Урок-исследование по физике в 7 классе Тема: «Условия плавания тел»
методическая разработка по физике (7 класс) по теме

 Урок-исследование по физике в 7 классе

Тема: «Условия плавания тел»

Тип урока: изучение нового материала путем исследования (проблемный диалог).

Цель урока: систематизировать и закрепить знания, полученные на прошлом уроке; подготовить учащихся к восприятию нового материала,  организовать деятельность учащихся по выяснению условий плавания тел в зависимости от плотности жидкости и тела,  развивать умения делать выводы по результатам экспериментальных заданий, развивать творческую активность, творческие способности учащихся. Показать использование условий плавания тел в технике и народном хозяйстве. Содействовать развитию памяти, познавательных интересов; содействовать воспитанию положительного отношения к знаниям и процессу учения, воспитывать уважительное отношение друг к другу.

Предполагаемые результаты:

Знать: Условия плавания тел.

Уметь: Экспериментально выяснять условия плавания тел.

Оборудование: Интерактивная доска Smart Board, приложение Живая физика (Гидростатика – компьютерное исследование. Условия плавания тел),  индивидуальные карточки – задания и соответствующее оборудование к каждому заданию, таблица плотностей, исследуемые материалы.

Ход урока.

1. Организационный момент.

Здравствуйте ребята, садитесь. Сегодня у нас не просто урок, а урок – исследование. Вы будете сегодня работать в группах. Каждая группа получит свое задание и форму таблицы, которую надо заполнить. После выполнения заданий каждая группа оформит свои результаты исследования в таблице. Затем мы обсудим полученные результаты. Прежде чем приступить к изучению нового материала путем исследования, вы должны вспомнить и повторить  знания по  материалу прошлых уроков.

2. Актуализация базовых знаний.

Учитель: На предыдущих уроках мы рассмотрели действие жидкости и газа на погруженное в них тело, изучили закон Архимеда.

 Какая сила возникает при погружении тела в жидкость?

Ученики: Архимедова сила.

Учитель: Куда направлена эта сила?

Ученики: Она направлена вертикально вверх.

Учитель: От чего зависит архимедова сила?

Ученики: Архимедова сила зависит от объёма тела и от плотности жидкости.

Учитель: А если тело не полностью погружено в жидкость, то как определяется архимедова сила?

Ученики: Тогда для подсчета архимедовой силы надо использовать формулу FA = ρжgV, где V – объем той части тела, которая погружена в жидкость.

Учитель: Какими способами можно на опыте определить архимедову силу?

Ученики: Можно взвесить жидкость, вытесненную телом, её вес и будет равен архимедовой силе. Можно найти разность показаний динамометра при взвешивании тела в воздухе и в жидкости, эта разность тоже равна архимедовой силе. Можно определить объем тела с помощью линейки или мензурки. Зная плотность жидкости, объем тела, можно вычислить архимедову силу.

Учитель: Итак, мы знаем, что на всякое тело, погруженное в жидкость, действует архимедова сила. А ещё, какая сила действует на любое тело, погруженное в жидкость?

Ученики: Сила тяжести.

3. Объяснение нового учебного материала

Демонстрация 1. Перед учениками находится три сосуда с жидкостью, в которых помещены три одинаковых тела (яйца).

В  первом сосуде тело плавает на поверхности, во втором находится внутри жидкости, в третьем тело на дне.

Учитель: Почему одно и то же тело ведет себя по-разному? От каких факторов зависит поведение тела в жидкости?

Ученики  предлагают много версий, но не все они отражают суть, поэтому сами учащиеся выбирают из всех самые доказательные.

Учитель: Что вы можете сказать о  состоянии тел  в трех случаях.

Ученики: Во всех случаях тела одинаковые,  можно сразу исключить параметры тела, остается жидкость.

Учитель: Плавает тело на поверхности  жидкости, или внутри  жидкости, или тонет –   связано с жидкостью (в этой демонстрации).

