотности ответить на вопрос царя: нет ли примесей дешевых металлов в золотой короне?

Учитель. Верно. Мы с вами решили задачу Архимеда. 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.

Закрепление новой темы.

ТОННА ДЕРЕВА И ТОННА ЖЕЛЕЗА

Общеизвестен шуточный вопрос: что тяжелее — тонна дерева или тонна железа? Не подумавши, обыкновенно отвечают, что тонна железа тяжелее, вызывая дружный смех окружающих.
Шутники, вероятно, еще громче рассмеются, если им ответят, что тонна дерева тяжелее, чем тонна железа. Такое утверждение кажется уж ни с чем не сообразным, — и однако, строго говоря, это ответ верный!
Дело в том, что закон Архимеда применим не только к жидкостям, но и к газам. Каждое тело в воздухе “теряет” из своего веса столько, сколько весит вытесненный телом объем воздуха.
Дерево и железо тоже, конечно, теряют в воздухе часть своего веса. Чтобы получить истинные их веса, нужно потерю прибавить. Следовательно, истинный вес дерева в нашем случае равен 1 тонне + вес воздуха в объеме дерева; истинный вес железа равен 1 тонне + вес воздуха в объеме железа.
Но тонна дерева занимает гораздо больший объем, нежели тонна железа (раз в 15), поэтому истинный вес тонны дерева больше истинного веса тонны железа! Выражаясь точнее, мы должны были бы сказать: истинный вес того дерева, которое в воздухе весит тонну, больше истинного веса того железа, которое весит в воздухе также одну тонну.
Так как тонна железа занимает объем в 1/8 куб. м, а тонна дерева — около 2 куб. м, то разность в весе вытесняемого ими воздуха должна составлять около 2,5 кг. Вот насколько тонна дерева в действительности тяжелее тонны железа!

Если есть время:

+ Рассказать о китах.

+ Разбор задачи                

+ Условия плавания тел

Выводы по уроку.

Учитель. Сегодня мы познакомились с новой темой «Архимедова сила», а главное мы решили задачу Архимеда, совершив путешествие в 3 век до нашей эры, выяснив при этом, от чего зависит выталкивающая сила.

Подведение итогов работы.

На доске: портрет Архимеда, эпиграф, таблица стр 166. пособие