Архимедова сила
план-конспект урока по физике (7 класс) по теме

Тема: ИЗУЧЕНИЕ АРХИМЕДОВОЙ СИЛЫ

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

Оборудование (у каждого ученика): сосуд с водой, растительным маслом, динамометр, набор грузов, пластилин.

Ход урока

I проверка домашнего задания.

1.     Как называется сила, действующая со стороны жидкости на погруженное в нее тело?

2.     Какие известные вам из жизни явления указывают на существование выталкивающей силы?

3.     Как показать на опыте, что на тело, находящееся в жидкости, действует выталкивающая сила?

II изучение нового материала

На прошлом уроке рассматривали действие выталкивающей силы, ставили опыты, определяли значение силы. Сегодня на уроке продолжим изучение действия со стороны жидкости на погруженное в нее тело.

  Есть сила одна,- вот вам ответ,-

  Эту силу обнаружил Архимед.

Когда он опустился в воду,

 То «Эврика!» - воскликнул он народу.

От чего зависит сила эта?

Нельзя оставить без ответа:

Если тело в воду бросить

Или просто опустить,

Будет сила Архимеда

Снизу на него давить.

Если вес воды в объеме

Погруженной части знать,

Можно силу Архимеда

Очень просто рассчитать.

      Не секрет, что предмет нашего исследования для науки не нов, он уже подвергался изучению, а исследователем действия жидкости на погруженное тело был древнегреческий математик и физик Архимед, живший в 287 – 212 годах до нашей эры. Нам предстоит «переоткрыть» его закон.

- Как же был открыт этот закон?

Легенда

     Согласно легенде, Герон, тиран Сиракуз, поручил Архимеду выяснить, сделана ли его корона целиком из золота или же в нее подмешано серебро. Эта задача занимала Архимеда довольно долго, пока не помог случай. Однажды, принимая ванну, Архимед заметил, что чем больше он погружается в воду, тем больше воды выливается из ванны. Он понял, что явление даст ему ключ к разгадке задачи, в восторге выскочил он из ванны, восклицая: «Эврика!»

    Чтобы раскрыть мошенничество с короной, Архимед применил следующий метод: он опустил в сосуд, наполненный водой, золотой слиток того же веса, что и корона, а потом собрал и взвесил вылившуюся воду. Затем Архимед повторил такой же опыт со слитком серебра того же веса и нашел, что воды вылилось больше (потому что при одинаковом весе объем серебра превышает объем золота). Повторив опыт с короной вместе слитков, Архимед получил результат, лежавший где-то посередине между результатами двух опытов, откуда и заключил, что корона сделана не из чистого золота.

- К какому же выводу пришел Архимед?

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

            Силу, выталкивающую тело из жидкости или газа, называют архимедовой силой.

- что утверждал Архимед?

На опыте проверим: от чего зависит, а от чего не зависит архимедова сила.

Опыты в группах

ЗАДАНИЕ ПЕРВОЙ ГРУППЕ

Оборудование: сосуд с водой, динамометр, алюминиевый и железный  цилиндры из набора тел для калориметра, нить.

Определите архимедовы силы, действующие на первое и второе тела. Сначала определите с помощью динамометра вес тела в воздухе Р1 , затем опустите цилиндр в воду и определите вес тела в воде Р2. Вычислите выталкивающую силу: .

Так же и для второго тела.

Сравните плотность тел и архимедовы силы, действующие на тела.

Сделайте вывод о зависимости архимедовой силы от плотности тела.

ЗАДАНИЕ ВТОРОЙ ГРУППЕ

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

Определите архимедову силу, действующую на каждое из тел.

 Сначала определите с помощью динамометра вес тела в воздухе Р1 , затем опустите тело в воду и определите вес тела в воде Р2. Вычислите выталкивающую силу: . Так же и для второго тела.

Сравните  выталкивающие силы .

Сделайте выводы о зависимости (независимости) архимедовой силы от объема тела.

ЗАДАНИЕ ТРЕТЬЕЙ ГРУППЕ

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

Определите архимедовы силы, действующие на тело в воде, соленой воде и масле.

Сначала определите с помощью динамометра вес тела в воздухе Р1 , затем опустите тело в воду и определите вес тела в воде Р2. Вычислите выталкивающую силу: . Так же и для второго тела, но опускать в сосуд с маслом.

Чем отличаются эти жидкости?

Что можно сказать об архимедовых силах, действующих на тело в различных жидкостях?

Установите зависимость архимедовой силы от плотности жидкости.

ЗАДАНИЕ ЧЕТВЕРТОЙ ГРУППЕ

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

Определить архимедовы силы, действующие на тело на глубине  h2, большей, чем h1.

Сначала определите с помощью динамометра вес тела в воздухе Р1 , затем опустите тело в воду и определите вес тела в воде Р2. Вычислите выталкивающую силу: . Потом опустите на другую глубину.

Сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от глубины погружения.

ЗАДАНИЕ ПЯТОЙ ГРУППЕ

Оборудование: кусочек пластилина, сосуд с водой, нить динамометр.

Кусочку пластилина придайте форму шара, куба, цилиндра.

Поочередно опуская каждую фигурку в воду, с помощью динамометра определите архимедову силу, действующую на нее.

Сначала определите с помощью динамометра вес тела в воздухе Р1 , затем опустите тело в воду и определите вес тела в воде Р2. Вычислите выталкивающую силу: . Так же и для  тела другой формы.

Сравните эти силы и сделайте вывод о зависимости (независимости) архимедовой силы от формы тела.

После получения результатов каждая группа устно отчитывается о своей работе и сообщает свои выводы. После выводы записываются в тетрадях.

III Несколько интересных фактов, касающихся изученной темы:

1.     Существует море, в котором нельзя утонуть. Это знаменитое Мертвое море Палестины. Воды его настолько солены, что в них не может жить ни одно живое существо. Утонуть в такой тяжелой жидкости нельзя: человеческое тело легче ее.

2.     Закон Архимеда помогает поднимать затонувшие суда. Один из самых больших ледоколов «Садко», по халатности капитана затонувший в Белом море в 1916г., пролежал на морском дне 17 лет, его затем подняли, и он снова вступил в строй.

3.     Оказывается тонна дерева тяжелее тонны железа на 2,5 кг из-за действия закона Архимеда в газах. Архимедова сила, действующая на тонну дерева, больше аналогичной силы, действующей на тонну железа, в силу разности их объемов. Следовательно, истинный вес дерева равен 1 тонне + арх.сила дерева; истинный вес железа равен 1 тонне + арх.сила железа.

3.     Оказывается тонна дерева тяжелее тонны железа на 2,5 кг из-за действия закона Архимеда в газах. Архимедова сила, действующая на тонну дерева, больше аналогичной силы, действующей на тонну железа, в силу разности их объемов. Следовательно, истинный вес дерева равен 1 тонне + арх.сила дерева; истинный вес железа равен 1 тонне + арх.сила железа.

IV закрепление

1)    Какая выталкивающая сила действует на тело, если его вес в воздухе равен 170Н, а в воде 150Н?

2)    Определите выталкивающую силу, действующую на камень объемом 0,5 м3, находящийся в воде.

3)    С какой силой выталкивается брусок дерева массой 800г при его полном погружении в воду?

V домашнее задание

Пар. 49

Упр. 24 №3

Задача: «ПОДВИГ АРХИМЕДА»

            Слиток золота и серебра имеет массу 300г. при погружении в воду его вес равен 2,75Н. определите массу серебра и массу золота в этом слитке.