Демонстрация 2.  Еще сосуд с водой.

Учитель. Ребята, я взяла два одинаковых куска пластилина. Из одного слепила шарик, из другого коробочек.  Как вы думаете, утонут или будут плавать шарик и коробочек в воде.

Ученики: предлагают много версий, но не все они отражают суть, поэтому сами учащиеся выбирают из всех самые доказательные.

Учитель: Что вы можете сказать о теле в обоих случаях

Ученики. Форма тел разная, то есть объем. Вероятно, тонет тело в воде, или плавает на поверхности, зависит от формы тела в данном опыте.

Учитель. Ребята как вы думаете, что мы будем исследовать экспериментально сегодня на уроке. Вы видите, что плавает тело или тонет в жидкости, зависит от определенных условий. Как будет называться тема нашего урока?

Ученики: Условия плавания тел

Учитель фиксирует тему на доске,  просит учеников записать тему урока  в тетради.

Учитель: Вы можете привести примеры тел, которые плавают на поверхности воды и какие тела тонут в воде? А как ещё тело может вести себя в воде? Какие это тела? А изменилось бы что-нибудь, если бы воду поменяли на бензин?

(Учащиеся путаются в ответах)

 Вы  не можете точно ответить на этот вопрос. И у вас  появляются идеи, гипотезы. Итак, приступаем к решению  нашей проблемы, которая и есть тема урока

Ребята получают карточки с заданиями, формы для заполнения и оборудование для выполнения заданий - 6 вариантов. Прослеживается дифференцированный подход.

Учитель: Внимательно прочитайте свои задания, постарайтесь не отвлекаться.

Группа № 1:

Задание

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

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

3. Результаты оформите в виде таблицы.

 Оборудование:  сосуд с водой и набор тел:   кусочки стали,  фарфора,  кусочки свинца, алюминия,  органического стекла,  пенопласта,  пробки,  парафина, сосны.

        Группа № 2:

Задание

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

2. Выясните, отличается ли глубина погружения деревянного кубика в жидкости разной плотности.

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

Группа№ 3

Задание

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

2. Сделайте выводы на основании результатов опытов.

Оборудование: мензурка, динамометр, две пробирки с песком (пробирки с песком должны плавать в воде, погрузившись на разную глубину).

Группа № 4

Задание

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

2. Объясните результаты опыта.

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

Группа № 5

Задание

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 и кусочек фольги.

Группа №6

Задание. 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. Возьмем с помощью пипетки несколько капель масла.

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

3. Выпустим масло и пронаблюдаем, 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, учитель наблюдает за их работой, оказывает необходимую помощь.

Учитель: Заканчиваем работу, приборы отодвиньте на край стола. Переходим к обсуждению результатов. Послушаем результаты выполнения задания  группой 1.  Итак, вы выяснили, какие тела плавают в жидкости, а какие – тонут.

Назовите те тела, которые тонут.

Ученики перечисляют тела, которые тонут

Учитель: Назовите  тела, которые  плавают.

Ученики перечисляют тела, которые плавают

Учитель:  Сравните плотности тел (которые тонут и которые плавают) с плотностью воды.

Ученики сравнивают плотности тел

 После этого все вместе делают вывод. Проверяют выводы на интерактивной доске

Выводы:

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

Если плотность вещества меньше плотности жидкости, то тело плавает.

(Выводы записываются в тетрадях.)

Учитель: Послушаем результаты выполнения задания  группой 2.

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

Ученики: Глубина погружений тел разная. Пенопласт плавает почти на поверхности, а дерево немного погрузилось в воду.

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

Ученики: В масле брусок погружался глубже, чем в воде.

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

Запишем этот вывод.

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

Послушаем результаты выполнения задания Группой 4.

Что вы наблюдаете? Группа 4

Ученики: Чтобы заставить картофелину плавать, мы насыпали в воду больше соли.

Учитель: В чем же дело? Что же произошло?

Ученики: У соленой воды увеличилась плотность, и она стала сильнее выталкивать картофелину. Плотность воды возросла, и архимедова сила стала больше.

Учитель: Правильно.

 А у ребят из группы 5, выполнявших задание с пластилином, соли не было. Каким образом вам удалось добиться, чтобы пластилин плавал в воде?

Послушаем результаты выполнения задания группой 5.

Ученики: Мы сделали из пластилина лодочку. Она имеет больший объем и поэтому плавает. Можно сделать из пластилина коробочку, она тоже плавает. У нее 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.

 Учитель: Мы говорили об условии плавания твёрдых тел в жидкости. А может ли одна жидкость плавать на поверхности другой? Послушаем результаты выполнения задания  Группой 6

Снова вернёмся к таблице плотности веществ. Объясним, почему на воде образуется масляная плёнка.

Итак, проблема решена, значит, жидкости, как и твёрдые тела, подчиняются условиям плавания тел.

(Продолжим беседу о жидкостях.)

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 машинное, мёд и бензин. (Укажите порядок расположения жидкостей.)

Послушаем результаты выполнения задания группой 3.

Ученики: (Группа 3) Мы погружали в воду две пробирки с песком – одна легче, другая тяжелее, - и обе они плавали в воде. Мы определили, что архимедова сила в том и другом случае примерно равна силе тяжести.

Учитель: Молодцы. Значит, если тело плавает, то FA = Fтяж. (записывают на доске). А если тело тонет в жидкости?

Ученики: Тогда сила тяжести больше архимедовой силы.

Учитель: А если тело всплывает?

Ученики: 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 1 группы). Значит, условия тел можно сформулировать двумя способами: сравнивая архимедову силу и силу тяжести или сравнивая плотности жидкости и находящегося в ней вещества.

 Ребята, кто желает выйти к доске и заполнить таблицу

Ученики заполняют таблицу

4. Первичное закрепление изученного.

Учитель: Итак,  назовите условия плавания тел.

Учитель. Где в технике учитываются условия плавания тел?

Ученики: При постройке кораблей. Раньше делали деревянные корабли и лодки. Плотность дерева меньше плотности воды, и корабли плавали в воде.

Учитель: Куски стали тонут в воде, а ведь Металлические корабли плавают

Ученики: С ними поступают так, как мы поступили с пластилином: увеличивают объем, архимедова сила становится больше, и они плавают.

Учитель: Итак, в судостроении путем изменения объема можно придать плавучесть любому телу. А учитывается ли как-нибудь связь условий плавания тел с изменением плотности жидкости?

Ученики: Да, при переходе из моря в реку меняется глубина осадки судов.

Учитель: Приведите примеры использования условий плавания тел в технике.

Ученики: Для речных переправ применяют понтоны. В морях и океанах плавают подводные лодки. Для подводного плавания часть их емкости заполняют водой, а для надводного – воду выкачивают.

(Демонстрирую рисунки современных кораблей.)

Учитель: Посмотрите внимательно на атомный ледокол. В нашей стране работают несколько таких ледоколов. Они самые мощные в мире и могут плавать, не заходя в порты, более года.

Учитель показывает приложение Живая физика  - Гидростатика – Компьютерное исследование. Условия плавания тел. Учитель просит прокомментировать увиденное.

Ребята, на столах у вас находятся сигнальные карточки красного и зеленого цвета. Поднимите карточки красного цвета, если  не поняли изучаемую тему.. Если новая тема понятна, поднимите карточки зеленого цвета.

5. Итог урока.

Учитель сообщает ученикам критерии оценивания ответов и выставляет оценки.

 Дома прочитайте §§50-52.  Ответьте на вопросы в конце каждого параграфа. Если вы сможете ответить на вопросы без помощи учебника, значит, вы материал усвоили на 5.  Если вы ни на один вопрос не можете ответить самостоятельно, значит, вы материал не усвоили.